電工電子技術(shù)應(yīng)用 課件 項(xiàng)目一直流電路分析與應(yīng)用

電工電子技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目一直流電路分析與應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)一分析與測量電路基本物理量電路：指的是將不同的電子電氣器件或設(shè)備按一定的方式連接起來，形成的電流通路。由電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)三部分組成。電路的作用：電路的作用實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換（如電力電路）實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理（如擴(kuò)音機(jī)電路）電源種類不同直流電路交流電路學(xué)習(xí)任務(wù)一分析與測量電路基本物理量發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器電燈電爐話筒揚(yáng)聲器放大器電力電路擴(kuò)音器學(xué)習(xí)任務(wù)一分析與測量電路基本物理量一、電路的基本物理量（一）電流1.電流：電荷在導(dǎo)體中有規(guī)則的定向移動(dòng)形成電流，亦叫電流強(qiáng)度，簡稱電流i。3.方向：習(xí)慣上規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向，可用箭頭表示，也可用字母的順序表示。2.分類：直流電流I、交流電流i。學(xué)習(xí)任務(wù)一分析與測量電路基本物理量（二）電壓與電動(dòng)勢(shì)1.電壓：電場力把單位正電荷從電路中的一點(diǎn)移到另外一點(diǎn)所作的功，為這兩點(diǎn)之間的電壓。3.電壓方向：習(xí)慣上把電位降低的方向作為電壓的實(shí)際方向，可用+、-號(hào)表示，也可用字母的雙下標(biāo)表示。2.分類：直流電壓U、交流電壓u。學(xué)習(xí)任務(wù)一分析與測量電路基本物理量（二）電壓與電動(dòng)勢(shì)1.電動(dòng)勢(shì)：非電場力把單位正電荷在電源內(nèi)部由低電位ｂ端移到高電位ａ端所作的功，稱為電動(dòng)勢(shì)，用字母ｅ（）表示。2.實(shí)際方向：電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向在電源內(nèi)部從低電位指向高電位。電壓與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系如圖所示。學(xué)習(xí)任務(wù)一分析與測量電路基本物理量（三）電流、電壓的參考方向1.電流、電壓參考方向：在分析與計(jì)算電路時(shí)，對(duì)電量任意假定的方向。實(shí)際方向與參考方向一致，電流（或電壓）值為正，實(shí)際方向與參考方向相反，電流(或電壓）值為負(fù)。（實(shí)際方向）（參考方向）（參考方向）（實(shí)際方向）（參考方向）+--+（實(shí)際方向）（參考方向）+--+（實(shí)際方向）學(xué)習(xí)任務(wù)一分析與測量電路基本物理量（三）電流、電壓的參考方向2.電流、電壓關(guān)聯(lián)參考方向：當(dāng)電流的參考方向與電壓的參考方向選取的一致，為關(guān)聯(lián)參考方向，；當(dāng)選取的不一致，則為非關(guān)聯(lián)參考方向。（參考方向）-+（參考方向）（a）電壓電流為關(guān)聯(lián)參考方向（參考方向）-+（參考方向）（b）電壓電流為非關(guān)聯(lián)參考方向?qū)W習(xí)任務(wù)一分析與測量電路基本物理量一、電路的基本物理量（四）電位1.電位的概念：電位實(shí)際上就是電路中某點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓，電壓常用雙下標(biāo)，而電位則用單下標(biāo)，電位的單位也是伏特[V]。ab1

5Aab1

5AVa=+5V

a

點(diǎn)電位：Vb=-5V

b點(diǎn)電位：

電位具有相對(duì)性，規(guī)定參考點(diǎn)的電位為零電位。因此，相對(duì)于參考點(diǎn)較高的電位呈正電位，較參考點(diǎn)低的電位呈負(fù)電位。2.例題學(xué)習(xí)任務(wù)一分析與測量電路基本物理量一、電路的基本物理量（五）功率和電能1.電能：電能的轉(zhuǎn)換是在電流作功的過程中進(jìn)行的。因此，電流作功所消耗電能的多少可以用電功來量度。電功在國際單位制中，功的單位為焦耳（J）。日常生產(chǎn)和生活中，電能（或電功）也常用度來表示：學(xué)習(xí)任務(wù)一分析與測量電路基本物理量一、電路的基本物理量（五）功率和電能2.電功率：電工技術(shù)中，單位時(shí)間內(nèi)電流所作的功稱為電功率。電功率用“

”表示：電功率在國際單位制中，電功率單位用瓦特（

）

電功率反映了電路元器件能量轉(zhuǎn)換的本領(lǐng)。如的電燈表明在1秒鐘內(nèi)該燈可將的電能轉(zhuǎn)換成光能和熱能；電機(jī)表明它在1秒鐘內(nèi)可將的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。學(xué)習(xí)任務(wù)一分析與測量電路基本物理量一、電路的基本物理量（五）功率和電能3.電源與負(fù)載的判別：根據(jù)參考方向判別（1）元件兩端電壓和流過的電流在關(guān)聯(lián)參考方向下時(shí)：，元件吸收功率,負(fù)載；，元件發(fā)出功率,電源；（2）元件兩端電壓和流過的電流在非關(guān)聯(lián)參考方向下時(shí)：，元件吸收功率,負(fù)載；，元件發(fā)出功率,電源；學(xué)習(xí)任務(wù)一分析與測量電路基本物理量二、電路的三種工作狀態(tài)RLS＋

US－RSRLS＋

US－RSRLS＋

US－RS有載工作狀態(tài)空載狀態(tài)短路狀態(tài)1.三種工作狀態(tài)學(xué)習(xí)任務(wù)一分析與測量電路基本物理量二、電路的三種工作狀態(tài)2.電氣設(shè)備的額定值（1）定義：電氣設(shè)備長期、安全工作條件下的最高限值稱為額定值。電氣設(shè)備的額定值是根據(jù)設(shè)計(jì)、材料及制造工藝等因素，由制造廠家給出的技術(shù)數(shù)據(jù)。（2）額定值的表示方法：

額定電壓、額定電流、額定功率（3）電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)：過載輕載額定工作狀態(tài)學(xué)習(xí)任務(wù)一分析與測量電路基本物理量學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識(shí)兩種電源模型一、電壓源學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識(shí)兩種電源模型2.理想電壓源：

IUs+_U+_RL外特性曲線IUEO(2)輸出電壓是一定值，恒等于電動(dòng)勢(shì)。

(3)恒壓源中的電流由外電路決定。特點(diǎn):1.電壓源定義：電壓源是由電動(dòng)勢(shì)Us和內(nèi)阻R0串聯(lián)的電源的電路模型。(1)內(nèi)阻R0

=0一、電壓源3.實(shí)際電壓源：U=

Us–IR0

RLR0+-UsU+–UsIUO電壓源特性曲線實(shí)際電壓源電路模型學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識(shí)兩種電源模型二、電流源2.理想電流源：

特點(diǎn):1.電流源定義：

電流源是由電流IS和內(nèi)阻R0并聯(lián)的電源的電路模型。RLIISU+_0IU(2)輸出電流是一定值，恒等于電流IS；(3)恒流源兩端的電壓U由外電路決定。(1)內(nèi)阻R0

=；學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識(shí)兩種電源模型二、電流源3.實(shí)際電流源：

RL電流源模型R0UR0UIS+－電流源特性曲線0IUIS

學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識(shí)兩種電源模型U=Us－IR0

U=ISR0–IR0等效變換條件:（參數(shù)大小）Us=ISR0方向：電壓源的電位升和電流源的流向相同。等效變換過程中內(nèi)阻R0不變IR0U+_Us+_IS

R0U

IR0U+_內(nèi)阻改并聯(lián)內(nèi)阻改串聯(lián)三、兩種實(shí)際電源模型之間的等效變換學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識(shí)兩種電源模型拓展知識(shí)：受控源1.定義：一個(gè)受控源有兩個(gè)支路組成，一個(gè)支路是短路（或是開路）；另一個(gè)支路如同電流源（或電壓源），而其電流（或電壓）受短路支路的電流（或開路支路的電壓）控制。

2.四種類型：（1）電流控制電流源（2）電壓控制電流源（3）電流控制電壓源（4）電壓控制電壓源

學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識(shí)兩種電源模型2.受控源四種類型：學(xué)習(xí)任務(wù)二認(rèn)識(shí)兩種電源模型學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用（一）歐姆定律及其應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用1.部分電路歐姆定律：2.全電路歐姆定律：學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用3.電阻的串聯(lián)與并聯(lián)二、基爾霍夫定律與支路電流法學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用1.基爾霍夫電流定律：（1）相關(guān)定義1）支路：電路中每一個(gè)含有電路元件的分支稱為支路，同一支路上各元件上通過的電流相等。（m）2）結(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。（n）123+_R1US1+_US2R2R3m=3n=21.基爾霍夫電流定律：（2）電流定律（KCL）表述1：任一瞬時(shí)，流入任一節(jié)點(diǎn)的電流之和必等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和。表述2：若流入結(jié)點(diǎn)的電流為正，流出節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)，則表述為：在任一瞬時(shí)，電路中流入任一節(jié)點(diǎn)的所有電流的代數(shù)和等于零。二、基爾霍夫定律與支路電流法學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用1.基爾霍夫電流定律：（2）電流定律（KCL）例：如題所示電路，寫出節(jié)點(diǎn)電流方程。I1I2I3I4表述1：表述2：二、基爾霍夫定律與支路電流法學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用2.基爾霍夫電壓定律：（1）相關(guān)定義1）回路：電路中由支路所組成的閉合路經(jīng)稱為回路。2）網(wǎng)孔：其中不包含其它支路的單一閉合路徑。112332+_R1US1+_US2R2R3回路：3網(wǎng)孔：2二、基爾霍夫定律與支路電流法學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用2.基爾霍夫電壓定律：（2）電壓定律表述1：在任一瞬時(shí)，沿任一閉合回路繞行一周，回路中各部分電壓的代數(shù)和恒等于零。若規(guī)定電位升取正號(hào)，則電位降就取負(fù)號(hào)。表述2：在任一閉合回路的繞行方向上，回路中電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和。二、基爾霍夫定律與支路電流法學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用2.基爾霍夫電壓定律：例：I1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4表述1：-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0表述2：∑IR=∑US二、基爾霍夫定律與支路電流法學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用以支路電流為未知量、應(yīng)用基爾霍夫定律（KCL、KVL）列方程組求解。求解步驟：（1）判斷電路的支路數(shù)ｂ和節(jié)點(diǎn)數(shù)ｎ；在圖中標(biāo)出各支路電流的參考方向，對(duì)選定的回路標(biāo)出回路繞行方向；（2）應(yīng)用KCL對(duì)結(jié)點(diǎn)列出

(n－1)個(gè)獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)電流方程；（3）應(yīng)用KVL對(duì)回路列出

b－(n－1)

個(gè)獨(dú)立的回路電壓方程(通?？扇【W(wǎng)孔列出)；（4）聯(lián)立求解b個(gè)方程，求出各支路電流。二、基爾霍夫定律與支路電流法3.支路電流法：學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用例題：ba+-E2R2+

-R3R1E1I1I3I212對(duì)結(jié)點(diǎn)a：I1+I2–I3=0對(duì)網(wǎng)孔1：對(duì)網(wǎng)孔2：I1R1+I3R3=E1I2R2+I3R3=E2二、基爾霍夫定律與支路電流法3.支路電流法：學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用三、疊加原理及其應(yīng)用

在有多個(gè)電源共同作用的線性電路中任一支路的電流（或電壓），等于各個(gè)電源分別單獨(dú)作用時(shí)在該支路中產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和。I=I

I+

=IR1+–R2ISUS*當(dāng)恒流源不作用時(shí)應(yīng)視為開路I'R1+–R2US+I"R1R2IS*當(dāng)恒壓源不作用時(shí)應(yīng)視為短路*計(jì)算功率時(shí)不能應(yīng)用疊加原理學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用

例題：用疊加定理求：I=?+-I

4A

20V10

10

10

I′4A10

10

10

+-I″20V10

10

10

I=I′+I″=2+（－1）

=1A

三、疊加原理及其應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用

應(yīng)用疊加原理要注意的問題：1.疊加定理只適用于線性電路（電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變）。2.疊加時(shí)只將電源分別考慮，電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不變。暫時(shí)不予考慮的恒壓源應(yīng)予以短路，即令U=0；暫時(shí)不予考慮的恒流源應(yīng)予以開路，即令I(lǐng)s=0。3.解題時(shí)要標(biāo)明各支路電流、電壓的正方向。原電路中各電壓、電流的最后結(jié)果是各分電壓、分電流的代數(shù)和。三、疊加原理及其應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用四、戴維南定理及其應(yīng)用

1.戴維南定理內(nèi)容：對(duì)外電路來說，任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，均可以用一個(gè)理想電壓源和一個(gè)電阻元件串聯(lián)的有源支路來等效代替，其電壓源US等于線性有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC，電阻元件的阻值R0等于線性有源二端網(wǎng)絡(luò)除源后兩個(gè)外引端子間的等效電阻Rab。線性有源二端網(wǎng)絡(luò)

ababR0US+-適用范圍：只求解復(fù)雜電路中的某一條支路電流或電壓時(shí)。學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用

例題：用戴維南定理求圖示電路R3中的電流I3。四、戴維南定理及其應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)三直流電路分析方法及其應(yīng)用

解：（