第一部分 直流电阻电路
一、电压电流的参考方向、功率
a I + b a I - U b
在电压、电流采用关联参考方向下,二端元件或二端网络吸收的功率为P=UI; 在电流、电压采用非关联参考方向时,二端元件或二端网络吸收的功率为P=-UI。 例1 计算图3中各元件的功率,并指出该元件是提供能量还是消耗能量。
u=10V i= -1A A i= -1A u= -10V (b) 图3 B u=10V (c)
U - 图1 关联参考方向 + 图2 非关联参考方向 i=2A C (a) 解:(a)图中,电压、电流为关联参考方向,故元件A吸收的功率为
p=ui=10×(-1)= -10W<0 A发出功率10W,提供能量 (b)图中,电压、电流为关联参考方向,故元件B吸收的功率为
p=ui=(-10)×(-1)=10W >0 B吸收功率10W,消耗能量 (c)图中,电压、电流为非关联参考方向,故元件C吸收的功率为
p=-ui= -10×2= -20W <0 C发出功率20W,提供能量 例2 试求下图电路中电压源、电流源及电阻的功率(须说明是吸收还是发出)。
其它例子参考教材第一章作业1-5,1-7,1-8 二、KCL、KVL
KCL:对电路中任一节点,在任一瞬时,流入或者流出该节点的所有支路电流的代数和恒为零,即Σi =0;
KVL:对电路中的任一回路,在任一瞬时,沿着任一方向(顺时针或逆时针)绕行一周,该回路中所有支路电压的代数和恒为零。即Σu=0。
例3 如图4中,已知U1=3V,U2=4V,U3=5V,试求U4及U5。
解:对网孔1,设回路绕行方向为顺时针,有 U1U2 -U1+U2-U5=0 1 U5 得 U5=U2-U1=4-3=1V U 对网孔2,设回路绕行方向为顺时针,有 2 U3 U4 U5+U3-U4=0
得 U4=U5+U3=1+5=6V 图4 三、理想电路元件
理想电压源,理想电流源,电阻元件,电容元件,电感元件,线性受控源 掌握这些基本元件的VCR关系,对储能元件,会计算储能元件的能量。
电容: i?Cdu,u(t)?1dtC?t??i(?)d??u0?1C?t0i(?)d?,Wc(t)?1Cu(t)2 2dΨLdi1t1t?L,i(t)??u(?)d??i0??u(?)d?,WL(t)?1Li(t)2 dtdtL??L02例4、求图6所示各电路的U或I,并计算各电源发出的功率。 -2V + - + 4V- 6Ω2A 2ΩI
U10V
(a) (b) 6 Ω 2A
U 1Ω + 3Ω U 2A 20V + I 2V - - (c) (d) 图6 四、电阻串、并联
1. 一端口网络的等效(输入)电阻的计算:关键在于识别各电阻的串联、并联关系!
对于含有受控源的一端口网络的输入电阻的计算,可以采用加压求流法。如果一端口网络内含有独立源,需先把网络内的独立源置零:电压源短路;电流源开路,再求输入电阻. 电路的Y—? 变换不作要求.
例5 求下图所示电路的等效电阻R。
电感: u?
4Ω2ΩR 6Ω3ΩR80Ω80Ω60ΩR60Ω60Ω(b)I?IR1(a)(c)
其它例题参见第二章PPT例3~例5。 2. 电阻的串联分压和并联分流
aiR1uR2++u1-+u2-b-
u1?R1R2R2R1u, u2?u; IA??I,IB?I
R?RR?RR1?R2R1?R21212
3. 电阻的桥形连接:注意电桥平衡到条件 例6 求等效电阻R
因电桥平衡Rab=35?
一个电阻和一个电阻及受控源的并联电路。 六、电压源与电流源的等效变换 (1)
a Ri Gi=1/RiIS= US /Ri ·IS Gi a US+ - b US=ISRiRi=1/G i· b 实际电压源与实际电流源等效互换
(2) US?US1?US2???USk???USn??USi
iUS1US2--+UUSk+-+USn-b-a+iUSUb-a++理想电压源的串联及其等效电路
(3) IS?IS1?IS2???ISk???ISn??ISi
+ua+uIS1bIS2 ISISk-b理想电流源的并联及等效电路ISn
+uai·+US其其其其+uai +-b·- US--b
(5)
a+IS其其其其b-a+ISUb-U
例7 利用电源等效变换求图示电路的电流I。
解:
4A · 2Ω· · · 2Ω6A · I 10A· · 2Ω1Ω 2A · I3Ω 2Ω2A3Ω
1Ω 2Ω + - 4V I 3Ω I 3Ω + 3Ω 10V - + 6V -
故:I?6?1A
3?3例8 试用电压源与电流源等效变换的方法求图示电路中2Ω电阻上的电流I。 +10V - 4Ω ·4Ω· 4Ω1A · I 2.5A · 4Ω· · · 4Ω4Ω1A · 1.5A I 2Ω+ 6V - 2Ω ·
4A· · 4Ω2Ω 1A · I2Ω2Ω 4Ω + - 4V I + 2Ω8V -
6Ω + 4V - I 2Ω故: I?4?0.5A
6?2 +10V - 4Ω ·4Ω· 4Ω1A · I 2.5A · 4Ω· · · 4Ω4Ω1A · 1.5A I 2Ω+ 6V - 2Ω · 4A
· · · 4Ω2Ω1A I2Ω2Ω 4Ω + - 4V I + 2Ω8V -
6Ω + 4V - I 2Ω故: I?4?0.5A
6?2其它例题请参考第二章习题2-10,2-11。
七、回路电流法和节点电压法求解电路 知识点:
1.支路电流法(不作重点)
2. 回路电流法(包括网孔电流法) 注意几点(特别注意后两点,黄色背景部分): a 是以回路电流为变量的KVL方程
b 需选择独立回路,指明回路电流及其绕行方向 c 出现无伴电流源时的解决办法 d 出现受控源时的解决办法
3.节点电压法 注意几点(特别注意后两点,黄色背景部分): a 是以节点电压为变量的KCL方程
b 需选择参考节点和独立节点,设独立节点电压 c 出现无伴电压源时的解决办法 d 出现受控源时的解决办法