精编中职中专《电工基础》第三章复杂直流电路课件.pptx

第三章 复杂直流电路基尔霍夫定律基尔霍夫定律【学习目标】【学习目标】1.了解支路、节点、回路和网孔的概念2.掌握基尔霍夫电流、电压定律3.能应用基尔霍夫电流、电压定律列出两个网孔的电路方程观察与思考】【观察与思考】图（图（a）图（图（b）请问图（a）和图（b）两个电路图有什么不一样吗？能用电阻的串、并联分析方法对其进行简化，使之成为一个单回路电路，这样的电路叫简单电路不能用电阻的串、并联分析方法对其进行简化，这样的电路叫复杂电路一、几个基本概念一、几个基本概念l支路：由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路叫支路在同一支路中，流过各元件的电流相等如右图中，有三条支路，R1和E1构成一条支路，R2和E2构成一条支路，R2是另一条支路l节点：三条或三条以上支路的汇交点叫节点如右图中，有两个节点，节点A和节点Bl回路：电路中任一闭合路径叫回路右图中，有三个回路，回路AEFB、回路CABD和回路CEFDl网孔：内部不包含支路的回路叫网孔右图中，有两个网孔，网孔AEFB和网孔CABD二、基尔霍夫第一定律二、基尔霍夫第一定律1.基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律也称节点电流定律，即KCL方程其内容为：电路中任意一个节点上，在任一时刻，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。

用公式表示为 如右图所示，对于节点如右图所示，对于节点A A，可列节点电流方程为，可列节点电流方程为二、基尔霍夫第一定律二、基尔霍夫第一定律2.基尔霍夫第一定律的推广 基尔霍夫第一定律不仅适用于节点，也可推广应用于任一假想的封闭面S，S称为广义节点，如上图所示通过广义节点的各支路电流代数和恒等于零在上图所示电路中，假定一个封闭面S把电阻R3、R4及 R5所构成的三角形全部包围起来成为一个广义节点，则流入广义节点的电流应等于从广义节点流出的电流，故得 I1I3I2广义节点【例1】在下图所示电路中，已知I120mA，I315mA，I58mA，求其余各支路电流列节点电流方程时，首先假定未知电流的参考方向，计算结果为正值，说明该支路电流实际方向与参考方向相同；计算结果为负值，说明该支路电流实际方向与参考方向相反三、基尔霍夫第二定律三、基尔霍夫第二定律1.基尔霍夫第二定律 基尔霍夫第二定律也称回路电压定律，即KVL方程其内容为：对电路中的任一闭合回路，沿回路绕行方向上各段电压的代数和等于零用公式表示为：U0 右图所示是复杂电路的一部分，带箭头的虚线表示回路的绕行方向，则各段电压分别为：三、基尔霍夫第二定律三、基尔霍夫第二定律1.基尔霍夫第二定律 在运用基尔霍夫回路电压定律所列的方程中，电压和电动势都是指代数和，因此必须注意其正、负号的确定。

运用公式U0列方程的一般步骤为：任意选定各支路未知电流的参考方向；任意选定回路的绕行方向（顺时针或逆时针），以公式中少出现负号为宜；确定电阻压降的符号当选定的绕行方向与电流参考方向一致时（电阻电压的参考方向从“”极性到“”极性），电阻压降取正值，反之取负值确定电源电动势符号当选定的绕行方向从电源的“”极性到“”极性，电动势取正值，反之取负值例2】如下图所示为某电路图中的一部分，试列出其回路电压方程2.基尔霍夫第二定律推广 基尔霍夫第二定律不仅适用于闭合回路，也可推广应用于不闭合的假想回路假想回路假想回路三、基尔霍夫第二定律三、基尔霍夫第二定律3.基尔霍夫定律的应用对于下图所示三条支路、两个节点、两个网孔的复杂电路，可以根据节点电流定律和回路电压定律列出三个独立的方程1.复杂电路的几个基本概念2.基尔霍夫第一定律3.基尔霍夫第二定律【课堂小结】【课堂小结】【课堂练习】【课堂练习】教材中思考与练习第1、2题【课后作业】【课后作业】“学习与练习”同步训练中的3.6电源电源的模型的模型【学习目标】【学习目标】1.了解电压源与电流源的概念2.知道实际电源的电路模型3.学会实际电压源与电流源之间的等效变换。

观察与思考】【观察与思考】以输出电压的形式向负载供电的电源叫电压源以输出电流的形式向负载供电的电源叫电流源1.电压源l电源的模型 能为电路提供一定电压的电源叫电压源实际的电压源可以用一个恒定的电动势E和内阻r串联起来的模型表示，如下图所示它的输出电压（即电源的端电压）的大小为 UEIr 如果输出电流I增加，则内阻r上的电压降会增大，输出电压就降低因此，要求电压源的内阻越小越好电压源电压源2.理想电压源l电源的模型理想电压源理想电压源 若电源内阻r0，输出电压UE，与输出电流I无关，电源始终输出恒定的电压E把内阻r0的电压源叫做理想电压源或恒压源，其电路模型如图所示如果电源的内阻极小，可近似看成理想电压源，如稳压电源实际上，理想电压源是不存在的，因为电源内部总是存在电阻3.电流源l电源的模型 能为电路提供一定电流的电源叫电流源实际的电流源可以用一个恒定电流I 和内阻r并联起来的模型表示，如图（a）所示，它的输出电流I总是小于恒定电流IS电流源的输出电流大小为IISI0 若电源内阻r，输出电流IIS，电源始终输出恒定的电流IS把内阻r的电流源叫做理想电流源或恒流源，其电路模型如图（b）所示。

实际上，理想电流源是不存在的，因为电源内阻不可能为无穷大电流源的内阻越大越好4.电压源与电流源等效变换l电源的模型电压源以输出电压形式向负载供电，电流源以输出电流形式向负载供电在满足一定条件下，电压源与电流源可以等效变换等效变换是指对外电路等效，即把它们与相同的负载连接，负载两端的电压、流过负载的电流、负载消耗的功率都相同，如下图所示电压源与电流源等效变换电压源与电流源等效变换4.电压源与电流源等效变换l电源的模型电压源与电流源等效变换关系式为：理想电压源与电流源之间不能进行等效变换注意：电压源与电流源等效变换后，电流源的方向必须与电压源的极性保持一致，即电流源中恒定电流的方向总是从电压源中恒定电动势的负极指负正极例1】如图（a）所示为一个实际的电压源模型，已知E6V，r2，试通过等效变换的方法将其转换成相应的电流源模型，并标出相应的参数IS和r1.电压源2.电流源3.电压源与电流源的等效变换【课堂小结】【课堂小结】【课后作业】【课后作业】“学习与练习”同步训练中的3.7戴维宁定理戴维宁定理【学习目标】【学习目标】1.了解戴维宁定理及其在电气工程技术中进行外部端口等效与替换的方法2.理解输入电阻与输出电阻的概念。

观察与思考】【观察与思考】录音机供电电路录音机供电电路 有一台录音机，我们可以采用稳压电源电路供电，也可以用几节电池来供电，其使用效果是一样的那么对于外电路（负载）来说，复杂的稳压电源电路是否可以等效成一个简单的电池电源呢？l戴维宁定理1.二端网络电路也称为电网络或网络任何一个具有两个端口与外电路相连的网络，不管其内部结构如何，都称为二端网络二端网络又可分为有源二端网络和无源二端网络 当一个网络是由若干电阻组成的无源二端网络时，我们可以将它等效成一个电阻，即二端网络的等效电阻，在电子技术中通常叫输入电阻一个有源二端网络两端口之间开路时的电压称为该网络的开路电压l戴维宁定理2.戴维宁定理任何一个线性有源二端网络，对外电路而言，可以用一个理想电压源和内电阻相串联的电压源来代替理想电压源的电动势E0等于有源二端网络两端点间的开路电压UAB，内电阻R0等于有源二端网络中所有电源不作用，仅保留内阻时，网络两端的等效电阻RAB，如下图所示，这就是戴维宁定理戴维宁定理戴维宁定理小提示：戴维宁定理中的“所有电源不作用”，是指把所有电压源作短路处理，所有电流源作开路处理，且均保留其内阻例1】如图（a）所示，已知R1R2R310，E1E220V，求该有源二端网络的戴维宁等效电路。

小知识：在电子技术中，如果有源二端网络作为电源使用，供电给负载，那么其等效电阻R0又叫该有源二端网络的输出电阻例1】如图（a）所示，已知R1R2R310，E1E220V，求该有源二端网络的戴维宁等效电路1.二端网络2.戴维宁定理【课堂小结】【课堂小结】【课后作业】【课后作业】“学习与练习”同步训练中的3.8叠加定理叠加定理【学习目标】【学习目标】1.了解叠加定理2.知道分析电路时复杂信号可由简单信号叠加的方法1.叠加定理l叠加定理叠加定理是线性电路的一种重要分析方法它的内容是：由线性电阻和多个电源组成的线性电路中，任何一个支路中的电流（或电压）等于各个电源单独作用时，在此支路中所产生的电流（或电压）的代数和运用叠加定理求解复杂电路的总体思路：是把一个复杂电路分解成几个简单电路来进行求解，然后将计算结果进行叠加，求得原来电路中的电流（或电压）当假设一个电源单独作用时，要保持电路中的所有电阻（包括电源内阻）不变，其余电源不起作用，即把电压源作短路处理，电流源作开路处理2.叠加定理解题的一般步骤l叠加定理运用叠加定理解题的一般步骤为：（1）在原电路中标出各支路电流的参考方向；（2）分别求出各电源单独作用时各支路电流的大小和实际方向；（3）对各支路电流进行叠加，求出最后结果。

两个电源组成的线性电路两个电源组成的线性电路叠加定理只能用来求电路中的电压或电流，而不能用来计算功率例1】如图（a）所示电路，已知：E1、E2和R1、R2、R3，试用叠加定理求各支路电流1.叠加定理2.叠加定理解题的一般步骤【课堂小结】【课堂小结】【课后作业】【课后作业】“学习与练习”同步训练中的3.91.了解复杂电路和简单电路的区别,了解复杂电路的基本术语2.掌握基尔霍夫第一定律的内容,并了解其应用3.掌握基尔霍夫第二定律的内容,并了解其应用3131基尔霍夫定律基尔霍夫定律不能用电阻串、并联化简求解的电路称为复杂电路复杂电路节点节点 3条或3条以上连接有电气元件的导线的连接点称为节点一、复杂电路的基本概念一、复杂电路的基本概念图31 复杂电路示例支路支路 电路中相邻节点间的分支称为支路它由一个或几个相互串联的电气元件所构成,且每条支路中除了两个端点外不再有其他节点其中含有电源的支路称为有有源支路源支路,不含电源的支路称为无源支路无源支路回路和网孔回路和网孔 电路中任一闭合路径都称为回路一个回路可能只含一条支路,也可能包含几条支路其中,在电路图中不被其他支路所分割的最简单的回路又称独立独立回路回路或网孔网孔。

网孔一定是回路,但回路不一定是网孔基尔霍夫第一定律又称节点电流定律节点电流定律它指出:在任一瞬间,流进某一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和,即对任一节点来说,流入(或流出)该节点电流的代数和恒等于零二、基尔霍夫第一定律二、基尔霍夫第一定律流入总电流=流出总电流 流入总水量=流出总水量基尔霍夫第一定律在应用基尔霍夫第一定律求解未知电流时,可先任意假设支路电流的参考方向,列出节点电流方程通常可将流进节点的电流取正,流出节点的电流取负,再根据计算值的正负来确定未知电流的实际方向有些支路的电流可能是负的,这是由于所假设的电流方向与实际方向相反例】图示电路中,I1=2A,I2=-3A,I3=-2A,求电流I4解:由基尔霍夫第一定律可知代入已知值可得【例】电路如图所示,求电流I3解:对A节点因为I1=I2,所以I3=0同理,对B节点因为I4=I5,也得I3=0由此可知,没有构成回路的单支路电流为零基尔霍夫第一定律可以推广应用于任一假设的闭合闭合面面(广义节点广义节点)或流入此闭合面的电流恒等于流出该闭合面的电流广义节点【例】下图所示电路中,若电流IA=1A,IB=-5A,ICA=2A,求电流IC、IAB和IBC。

解:由可得三、基尔霍夫第二定律三、基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律又称回路电压定律回路电压定律它指出:在任一回路中,各段电路电压降的代数和恒等于零用公式表示为电源电动势之和=电路电压降之和 攀登总高度=下降总高度基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律的另一种表示形式:在任一回路循环方向上,回路中电动势的代数和。