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电工学简明教程(秦曾煌)1

在任一瞬间,流向某一结点电流的代数和等于零。
数学表达式为
i =0
(对任意波形的电流)
I=0
(直流电路中)
第1章 电路及其分析方法
1.5.1 基尔霍夫电流定律(KCL)
I4
I1
a I2
I3
若以流向结点的电流为负, 背向结点的电流为正,则根据 KCL,结点 a 可以写出
I1 – I2+ I3 + I4 = 0
a
1.c4.1 电源有载U 工作
++
E_
U
R0
_
I
E
R0I
R
U
O
I
b
d
1.电压与电流
I
=
R
E + R0
U = RI 或 U = E – R0I
电源的外特性曲线
当 R0 << R 时, 则 U E 说明电源带负载能力强
第1章 电路及其分析方法
1.4.1 电源有载工作
a
c
++
I
2.功率与功率平衡
UI = EI – R0I2 功率 P = PE – P 平衡式
E_
U
R 电源输 电源产 内阻消
R0
_
b
出功率 生功率 耗功率
d
电源产 生功率
=
负载取 用功率
+
内阻消 耗功率
1.电压与电流
I
=
R
E + R0
U = RI
功率的单位:瓦[特](W) 或千瓦(kW)
U = E – R0I
第1章 电路及其分析方法
1.4.1 电源有载工作 3.电源与负载的判别 根据电压、电流的实际方向判别,若
再与 Rec 串联,即
IL +
R
Rca RL Rca RL
第1章 电路及其分析方法
1.6.1 电1阻.6的串电联阻的串联与并联
电路中两个或更1.6多.1个电电阻阻的一串个联接一个地顺序相连,
并且在这些电阻中通过同一电流,则这样的连接方法称
为电阻的串联。
I
++
U1 R1

U
+
U2 R2 ––
分压公式
I +
U1
R1 U R1 R2
U –
R
U2
=
—R—2— R1 + R2
例如:一个白炽灯在有电流通过时
消耗电能
(电阻性)
R
i
产生磁场 储存磁场能量 L
忽略 L R
(电感性)
第1章 电路及其分析方法
1.2 电路模型
开关
+
电源
E–
负载
R0
连接导线
S R
电路实体
电路模型
用理想电路元件组成的电路,称为实际电路的 电路模型。
第1章 电路及其分析方法
1.3 电压和电流的参考方向
电压的实际方向为: 由高电位端指向低电位端; 电动势的实际方向为: 由低电位端指向高电位端。
第1章 电路及其分析方法
1.3 电压和电流的参考方向
电压、电流的参考方向: 任意假定。 电流的参考方向用箭头表示;电压的参考方向除用
极性“+”、“–”外,还用双下标或箭头表示。 当电压、电流参考方向与实际方向相同时,其值为
电灯 电动机 电炉
...
话筒
放大 扬声器 器
第1章 电路及其分析方法
2.电路的组成部分
电源:提供 电能的装置
负载:取用 电能的装置
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
电灯 电动机
电炉
...
中间环节:传递、分 配和控制电能的作用
第1章 电路及其分析方法
2.电路的组成部分
信号处理: 放大、调谐、检波等
信号源: 提供信息
话筒
放大 扬声器 器
直流电源: 提供能源
直流电源
负载
电源或信号源的电压或电流称为激励,它推动电路工 作;由激励所产生的电压和电流称为响应。
第1章 电路及其分析方法
1.2 电路模型
实为际了的便电于路分是析由与一计些算按实需际要电路起,不在同一作定用条的件元下件常或忽器 件略所实组际成部,件如的发次电要机因、素变而突压出器其、主电要动电机磁、性电质池,、把电它阻看器 等成,理它想们电的路电元磁件性。质是很复杂的。
第1章 电路及其分析方法
1.5.2 基尔霍夫电压定律(KVL) 基尔霍夫电压定律用来确定回路中各段电压之间的 关系。 由于电路中任意一点的瞬时电位具有单值性,故有 在任一瞬间,沿任一回路循行方向,回路中各段电 压的代数和恒等于零。
即 U =0 或 E = U = RI
第1章 电路及其分析方法
b
d
为防止事故发生,需在电路中接入熔断器或自动断
路器,用以保护电路。
第1章 电路及其分析方法
1.4 电源有载工作、开路与短路
1.4.3 电源短路 由于某种需要将电路的某一段短路,称为短接。
I
+
R1
E_
UR R0
I 视电路而定



U=0

第1章 电路及其分析方法
1.5 基尔霍夫定律
支路 电路中的每一分支
U
等效电阻
R = R1 + R2
第1章 电路及其分析方法
1.6.2 电阻的并联 电路中两个或更多个电阻连接在两个公共的结点之 间,则这样的连接法称为电阻的并联。在各个并联支路 (电阻)上受到同一电压。
分流公式
I1
=
—R—2 — R1 + R2
I
I2
=
—R—1— R1 + R2
I
等效电阻
I
+ I1
I2
[例] 上图中若 I1= 9 A, I2 = –2 A,I4 = 8 A,求 I3 。 [解] 把已知数据代入结点 a 的 KCL 方程式,有
9 –( – 2)+ I3 + 8 = 0
由式电I中3流=的–的1正9参A负考号方由方向K向与CLI与3实根实电际据际流方电方为向流向负是方相值否向反,相确所是同定致由确。于定电流参考
对电路进行分析计算时,不仅要算出电压、电流、 功率值的大小,还要确定这些量在电路中的实际方向。
但是,在电路中各处电位的高低、电流的方向等很 难事先判断出来。因此电路中各处电压、电流的实际方 向也就不能确定。为此引入参考方向的规定。
习惯上规定 电流的实际方向为:
正电荷运动的方向或负电 荷运动的反方向;
第1章 电路及其分析方法
KCL 推广应用
IA A
对 A、B、C 三个结点 应用 KCL 可列出:
IA = IAB – ICA
IAB IB
B
IC
IBC
ICA
IB = IBC – IAB
IC = ICA– IBC
上列三式相加,便得
C
IA + IB + IC = 0

I =0
可见,在任一瞬间通过任一封闭面的电流的代数和 也恒等于零。
N 求:N 的功率,并说明它是电源还 是负载
Bபைடு நூலகம்
[解] P = UI = (–2) 3 W = – 6 W 因为此例中电压、电流的参考方向相同
而 P 为负值,所以 N 发出功率,是电源。 想一想,若根据电压电流 的实际方向应如何分析?
第1章 电路及其分析方法
1.4.1 电源有载工作
I
4.额定值与实际值
第1章 电路及其分析方法
第1章 电路及其分析方法
第1章 电路及其分析方法
第 1 章 电路及其分析方法
1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 电源有载工作、开路与短路 1.5 基尔霍夫定律 1.6 电阻的串联与并联 1.7 支路电流法 1.8 叠加定理 1.9 电压源与电流源及其等效变换 1.10 戴维宁定理 1.11 电路中电位的计算 1.12 电路的暂态分析
上式也可改写为
U4 – U3 = E2 – E1

U=E
或 I2 R2 – I1R1 = E2 – E1

IR = E
第1章 电路及其分析方法
KVL 推广应用于假想的闭合回路
+
+
E_
U R
I
_
根据 KVL 可列出
E IR U = 0 或 U = E IR
A ++
UA
_
UAB
_
_
C
UB + B
I1
I2
c
a
d
如 acb ab adb
R1
R2
结点 电路中三条或三条
+
+
E1_
I3
R3
_ E2
以上支路连接的点 如a b
回路 由一条或多条支路
b
组成的闭合路径
如 abca adba adbca
第1章 电路及其分析方法
1.5.1 基尔霍夫电流定律(KCL) 基尔霍夫电流定律是用来确定连接在同一结点上的 各支路电流之间的关系。 根据电流连续性原理,电荷在任何一点均不能堆积 (包括结点)。故有
U 和 I 的实际方向相反,则是电源,发出功率; U 和 I 的实际方向相同,是负载,取用功率。
根据电压、电流的参考方向判别 若电压、电流的参考方向相同 P = UI 为负值,是电源,发出功率; P = UI 为正值,负载,取用功率。
第1章 电路及其分析方法
1.4.1 电源有载工作 3.电源与负载的判别 [例 1] A I 已知:图中 UAB = 3 V, I = – 2 A
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