1、放放大大器器揚聲器揚聲器話筒話筒 是電流的通路，是為了某種需要由電工設是電流的通路，是為了某種需要由電工設備或電路元件按一定方式組合而成。備或電路元件按一定方式組合而成。 發電機發電機升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動機電動機電爐電爐.輸電線輸電線電源電源: 提供提供電能的裝置電能的裝置負載負載: 取用取用電能的裝置電能的裝置中間環節：中間環節：傳遞、分傳遞、分配和控制電能的作用配和控制電能的作用發電機發電機升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動機電動機電爐電爐.輸電線輸電線直流電源直流電源: 提供能源提供能源負載負載信號源信號源: 提供信息提供信息放放大大器器

2、揚聲器揚聲器話筒話筒 電源或信號源的電壓或電流稱為電源或信號源的電壓或電流稱為激勵激勵，它推動電路，它推動電路工作；由激勵所產生的電壓和電流稱為工作；由激勵所產生的電壓和電流稱為響應響應。信號處理：信號處理：放大、調諧、檢波等放大、調諧、檢波等 電路分析電路分析：在已知電路的結構和元器件：在已知電路的結構和元器件參數的條件下，討論電路的激勵與響應參數的條件下，討論電路的激勵與響應之間的關系。之間的關系。 為了便于用數學方法分析電路為了便于用數學方法分析電路, 一般要將實際電一般要將實際電路模型化，用足以反映其主要特性的路模型化，用足以反映其主要特性的理想電路元件及理想電路元件及其組合其組合來來

3、模擬實際電路中的器件，從而模擬實際電路中的器件，從而構成構成與實際與實際電電路路相對應的相對應的電路模型電路模型。 理想電路元件主要有理想電路元件主要有電阻元件、電感元件、電電阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等。容元件和電源元件等。UR RI 物理量物理量實實 際際 方方 向向電流電流 I正電荷運動的方向正電荷運動的方向電動勢電動勢E ( (電位升高的方向電位升高的方向) ) 電壓電壓 U( (電位降低的方向電位降低的方向) )高電位高電位 低電位低電位 單單 位位kA 、A、mA、A低電位低電位 高電位高電位kV 、V、mV、VkV 、V、mV、V電流：電流：Uab 雙下標雙下標電壓：電

4、壓：I 在分析與計算電路時，對在分析與計算電路時，對電量任意電量任意假定假定的方向。的方向。Iab 雙下標雙下標箭箭 標標abRI U+_+R0E3V注意：注意： 在參考方向選定后在參考方向選定后,電流電流(或電壓或電壓)值才有正負之分。值才有正負之分。 RU正負極正負極ab+abIab ? Iba ? IUab ? Uba ? UIab =- Iba= IUab =- Uba = U電壓與電動勢的關系：電壓與電動勢的關系：E=Eba=Uab=U電動勢：電動勢：正負極性正負極性+abEEba 雙下標雙下標正負極性正負極性+abUUab 雙下標雙下標用電壓表示電源的電位高低用電壓表示電源的電位高

5、低動勢的正方向為動勢的正方向為b指向指向a，表示表示a點電位比點電位比b點電位高點電位高了了E或或Eba電壓的正方向為電壓的正方向為a指向指向b，表示表示a點電位點電位b點電位高點電位高了了U或或Uab實際方向與參考方向實際方向與參考方向一致一致，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為正值正值；實際方向與參考方向實際方向與參考方向相反相反，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為負值負值。EUI EUI E = 1.5 V U = 1.45 V I = 0.1 AE =1.5 V U =1.45 V I =0.1 ARab例例: 電路如圖所示電路如圖所示Uab=-5V問：問：a,b兩點哪點兩點哪點 電位

6、高。電位高。例例: 電路如圖所示電路如圖所示U1=-6V, U2=4V，問，問Uab等于多少等于多少Uab=U1-U2=-10VabU1U2+cb點高點高 歐姆定律歐姆定律U、I 參考方向相同時參考方向相同時RU+IRU+I 表達式中有兩套正負號：表達式中有兩套正負號：(1) 式前的正負號由式前的正負號由U、I 參考方向的關系確定；參考方向的關系確定； (2) U、I 值本身的正負則說明實際方向與參考方向值本身的正負則說明實際方向與參考方向 之間的關系。之間的關系。 通常取通常取 U、I 參考方向相同，參考方向相同，稱為關聯參考方向。稱為關聯參考方向。U = I R 解解: 對圖對圖(a)有有

7、, U = IR 例例: 應用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻應用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻R。對圖對圖(b)有有, U = IR326 : IUR所以所以326: IUR所以所以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A電流的參考方向電流的參考方向與實際方向相反與實際方向相反電壓與電流參電壓與電流參考方向相反考方向相反 在解題前在解題前先任意選定先任意選定一個方向，作為一個方向，作為參考正方參考正方向向依此參考正方向；依此參考正方向； 根據電路定理、定律，根據電路定理、定律，列電路方程；列電路方程； 帶入數據求解。帶入數據求解。練習：練習：Uab=Uad+Udb=I1R+I

8、2R=10V-5V =5VR=5已知：已知：Uab=？ Ubc=？ Uca=？則：則：acbdI1=2AI3=-3AI2=-1ARRR解：解：Ubc=Ubd+Udc= -I1R - I3R=5V+15V=20V練習：練習：Uca=Ucd+Uda=I3R-I1R=-15V-10V=-25VR=5已知：已知：Uab=？ Ubc=？ Uca=？則：則：解：解：acbdI1=2AI3=-3AI2=-1ARRR 遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段電路電壓與電流的比值為常數。電路電壓與電流的比值為常數。I/AU/Vo線性電阻的伏安特性線性電阻的伏安特性常數

9、常數即：即： IUR 1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路開關閉合開關閉合, 接通電源與負載接通電源與負載RREI 0負載端電壓負載端電壓U = IR 1. 電壓電流關系電壓電流關系(1) 電流的大小由負載決定。電流的大小由負載決定。 (2) 在電源有內阻時，在電源有內阻時，I U 。或或 U = E IR0電源的外特性電源的外特性EUI0R0ER+I U+_ 開關閉合開關閉合,接通接通電源與負載。電源與負載。RREI 0U = IR或或 U = E IRoUI = EI I2RoP = PE P負載負載取用取用功率功率電源電源產生產生功率功率內阻內阻消耗消耗功率功率(3)

10、 電源輸出的功率由負載決定。電源輸出的功率由負載決定。負載大小的概念負載大小的概念: 負載增加指負載取用的負載增加指負載取用的電流和功率增加電流和功率增加(電壓一定電壓一定)。R0ER+I 1. 電壓電流關系電壓電流關系 2. 功率與功率平衡功率與功率平衡 U、I 參考方向不同，參考方向不同，P = -UI 。U、I 參考方向相同，參考方向相同，P = UI ;電源：電源： U、I 實際方向相實際方向相反反，即電流從，即電流從“+”+”端流出，端流出， （發出功率）（發出功率） 負載：負載： U、I 實際方向相實際方向相同同，即電流從，即電流從“- -”端流出。端流出。 （吸收功率）（吸收功率

11、）P0，負載，負載電源產生的功率電源產生的功率P產產=-PP0，電源，電源已知：已知：U =1010 V, I =-1A IUabIUab P =10V-1A=-10 W ( (電源電源) )按圖中假設的正方向列式：按圖中假設的正方向列式：P = UIP = -(10V-1A）= 10 W （負載）（負載）已知：已知：U =10 V, I =-1 A例例一個式子有一個式子有兩套兩套正、負號正、負號按圖中假設的正方向列式：按圖中假設的正方向列式：P = -UI解：解： (1) R = 0.5 時時 U = US = 1V 在不同負載情況下求電源和負載的功率，并驗證功率在不同負載情況下求電源和負載

12、的功率，并驗證功率平衡。平衡。(1) R = 0.5 ；(2) R = 1 ；(3) R = 2 。 IS1V1A US UI1IR I1 = IIS = 1 APR = UI = 2 WPU = -USI1 = -1 W PI = -UIS =-1 W I = = 2 A UR 電壓源、電流源都產生電壓源、電流源都產生功率功率Pu產產+PI產產=PR有源負載有源負載 電源作為負載使用時，稱為電源作為負載使用時，稱為有源負載有源負載。(2) R = 1 時時 U = 1 V，I1 = IIS = 0PR = UI = 1 W PU = USI1 = 0 PI = -UIS = -1 W I =

13、 = 1 A UR 電流源電流源產生產生功率，電壓源不功率，電壓源不產生產生功率。功率。 IS1V1A US UI1IR PI產產=PR有源負載有源負載 IS1V1A US UI1IR (3) R = 2 時時 U = 1 V，I1 = IIS =0.5 APR = UI = 0.5 W PU = -USI1 =0.5 W PI = -UIS = -1 W I = = 0.5 A UR 電流源電流源產生產生功率，電壓源功率，電壓源吸收吸收功率。功率。 PI產產= PU+ PR如圖所示電路，試判斷哪些電源是有源負載？如圖所示電路，試判斷哪些電源是有源負載？ 1A 1 V 1 1A 1 V 0.5

14、 1A 1 V 2 （ ） 電壓源電壓源 （ ） 電流源電流源 （ ） 沒有沒有 （ ） 電流源電流源 1A0.5 1 V 注意注意P的的正負正負以及以及能量能量守恒守恒練習練習額定值額定值: 電氣設備在正常運行時的規定電氣設備在正常運行時的規定 使用值使用值 注意：注意：電氣設備工作時的實際值不一定都等于其電氣設備工作時的實際值不一定都等于其額定值，要能夠加以區別。額定值，要能夠加以區別。 因為：因為：Y電源輸出的功率和電流取決于負載的大小。電源輸出的功率和電流取決于負載的大小。Y電壓源波動，稍低于或高于額定值。電壓源波動，稍低于或高于額定值。： I IN ，P IN ，P PN 額定工作狀

15、態：額定工作狀態： I = IN ，P = PN 額定電流額定電流：電氣設備最大容許的電流；：電氣設備最大容許的電流；額定電壓額定電壓：電氣設備限定的工作電壓；：電氣設備限定的工作電壓；額定功率額定功率：電氣設備最大允許的功率：電氣設備最大允許的功率。 電氣設備不允許長時過載，允許短時過載。電氣設備不允許長時過載，允許短時過載。 例：例：一只一只220V, 60W的白熾燈的白熾燈, 接在接在220V的電源的電源上，試求通過電燈的電流和電燈在上，試求通過電燈的電流和電燈在220V電壓下工作電壓下工作時的電阻。如果每晚工作時的電阻。如果每晚工作3h(小時小時)，問一個月消耗，問一個月消耗多少電能多

16、少電能? 解解: 通過電燈的電流為通過電燈的電流為在在220V電壓下工作時的電阻電壓下工作時的電阻A0.273APIU60220 0680.273220IUR一個月用電一個月用電W = Pt = 60W (3 30) h = 0.06kW 90h = 5.4kW. h特征特征: 開關開關 斷開斷開I = 0電源端電壓電源端電壓 ( 開路電壓開路電壓 )負載功率負載功率U = U0 = EP = 01. 開路處的電流等于零；開路處的電流等于零； I = 02. 開路處的電壓開路處的電壓 U 視電路情況而定。視電路情況而定。電路中某處斷開時的特征電路中某處斷開時的特征: :I+U有有源源電電路路I

17、RoR EU0 電源外部端子被短接電源外部端子被短接 特征特征:0SREII U = 0 PE = P = IR0P = 01. .短路處的電壓等于零；短路處的電壓等于零； U = 02. .短路處的電流短路處的電流 I 視電路情況而定。視電路情況而定。I+U有有源源電電路路IRRo E事故狀態事故狀態RIsRo EU0 例例 若電源的開路電壓若電源的開路電壓U0=12V，其短路電流，其短路電流Is=30A，試問該電源的電，試問該電源的電動勢和內阻各為多少？動勢和內阻各為多少？電源電動勢電源電動勢電源的內阻電源的內阻0EU 00120.430ssUERII 電路理論中最基本的兩條定律：電路理論

18、中最基本的兩條定律： 歐姆定律歐姆定律：描述線性電阻的伏安特性；：描述線性電阻的伏安特性；基爾霍夫定律基爾霍夫定律：描述電路中電流、電：描述電路中電流、電壓之間的關系；壓之間的關系； 基爾霍夫基爾霍夫(kirchhoff )簡介簡介 基爾霍夫（基爾霍夫（1824-1887）是德國著名物理學家，化是德國著名物理學家，化學家，天文家。他在學家，天文家。他在21歲歲上大學期間得出基爾霍夫上大學期間得出基爾霍夫定律。其后于一位化學家定律。其后于一位化學家共同創立光譜分析學，貢共同創立光譜分析學，貢獻卓著。獻卓著。基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律(Kirchhoffs Current Law)基爾霍夫電

19、壓定律基爾霍夫電壓定律(Kirchhoffs Voltage Law)支路：支路：電路中的每一個分支。電路中的每一個分支。 一條支路流過一個電流，稱為支路電流。一條支路流過一個電流，稱為支路電流。三條或三條以上支路的聯接點。三條或三條以上支路的聯接點。由支路組成的閉合路徑。由支路組成的閉合路徑。內部不含支路的回路。內部不含支路的回路。I1I2I31 12 23 3ba E2R2 R3R1E1adbcE+GR3R4R2I2I4IGI1I3IR1 在任一瞬間，流向任一結點的電流等于流出該結在任一瞬間，流向任一結點的電流等于流出該結點的電流。點的電流。 實質實質: 對結點對結點 a： I1+I2 =

20、 I3ba E2R2 R3R1E1I1I2I3對結點對結點 a： I1+I2 = I3或或 I1+I2+(I3)= 0ba E2R2 R3R1E1I1I2I3 在任一瞬間，一結點上電流的在任一瞬間，一結點上電流的代數和恒等于零代數和恒等于零。規定參考方向規定參考方向指向指向結點的電流取結點的電流取正號正號，反之則取負，反之則取負號。號。電電路路電電路路I1I2I1 =0I1 =？I2 =？-I2 -I1=0I =?例例:I = 0IA + IB + IC = 02 +_+_I5 1 1 5 6V12VIAIBICAIBCIABACBIC廣義結點廣義結點圖示的部分電路中，圖示的部分電路中，已知已

21、知I13A，I45A，I58A，試求，試求I2、I3和和I6。練習練習解：解：I6= I4 - I1 =-8AI3=I6-I5=-16AI2=-I1-I3=13A1.內容：內容：如果從回路的任意一點出發，以順時針或逆如果從回路的任意一點出發，以順時針或逆時針方向沿回路循行時針方向沿回路循行一周一周，在這個方向上，在這個方向上，電位降電位降之和等于點位升之和。之和等于點位升之和。 U1 +U4 = U3 +U2 U2b E1U1 E2 U3U4aI1I2cdR1R2 U1 + (-U2)+(-U3 ) +U4 =0 U = 0 U1 + (-U2)+(-U3 ) +U4 =0 U = 0U2b

22、E1U1 E2 U3U4aI1I2cdR1R22. 2. 列列KVL方程時：方程時： -I1 R1 + E1-E2 +I2 R2 =0 E1U1 E2U2aI1I2cbdR1R2對網孔對網孔abda：對網孔對網孔acba：對網孔對網孔bcdb：R6I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0對回路對回路 adbca，沿逆時針方向循行，沿逆時針方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0應用應用 U = 0列方程列方程對回路對回路 cadc，沿逆時針方向循行，沿逆時針方向循行： I2 R

23、2 I1 R1 + E = 0adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I U = 0 I2R2 E2 + UBE = 03. 推廣于回路的部分電路或開路推廣于回路的部分電路或開路1 1對回路對回路1：E1UBEE+B+R1+E2R2I2_ UBE = E2 -I2R2 列列KVL方程方程1列方程前列方程前標注標注回路循行方向；回路循行方向；2應用應用 U = 0項前符號的確定：項前符號的確定： 注意：注意： (l) KCL對電路中任一結點對電路中任一結點( (或閉合面或閉合面) )的各支的各支路電流施加了線性約束。路電流施加了線性約束。 (2) KVL對電路中任一回路對電路中任一回路(

24、 (或回路部分回路或回路部分回路) )內的各段電壓施加了線性約束。內的各段電壓施加了線性約束。 (3) KCL和和KVL具有普遍性，適用于任何元器具有普遍性，適用于任何元器件構成的電路，與電路元件的性質無關。對件構成的電路，與電路元件的性質無關。對任任意瞬間意瞬間電流與電壓有著約束關系。電流與電壓有著約束關系。 (4) 列方程時，首先在電路圖上標出電流、電壓列方程時，首先在電路圖上標出電流、電壓 或電動勢的參考方向。盡可能做到電流和電壓或電動勢的參考方向。盡可能做到電流和電壓的參考方向一致。的參考方向一致。在圖示回路中，已知在圖示回路中，已知E120V，E210V，Uab4V，Ucd=-6V，

25、Uef5V，試求試求Ued和和Uad。Ued= -7VUad= 8V練習練習4V-6V5V20V10V V5 ? u V10 V20Vu1552010 練習解解AI155102 UIIII222235522 練習練習10V3I2+-U=?I =05 5 -+2I2 I25 +-+-V2 2. 舉例舉例 求圖示電路中求圖示電路中各點的電位各點的電位: :Va、Vb、Vc、Vd 。解：解：設設 a為參考點，為參考點， 即即Va=0V設設 b為參考點，即為參考點，即Vb=0Vbac20 4A6 10AE290V E1140V5 6A dbca20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d+

26、90V20 5 +140V6 cd+90V20 5 +140V6 cdab計算下圖計算下圖B B點電位。點電位。R1-9V100k I IACB+6V50k R2-9V-+6V+-列列KVL方程方程 1212396096151150 10IRVVIRVIRRAmA 13390.1 10100 1091BVIRVVV 計算下圖計算下圖B B點電位。點電位。R1-9V100k I IACB+6V50k R2 =1231236( 9)A100501015A0.1mA150 10ACACUIRRVVRR -=3360.1 1050 10V 1VBAABVVU ABABUVV 2IR 計算下圖計算下圖B

27、 B點電位。點電位。R1-9V100k I IACB+6V50k R21210.1mABCABBVVVVRRVV 例例2已知已知E1=6V, , E2=4V; R1=4 ；R2=R3=2 ；求求A點電位點電位R2R1R3E1+_+_E2AI1I2I333222 AVI REI RI3=0例例2已知已知E1=6V, , E2=4V; R1=4 ；R2=R3=2 ；求求A點電位點電位=112210I RI RE R2R1R3E1+_+_E2AI1I2I3列列KVL方程得方程得=12II列列KCL方程得方程得=112126142EIIAARR33222 AVI REI R = 041 22VV 2k

28、 A+I I1 12k I I2 26V(b)圖示電路，計算開關圖示電路，計算開關S S 斷開和閉合時斷開和閉合時A點點 的電位的電位VA解解: (1)當開關當開關S S斷開時斷開時(2) 當開關閉合時當開關閉合時, ,電路電路 如圖（如圖（b）電流電流 I2 = 0，電位電位 VA = 0V 。電流電流 I1 = I2 = 0，電位電位 VA = 6V 。2k +6VA2k SI I2 2I I1 1(a)電流在閉合電流在閉合路徑中流通路徑中流通開路開路IA +12V 12VBRPR1R212V 12V BARPR2R1（ ） 1.1 如圖所示電路，方框代表電源或負載。試判斷如圖所示電路，方

29、框代表電源或負載。試判斷哪些是電源？哪些是負載？哪些是電源？哪些是負載？電源電源 10 V2 A2 A10 V 10 V2 A2 A10 V（ ） 負載負載 （ ） 負載負載 （ ） 電源電源 1.2 1.2 伏安特性是一條不經過坐標原點的直線時，該電阻元伏安特性是一條不經過坐標原點的直線時，該電阻元件是否為線性電阻元件件是否為線性電阻元件? ?答：答：不是不是。1.3 1.3 非線性電阻元件的電壓與電流之間的關系是否符合歐非線性電阻元件的電壓與電流之間的關系是否符合歐姆定律姆定律? ?答：答：不不符合歐姆定律符合歐姆定律。遵循歐姆定律遵循歐姆定律的電阻稱為線性電的電阻稱為線性電阻，它是一個表

30、示某段電路的特性而與電壓和電流無關阻，它是一個表示某段電路的特性而與電壓和電流無關的常數。而非線性電阻的阻值不是常數，隨電壓或電流的常數。而非線性電阻的阻值不是常數，隨電壓或電流變動，故其電壓與電流的關系不變動，故其電壓與電流的關系不符合歐姆定律。符合歐姆定律。1.4 1.4 有些同學常常把理想電流源兩端的電壓認作零有些同學常常把理想電流源兩端的電壓認作零, ,其理其理由是由是: : 理想電流源內部不含電阻理想電流源內部不含電阻, ,則根據歐姆定律則根據歐姆定律, , U=RI=0I=0。這種看法對嗎。這種看法對嗎? ?答：這種看法顯然不正確。答：這種看法顯然不正確。 U=RI只適用于只適用于理想電阻元理想電阻元件件，對，對理想電流源理想電流源不適用，理想電流源只有在短路時兩不適用，理想電流源只有在短路時兩端的電壓才等于零端的電壓才等于零。1.1 1.1 求圖示電路中開求圖示電路中開關關S S閉合和斷開兩種情閉合和斷開兩種情況下況下a a、b b、c c三點的電三點的電位。位。S2k abc12V4k 6V4k 2k VVVVVVcab480S斷開時：S閉合時：VVVVVVcba3391.2 1.2 圖示電路中已知圖示電路中已知US6 6