第2章 直流電路《電工技術(shù)》教學(xué)課件

《電工技術(shù)》?精品課件合集《電工技術(shù)》

第二章直流電路2-1電阻的串聯(lián)、并聯(lián)與混聯(lián)一、電阻串聯(lián)的特點(diǎn)（1）流過每個電阻的電流都相等。

I＝I1＝I2＝…＝In

（2）電路兩端的總電壓等于各電阻兩端的分電壓之和。

U＝U1十U2＋…＋Un

（3）總電阻等于各串聯(lián)電阻之和。

R＝R1＋R2＋…＋Rn

例2-1-1三個電阻R1、R2、R3組成的串聯(lián)電路中，R1＝1

，R2＝3

，R2兩端的電壓U2＝6

V，總電壓U＝18

V，求電路中的電流I與電阻R3。解：流相等，所以

I2＝U2/R2＝6/3＝2（A）

I＝I2＝2

A

電路的總電阻R＝U/I＝18/2＝9（

）

阻相加，所以R3＝R－R1－R2＝9－1－3＝5（

）二、電阻并聯(lián)的特點(diǎn)（1）各電阻兩端的電壓相等。

U＝U1＝U2＝…＝Un

（2）總電流等于各電阻中的電流之和。

I＝I1＋I(xiàn)2＋…＋I(xiàn)n

（3）總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和。

例2-1-4在兩個電阻并聯(lián)電路中，R1＝200

，通過R1的電流I1＝0.2

A，通過整個并聯(lián)電路的總電流

I＝0.8

A，求：R2和通過R2的電流I2。解：流相加，即：I＝I1＋I(xiàn)2，則：I2＝I－I1＝0.8－0.2＝0.6（A）由歐姆定律得

U＝I1R1＝0.2×200＝40（V）

R2＝U/I2＝40/0.6≈66.7（

）三、電阻的混聯(lián)既有電阻串聯(lián)又有電阻并聯(lián)的電路叫作電阻的混聯(lián)電路。計算混聯(lián)電路的等效電阻，步驟大致如下：（1）把電路整理和簡化成容易看清的串聯(lián)或并聯(lián)關(guān)系。（2）根據(jù)簡化的電路進(jìn)行計算。2-2電壓源與電流源一、電壓源1.定義：一種能“產(chǎn)生”電壓的裝置，用一個電動勢E和內(nèi)阻R0相串聯(lián)來表示。2.端電壓與輸出電流之間的關(guān)系：（a）符號（b）電壓源與負(fù)載R相連接（c）外特性圖2-2-1電壓源3.理想電壓源

內(nèi)電阻等于零的電壓源稱為理想電壓源，或恒壓源。電壓源可看成恒壓源與內(nèi)電阻相串聯(lián)組成。理想電壓源的特點(diǎn)是：（1）電源兩端的電壓恒定，不隨外接電阻R的變化而變化。（2）輸出電流I隨外接電阻R的變化而變化。

（a）符號（b）外特性圖2-2-2理想電壓源二、電流源1.定義：一種能“產(chǎn)生”電流的裝置，用恒定電流Is和內(nèi)阻R0相并聯(lián)來表示。2.端電壓與輸出電流之間的關(guān)系：U＝ISR0－IR0

（a）符號（b）電流源與負(fù)載R聯(lián)結(jié)（c）外特性圖2-2-3電流源3.理想電流源

內(nèi)電阻為無窮大的電流源稱為理想電流源，或稱恒流源。理想電流源的特點(diǎn)是：（1）輸出電流恒定，即I＝IS，與輸出電壓無關(guān)。（2）輸出電壓隨外接電阻R的變化而變化。

（a）符號（b）外特性圖2-2-4理想電流源三、兩種實(shí)際電源模型之間的等效變換一個實(shí)際的電源既可用電壓源表示，也可用電流源表示，它們之間可以進(jìn)行等效變換。電壓源與電流源對外電路等效的條件是電壓源與電流源的等效變換

例2-2-1如圖（a）所示，設(shè)電路中的E1＝18

V，E2＝15

V，R1＝12

，R2＝10

，R3＝15

，求I3。

（a）復(fù)雜電路（b）兩電流源并聯(lián)（c）簡單電路圖2-2-6例2-2-1電路圖解：

2-3基爾霍夫定律

一、常用電路名詞1.支路電路中具有兩個端鈕且通過同一電流的無分支電路稱為支路。2.節(jié)點(diǎn)電路中三條或三條以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。3.回路電路中任一閉合的路徑稱為回路。二、基爾霍夫電流定律（KCL，又稱節(jié)點(diǎn)電流定律）1.內(nèi)容：在任何時刻，電路中流入任一節(jié)點(diǎn)中的電流之和，恒等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。2.表達(dá)式：3.電流的實(shí)際方向：當(dāng)I為正值時，表明電流的實(shí)際方向與所標(biāo)定的參考方向一致；舉例說明

當(dāng)I

為負(fù)值時，則表明電流的實(shí)際方向與所標(biāo)定的參考方向相反。1.內(nèi)容：

對于電阻電路來說，任何時刻，在任一閉合回路中，各段電阻上的電壓降代數(shù)和等于各電源電動勢的代數(shù)和。2.表達(dá)式：

示例電路

3.列回路電壓方程的原則（1）標(biāo)出各支路電流的參考方向并選擇回路繞行方向。（2）電阻元件的端電壓為±RI，當(dāng)電流I的參考方向與回路繞行方向一致時，取“＋”號，反之取“－”號。（3）電源電動勢為

E，當(dāng)電源電動勢的標(biāo)定方向與回路繞行方向一致時，取“＋”號，反之應(yīng)取“－”號。R1I1－R2I2＋R3I3＝－E1＋E2三、基爾霍夫電壓定律（KVL，又稱回路電壓定律）以各支路電流為未知量，應(yīng)用基爾霍夫定律列出節(jié)點(diǎn)電流方程和回路電壓方程，解出各支路電流，這種解決電路問題的方法叫作支路電流法。2-4支路電流法以各支路電流為未知量，應(yīng)用基爾霍夫定律列出節(jié)點(diǎn)電流方程和回路電壓方程，解出各支路電流，這種解決電路問題的方法叫作支路電流法。應(yīng)用支路電流法求各支路電流的步驟：（1）任意標(biāo)出各支路的電流參考方向和回路的繞行方向。（2）根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流定律列獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程。（3）根據(jù)回路電壓定律列獨(dú)立的回路電壓方程。（4）代入已知數(shù)，解聯(lián)立方程組求出各支路電流。2-4支路電流法例2-4-1如圖所示電路，已知E1＝42

V，E2＝21

V，R1＝12

，

R2＝3

，R3＝6

，求：各支路電流I1、I2、I3。解：(1)標(biāo)出流向繞向

(2)列節(jié)點(diǎn)電流方程

(3)列回路電壓方程

(4)解方程組

①I1＝I2＋I(xiàn)3②R1I1＋R2I2＝E1＋E2③R3I3－R2I2＝－E2

I1＝4

A，I2＝5

A，I3＝－1

A。I1與I2為正數(shù)，表明它們的實(shí)際方向與圖中所標(biāo)定的參考方向相同；I3為負(fù)數(shù)，表明它的實(shí)際方向與圖中所標(biāo)定的參考方向相反。2-5疊加定理內(nèi)容：在有多個電動勢的線性電路中，任意一條支路的電流等于電路中各個電動勢單獨(dú)作用在該電路時，該電路各部分電阻（包括電源內(nèi)阻）不變情況下，在該支路中所產(chǎn)生的電流的代數(shù)和。在考慮各個電動勢單獨(dú)作用時，其余電動勢為零，即除去其余電動勢并用短路代替，電路內(nèi)所有的電阻值（包括電源的內(nèi)電阻）則保持不變。線性電路：電路的參數(shù)不隨外加電壓及通過其中的電流而變化，即電壓和電流成正比的電路，叫作線性電路。例2-5-1在圖（a）所示電路中，E1＝12

V，E2＝6

V，R1＝R2＝R3＝2

，用疊加定理求各支路電流I1。

（a）（b）（c）解：圖（b）E1單獨(dú)作用時圖（c）E2單獨(dú)作用時2-6戴維南定理1.二端網(wǎng)絡(luò)任何具有兩個引出端的電路，都可叫作二端網(wǎng)絡(luò)。若網(wǎng)絡(luò)中有電源，稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)；若網(wǎng)絡(luò)中無電源，稱為無源二端網(wǎng)絡(luò)。（a）（b）二端網(wǎng)絡(luò)2.戴維南定理：

任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路而言，都可以用一個等效電源代替。等效電源的電動勢E0，等于有源二端網(wǎng)絡(luò)兩端點(diǎn)間的開路電壓；等效電源的內(nèi)阻R0，等于在該有源二端網(wǎng)絡(luò)中，將電動勢用短路代替置零后，所得無源二端網(wǎng)絡(luò)兩端點(diǎn)間的等效電阻。圖2-6-2戴維南定理例2-6-1在圖2-6-3所示電路中，己知E1＝5

V，R1＝8

，

E2＝25

V，R2＝12

，R3＝2.2

。用戴維南定理，求通過R3的電流I3。解：（1）（A）E0＝Uab＝E2－IR2＝25－1.5×12＝7（V）（2）（3）（A）應(yīng)用戴維南定理求某一支路電流或電壓的方法和步驟：（1）斷開待求支路，將電路分為待求支路和有源二端網(wǎng)絡(luò)兩部分。（2）求出有源二端網(wǎng)絡(luò)兩端點(diǎn)間的開路電壓Uab，即為等效電源電動勢E0。（3）將有源二端網(wǎng)絡(luò)中各電動勢用短路代替置零，計算無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Rab，即為等效電源的內(nèi)阻R0。（4）將等效電源與待求支路連接，形成等效簡化電路，根據(jù)已知條件求解。應(yīng)用戴維南定理解題時，應(yīng)注意：（1）等效電源電動勢E0的方向與有源二端網(wǎng)絡(luò)開路時的端電壓極性一致。（2）等效電源只對外電路等效，對內(nèi)電路不等效。

2-7節(jié)點(diǎn)電壓法1.節(jié)點(diǎn)電壓：指兩個節(jié)點(diǎn)之間的電壓。2.節(jié)點(diǎn)電壓法：是以節(jié)點(diǎn)電壓為求解電路的未知量，根據(jù)基爾霍夫電流定律和歐姆定律列出關(guān)于節(jié)點(diǎn)電壓的電路方程，從而進(jìn)行復(fù)雜電路求解的方法。3.用節(jié)點(diǎn)電壓法求解電路的步驟：（1）選擇參考點(diǎn)，標(biāo)在電路圖中。任意選擇電路中某一節(jié)點(diǎn)作為參考節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)與此參考節(jié)點(diǎn)間的電壓稱為對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)電壓。節(jié)點(diǎn)電壓的參考極性均以所對應(yīng)節(jié)點(diǎn)為正極性端，以參考節(jié)點(diǎn)為負(fù)極性端。（2）根據(jù)KCL列出關(guān)于節(jié)點(diǎn)電壓的電路方程?？上人愠龈鞴?jié)點(diǎn)的自電導(dǎo)、互電導(dǎo)及匯集到本節(jié)點(diǎn)的已知電流代數(shù)和，然后直接代入節(jié)點(diǎn)電流方程。（3）將方程式聯(lián)立求解，得出各節(jié)點(diǎn)電壓。（4）選取各支路電流的參考方向，根據(jù)歐姆定律找出其他待求量與各節(jié)點(diǎn)電壓的關(guān)系進(jìn)而求解。例2-7-1試用節(jié)點(diǎn)電壓法求圖示電路中各支路的電流。解：取節(jié)點(diǎn)0為參考節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)1、2的節(jié)點(diǎn)電壓為U1、U2，列出節(jié)點(diǎn)電流方程，得

解之得

U1＝6

V，U2＝12

V根據(jù)支路電流與節(jié)點(diǎn)電壓的關(guān)系，有2-8Y形與△形電阻網(wǎng)絡(luò)

一、電阻的Y形聯(lián)結(jié)與△形聯(lián)結(jié)1.電阻的Y形聯(lián)結(jié)將三個電阻的一端連在一起，另一端分別與外電路的三個節(jié)點(diǎn)相連，就構(gòu)成Y形聯(lián)結(jié)。2.電阻的△形聯(lián)結(jié)將三個電阻首尾相連，形成一個三角形，三角形的三個頂點(diǎn)分別與外電路的三個節(jié)點(diǎn)相連，就構(gòu)成△形聯(lián)結(jié)。

Y形聯(lián)結(jié)與△形聯(lián)結(jié)二、Y形和△形電阻網(wǎng)絡(luò)的等效互換在分析電路時，如果能將其中包括的△形聯(lián)結(jié)中的某三個電阻，如圖（a）中的R12、R31、R23，在保持對外部電路等值的條件下等效轉(zhuǎn)換為Y形聯(lián)結(jié)中的三個電阻，如圖（b）中的R1、R2、R3，那么就可使電路變得簡單而易于分析。如果Y形、△形聯(lián)結(jié)可以相互等值變換，則能簡化電路的分析。（a）（b）△形聯(lián)結(jié)變換為Y形聯(lián)結(jié)△形網(wǎng)絡(luò)變換為Y形網(wǎng)絡(luò)的一般表達(dá)式為：Y形網(wǎng)絡(luò)變換為△形網(wǎng)絡(luò)的一般表達(dá)式為：

例2-8-1求圖示電路中的電流I。解：

本章小結(jié)

一、電阻的串并聯(lián)1.串聯(lián)電路的特點(diǎn)（1）流相等，即I＝I1＝I2＝…＝In。（2）壓相加，即U＝U1＋U2＋…＋Un。（3）阻相加，即R＝R1＋R2＋…＋Rn。2.并聯(lián)電路的特點(diǎn)（1）壓相等，即U＝U1＝U2＝…＝Un。（2）流相加，即I＝I1＋I(xiàn)2＋…＋I(xiàn)n。（3）阻倒加，即＋…＋。若兩個電阻并聯(lián)，則總電阻二、電壓源和電流源（1）凡具有恒定不變的電動勢和內(nèi)電阻的電源，則稱為電壓源。內(nèi)電阻等于零的電壓源稱為理想電壓源，或稱恒壓源。（2）具有一定的內(nèi)電阻，能夠?qū)ν馓峁┙坪愣ú蛔冸娏鞯碾娫矗Q為電流源。內(nèi)電阻為無窮大的電流源稱為理想電流源，或稱恒流源。（3）實(shí)際的電壓源和電流源對外電路可以進(jìn)行等效變換。等效變換的條件是：

或且R0＝R0三、基爾霍夫定律

1.基爾霍夫電流定律（KCL）

在任何時刻，電路中流入任一節(jié)點(diǎn)中的電流之和，恒等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電