《电工 电子技术基础教程》(第2版)

思考题
计算机仿真分析的本质是什么？
六．小结
下
课
第2课
在本次课中，我们将介绍直流电路分析 的基本方法
一．上一课回顾
请判断如右图中 电流的实际方向
答案：I’所示方向
二．欧姆定律
欧姆定律用公式 表示为： R=U/I
答案：开关S断开，电流I =0A Ucd=0V 开关S闭合，电流I =1A Ucd=4V
将实际元件理想化，在一定条件下突出其主要电磁性 质，忽略其次要性质，这样的元件所组成的电路称为实际 电路的电路模型（简称电路）
3. 常见元件图形符号
电阻元件的理想化条件 R=U/I 电压源的理想化条件
U = E I=任意
电流源的理想化条件
I = IS U = 任意
可通过将实际元件理想化建立实际电路的电路模 型，之后可利用相关理论求解该电路模型
三．基尔霍夫电流定律
理解了电路模型以后， 可以利用欧姆定律分析 求解简单电路
还应理解分析与计算电路 最基本的定律：基尔霍夫电流 定律和基尔霍夫电压定律
在任一瞬时，流向某一结点的电流之和应该等于由该结点 流出的电流之和，即在任一瞬时，一个结点上电流的代数和 恒等于零，这便是基尔霍夫电流定律 几个概念 支路：电路中的每一分支称为支路，一条支路流过同一个电 流，称为支路电流。 结点：电路中三条或三条以上的支路相联接的点称为结点
从b点出发，依照虚 线所示方向循行一周， 其电位升之和为U2 + U3，电位降之和为U1 + U4 ；
回路中各段电压的代数和为零，这便是基尔霍夫电压定律
基尔霍夫电压定律不仅可应用于回路，也可以推广应用于回 路的部分电路 在左图示电路中，我们想象A、B 两点存在一个如图示方向的电动 势，其端电压为UAB ，则UA 、UB 、 UAB构成一个回路
对想象回路应用基尔霍夫电压定律，有 UAB = UA–UB
这便是基尔霍夫电压定律的推广应用 可通过【例1.3.3】来理解基尔霍夫电压定律
五．利用支路电流求解电路 以支路电流作为电路的变量，应用基尔霍夫电流定 律和电压定律分别对结点和回路建立求解电路的方程 组，通过求解方程组求出各支路电流并求出电路其它 参数的分析方法便是支路电流法 当列出全部的结点和回路方程时，有些方程不独立。 选择独立方程的原则如下： 对n个结点、m条支路的电路，可列出n-1个独立 的结点电流方程和m-n+1个独立的回路电压方程。
六．利用结点电压公式求解电路
支路电流法是求解电路的基本方法，但随着支路、结点数目 的增多将使求解极为复杂
对右图示两个结点、 多个支路的复杂电路
其结点间电压如下（解释）：
运用结点电压公式解题步骤如下：
1、在电路图上标出结点电压、各支路电流的参考方向； 2、根据式(1-4-2)求出结点电压 注意： 在用式(1-4-2)求出结点电压时，电动势的方向与结点电压的 参考方向相同时取正值，反之，取负值，最终结果与支路电 流的参考方向无关。 若电路图中结点数目多于两个，则式(1-4-2)不可直接使用， 可列出联立方程或变换到两个结点求解。 3、对各支路应用基尔霍夫电压定律，可求出各支路电流； 4、求解电路的其它待求物理量。
答案：为负
百度文库
左图中，请判断它共存在多 少个回路? 有多少决定电路 结构的回路
答案：7、3
一．什么是等效
由电路元件相联接组成、 对外只有两个端钮，这个 网络整体称为二端网络 两个二端网络等效是指对 二端网络外部电路而言，它们 具有相同的伏安关系
对45Ω电阻而言，二端网络N1、N2具有相同的伏安关系，2 个二端网络等效 二端网络N1、N2内部而言，流过5Ω电阻上的电流Is、I0不同， 显然是不等效的
电池电压能在一段时间 之内能保持不变
2．电路模型的引入
实际电气设备包括 电工设备、联接设备 两个部分。
将电池视为内阻为R0 ， 电动势为E的电压源；忽 略筒体，开关视为理想开 关；小灯泡视为电阻 。 则手电筒模型如图
手电筒便是一个电气设 备；它包括电池、筒体、 开关和小灯泡 电池、小灯泡为电工 设备；筒体、开关为联接 设备
回路的概念： 回路是一个闭合的电路 上图中，E1、R1、R3构成一个回路； R3、 R2、E2也构成一个回路
回路可分为许多段， 在左图中，E1、R1、 R2、E2构成一个回路， 可分为E1、R1、R2、 E2四个电压段。
回路电压关系为： U1+ U4 - U2 - U3 = 0 即：ΣU=0（假定电位降为正）
【例2】在右图中， E1=130V、E2=80V、 R1=20Ω、R2=5Ω、 R3=5Ω，请求支路电流 I3 ？
选定结点间电压参考方向为U方向，根据式(1-4-2)，有
七．小结
下
课
第3课
在本次课中，我们将介绍电阻元件的串 联、并联、三角形、星形联接等
上一课回顾
结点示意图如右图，已知I1、 I2的数值为正值，请问I3的数 值为正还是为负？
请判断上图中电动势E的方向及I’的值
四．直流电路的计算机仿真分析方法
1.手电筒电路仿真分析演示 在Multisim中打开源文件（1-2-3.ms10）
单击运行按钮 单击图中的开关闭合开关
仿真分析初步的思考 上面的仿真做了什么工作？ 求出了电流！！！ 上面的仿真结果是否可以验证该电路设计是否 正确？ 需要根据实际要求确定！！！
2、额定值与实际值
额定值是制作厂为了使产品能在给定的工作条件下正常运行 而对电压、电流、功率及其它正常运行必须保证的参数规定的 正常允许值
额定值是电子设备的重要参数，电子设备在使用时必须遵循 电子设备使用时的额定电压、电流、功率及其它正常运行必须 保证的参数，这是电子设备的基本使用规则
当然，实际电子设备受实际线路、其它负载等各种实际因素 的影响，电压、电流、功率等实际值不一定等于其额定值，但 为了保证设备的正常运行及使用效率，它们的实际值必须与其 额定值相差不多且一般不可超过其额定值。
二．电阻元件的联接概述
对于复杂电路，纯粹用 基尔霍夫等定律分析过于 困难 需要根据电路的结构特点去 寻找分析与计算的简便方法
电阻元件是构成电路的基本元件之一，采用不同的联接方法， 电路的结构便不一样，其分析方法也就可能不同。在实际使用 中，电阻元件的联接方式主要有：串联联接、并联联接、三角 形联接、星形联接、桥式联接方式等。
【例1.2.1】有一个额定值为0.3W的双节电池 结构手电筒灯珠，请问其额定电流为多少？ 该灯珠额定电流为0.1A
上面的仿真结果显示，当该手电筒使用0.3W的灯珠时， 流经灯珠的电流达到了额定要求
3.仿真分析实现的步骤 建立电路的模型 定义输入、输出元件并设置输入元件参数 启动仿真功能，求出输出参数并分析
虽然电压电流的方向是 客观存在的，然而，常 常难以直接判断其方向
常可任意选定某一方向作 为其参考方向 （电路中所标 的电压、电流、电动势的方向 一般均为参考方向 ）
电流的参考方向用箭头表示； 电压的参考方向一般用极性“+”、“-”来表示，也可用 双下标表示。 如Uab表示其参考方向是a指向b，a点参考极性为“+”，b 点参考极性为“-”。 选定电压电流的参考方向是电路分析的第一步，只有参 考方向选定以后，电压电流之值才有正负。当实际方向与参 考方向一致时为正，反之，为负。
【例1】在右图中， E1=130V、E2=80V、 R1=20Ω、R2=5Ω、 R3=5Ω，请求各支路电 流？
图中共有3个支路和2个结点 对结点a应用基尔霍夫电流定律，对abC、abd两个回路应用 基尔霍夫电压定律，可列出如下三个方程： 130=20 I1+5 I3 80=5I2+5 I3 I1+I2=I3 I1 =4A、I2 =6A、I3 =10A
四．电阻元件的并联联接
如果电路中有两个或更多个电阻联接 在两个公共的结点之间，则这样的联 接方法称为电阻并联（如右图）
第 1 课 一．引言
二十一世纪是一个 信息化、网络化、数 字化的时代。 新时代的工科生应掌 握必要的电工电子技 术方面的知识
本教材分两篇给大家介绍电工电子技术方面 的基础知识，以使读者对其有初步了解
二．直流电路概述
1.直流电路的概念
直流电路是指电路中 的电流大小和方向均不 随时间发生变化的电路 该电路在一段时间 内电流大小和方向均 不随时间发生变化， 该电路为直流电路
第1章 直流电路分析方法
本章从电路的组成及其分类出发，介绍了电 路模型的概念、求解电路模型的基本定律、电 阻元件、电源元件的联接方式及其特点；在此 基础上进一步介绍电路分析的常用方法：如等 效变换、支路电流、结点电压、叠加原理、戴 维宁定理等。 本章为基础章，要求除书中标明的选讲内容外 全部掌握 本章建议学时数：12学时（学时数较多的专 业建议增加1堂习题课）。
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陈新龙 E-mail：cxltx@cqu.edu.cn 公开教学网址： http://dgdz.ccee.cqu.edu.cn/
电阻串联的几点结论
电阻串联的物理连接特 征为电阻一个接一个地 顺序相联 串联电阻上电压的分配与 电阻成正比，电阻R 1、R 2 上的电压如右 两个电阻R1、R2串联可用一 个电阻R来等效代替，等效电 阻R的阻值为R1+R2
电阻串联的应用很多。例如在负载额定电压低于电源电 压的情况下，可根据需要与负载串联一个电阻以分压
三．电压和电流的方向
直流电路常用电流 I、电动势E、端电压 U来描述
关于电压和电流的方向， 有实际方向和参考方向之 分
正电荷运动的方向或负电荷运动的相反方向为电 流的实际方向 端电压的方向规定为高电位端（即“+”极）指向 低电位端（即“-”极），即为电位降低的方向。 电源电动势的方向规定为在电源内部由低电位端 （“-”极）指向高电位端（“+”极），即为电位升高 的方向
《电工 电 子 技 术 基 础 教 程》 （第2版）
主 编： 陈 新 龙
几点建议
1 本课件按照100学时组织，参考学时安排是 以多媒体结合粉笔教学方式进行设计的，建议 使用本课件时多媒体结合粉笔教学。 2 由于电工电子技术课程各专业要求及学时差 别非常大，使用本课件时应根据各专业的特点、 学生的基础进行适当的调整。 3 每一章课件的开始是该章教学的简要说明， 具体的每一课中还给出了具体知识点的调整建 议。建议教师调整前先将本书全部课件浏览一 遍
三．电阻元件的串联联接
如果电路中有两个或更多个电阻一 个接一个地顺序相联，并且在这些电 阻上通过同一电流，则这样的联接方 法称为电阻串联 （如右图）
两个电阻R1、R2串联可用一个电 阻R来等效代替，这个等效电阻R的 阻值为R1+R2 （即右上图可用右下 图等效） 串联是电阻元件联接的基本方式之一， 也是其它元件联接的基本方式之一
可见，任一瞬时，通过任一闭 合面的电流的代数和恒等于0
在图示电路中，有： IA + IB +IC =0 （请注意IA 、 IB 、 IC 均为流入电流）
可通过【例1.3.2】来理解
四．基尔霍夫电压定律
分析与计算电路最基本的定律还有： 基尔霍夫电压定律
基尔霍夫电压定律表述如下： 在任一瞬时，沿任一回路循行方向（顺时针方向或 逆时针方向），回路中各段电压的代数和恒等于零， 这便是基尔霍夫电压定律。
图示电路共有三个电 流，因此有三条支路, 分别由ab、acb、 adb构成。
acb、adb两条支路 中含有电源，称为有源 支路；ab支路不含电 源，称为无源支路
图示电路共有两个结点a和b
对图示结点，其流入该结点的电流之和应该等于由该结点 流出的电流之和，即： I3 = I1 + I2
基尔霍夫电流定律通 常应用于结点，但也可 以应用于包围部分电路 的任一假设的闭合面
各章参考学时安排（全书共100学时） 第一章：12学时 第二章：10学时 第三章：4学时 第四章：6学时 第五章：2学时 第六章：6学时 第七章：10学时 第八章：10学时 第九章：14学时 第十章：14学时 第十一章：4学时 第十二章：8学时 各章具体教学组织中有学时数较多（或少） 时的调整建议。 以上安排仅供参考，针对具体的专业特点、 学生实际情况，应进行适当的调整，不可绝对 照抄。