電工學電工學講授電路的基本概念、定律、分析方法從直流穩態引出幾個重要定律交流電的分析、計算（相量法）變壓器電動機供電照明本課程的任務易轉換輸送經濟、分配方便控制測量迅速而準確能以電磁波的形式在空間傳播目的：要求：帶著思考聽課、看書、寫作業、做筆記電能的優點§1.1電路組成及物理量電路：電流的通路實際電路：由電氣元件組成，并進行著能量形式轉換，電能的傳輸和分配過程。電路模型：（簡稱電路）用于分析計算的電路圖形。由理想電路元件構成的模型。忽略次要因數，突出其主要因數的元件電池燈泡負載電源ER圖1.1-3實際電感元件在不同應用條件下之模型二、電路中的主要物理量1、電流I：

電荷有規則的定向運動，形成傳導電流。一段金屬導體內含有大量自由電子，這些自由電子在作無規則的熱運動，由于電荷運動雜亂無規則，因而形不成電流。如果在金屬導體的兩端接上電源，那么帶負電荷的自由電子就要作規則的定向運動，于是就形成傳導電流。

單位時間內通過導體橫截面的電荷量定義為電流強度，用i(t)表示，即2、電壓

兩點之間的電位之差即是兩點間的電壓。從電場力做功概念定義，電壓就是將單位正電荷從電路中一點移至電路中另一點電場力做功的大小，即為參考方向：人為規定的方向，只有設定了參考方向電壓、電流才有正負之分。

電壓的方向：是電位降低的方向電流的方向：就是正電荷移動的方向參考方向關聯：電壓的參考方向和電流的方向相同。反之，非關聯參考方向二、參考方向：IU元件元件元件元件IUIIUU問題：參考方向不同會不會使得結果不同呢？REIU設E=4V，R=2Ω，求U、I？可知R上電壓大小為4V，流過電流大小為2AREIUI+-UI+-UU=4V、I=-2AU=-4、I=2A關聯參考方向非關聯參考方向習慣取法：負載取關聯參考方向、電源取非關聯參考方向

結論：(1)電路中電流數值的正與負與參考方向密切相關，參考方向設的不同，計算結果僅差一負號。(2)電路中各點電位數值隨所選參考點的不同而改變，但參考點一經選定，那么各點電位數值就是唯一的，這就是電位的相對性與單值存在性。(3)電路中任意兩點之間的電壓數值不因所選參考點的不同而改變。一、能量：t0~t時間內，電場力將單位正電荷從A點移動到B點所做的功二、功率：設電路任意兩點間的電壓為

U,流入此部分電路的電流為I，則這部分電路消耗的功率為:

電功率和能量一、線性電阻元件：Riu電阻單位：歐姆、Ω定義：電導G=1/RG單位：西門子、SGiu歐姆定律：1.u、i取關聯參考方向

u=Rii=Gu2.u、i取非關聯參考方向

u=－Rii=－Guui伏安特性開路R∞，G0短路R0，G∞

電路元件二、線性電容元件：iuC電容單位：法拉、F

uq庫伏特性1.電流電壓關系：（1）直流：電容相當于開路（2）交流：時域中的表達式注意：此關系是在關聯參考方向下得到的如為非關聯參考方向結論：電容的電壓是由電流和其初始值共同決定2.電容有功功率、能量：所以電容是一儲能元件結論：電感的電流是由電壓和其初始值共同決定2.電感有功功率、能量：所以電感是一儲能元件1-2電器設備的額定值和電路的幾種工作狀態額定值：根據電器設備生產時所用材料的耐壓、容許溫升等情況，都有一個長期連續運行的電流、電壓，這個值稱額定值二、電路的幾種狀態1、空載（開路）2、負載：負載的大小是指實際電功率的大小3、短路：2.獨立電流源：+–UIS理想電流源特點：（1）任何時候，電流源的電流始終不變（大小、方向）（2）電流源的兩端電壓隨外電路改變而改變，其大小由電流源電電流和外電路共同決定iu理想電流源伏安特性ISiu實際電流源伏安特性IS+–uiR實際電流源iS§1.4基爾霍夫定律名詞：1、支路：電路中流過同一電流的分支。結點（節點）：連接三條以上支路的點。3.回路電路中由幾個支路組成的閉合路徑，且除起點、終點外，其它所經過的點不允許重復。E1ABRE2CD①

②

0參考電位點（參考結點）一、基爾霍夫電流定律：（KCL）在集總電路中，任何時刻，對任一結點，所有支路電流的代數和恒等于零：假如規定：i

流出結點為正＋

流入結點為負－在集總電路中任何時刻，流入任意結點的電流之和等于流出該結點的電流之和。i1i2i3i4重要實質：電流的連續性二、基爾霍夫電壓定律：（KVL）在集總電路中，任何時刻，沿任一回路循行一周，回路中各段電壓的代數和等于零：過程：給定回路繞向規定：與回路繞向一致為正＋與回路繞向相反為負－i1i2i3i4i5i6+–u1+–u6+–u2R1R2R6實質：電位的單值性基爾霍夫電壓定律(KVL)推廣：廣義回路（開口電路）+–uSiRuiu實際電壓源伏安特性US例2如圖，已知u1=u3=1V，u2=4V，u4=u5=2V，求ux、u6。+–ux+–u5+–u6+–u1+–u4+–u2+–u3解：ⅠⅡ對Ⅰ回路有：對Ⅱ回路有：補充例：求圖中I、US、RI+-us12A1235AR115A6AIRuRI1解：I=6-5=1AIR=15-1=14AI1=12+6=18AI3I3=18-15=3AUS-3I1-12I3=0US=90VUS-3I1–15*1-

UR=0UR=21VR=1.5例1.2-2圖1.2-9所示電路，已知i=1A,u1=3V,u2=7V,u3=10V,求ab、bc、ca三部分電路上各吸收的功率p1,p2,p3。解對ab段、bc段，電壓電流參考方向關聯，所以吸收功率由此例可以看出：p1+p2+p3=0,即對一完整的電路來說，它產生的功率與消耗的功率總是相等的，這稱為功率平衡。對ca段電路，電壓電流參考方向非關聯，所以這段電路吸收功率實際上ca這段電路產生功率為10W。支路電流法：

一個有n個節點、b條支路的電路，以支路電流作未知變量，對n-1個節點列出KCL方程，對b-（n-1）個回路列出KVL方程。求解b個未知量，即支路電流法簡單電路——可以用串并聯、歐姆定律求解的（或：只有一個回路或經化簡后成為一個回路的）復雜電路——不可以用串并聯、歐姆定律求解的（或：不能化簡后成為一個回路的有分支的電路）

1-5支路電流法例3如圖所示電路中，R1=1Ω，R2=2Ω，R3=3Ω，US1=3V，US2=1V。求電阻R1兩端的電壓U1。+–US2+–U1+–US1R1R2R3+–U2+–U3I1I3I2ⅠⅡ①②解：對①結點有：對Ⅰ回路有：對Ⅱ回路有：疊加定理：在多個電源同時作用的線性電路(由線性元件組成的電路)中，任何支路的電流或任意兩點間的電壓，都是各個電源單獨作用時所得結果的代數和。+BI2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_原電路I2''R1I1''R2ABE2I3''R3+_E2單獨作用+_AE1BI2'R1I1'R2I3'R3E1單獨作用I2'I1'AI2''I1''I2I1AA+BR1E1R2E2I3R3+_+_E1+B_R1R2I3'R3R1R2BE2I3''R3+_例+-10I4A20V1010用迭加原理求：I=?I'=2AI"=-1AI=I'+I"=1A+10I′4A1010+-10I"20V1010解：應用迭加定理要注意的問題1.迭加定理只適用于線性電路。2.迭加時只將電源分別考慮，電路的結構和參數不變。令各電源分別作用，暫不作用的恒壓源應予以短路，即令E=0；暫不作用的恒流源應予以開路，即令Is=0。3.解題時要標明各支路電流、電壓的正方向。原電路中各電壓、電流的最后結果是各分電壓、分電流的代數和。=+EIsIsE4.迭加原理只能用于電壓或電流的計算，不能用來求功率。如：5.運用迭加定理時也可以把電源分組求解，每個分電路的電源個數可能不止一個。設：則：I3R3=+§1-8戴維寧定理（法國電報工程師）R2R4R1R32A+-418V？R0無源一端口：有源一端口一、問題引入+_電池模型、實際電壓源、戴維寧等效電路BA+-名詞解釋：無源線性一端口：

不含獨立電源、但含有線性電阻或受控源。有源線性一端口：含有獨立電源、線性電阻或受控源的一端口。一端口：若一個電路只通過一個口(兩個輸出端）與外電路相聯，則該電路稱為“一端口”（二端網絡、

單口網絡）。（Oneport=Two-terminals）ABN0NS一、問題引入二、戴維寧定理（法國電報工程師，1883年發表的論著）圖中：Uoc為NS開路電壓，（open-circuit)R0為對應的N0的輸入電阻。

定理內容：任何一個有源線性一端口，對外電路來說，總可以用一個電壓源和一個電阻的串聯支路來等效;此電壓源的電壓等于一端口的開路電壓，電阻等于一端口除源后的輸入電阻，這就是戴維寧定理。有源一端口UOC+-R0UOC+-IUU=

Uoc

–

R0

I重點外特性輸出特性伏安特性一、問題引入二、戴維寧定理三、戴維寧定理的證明ab+–u'NS+abN0i+–u''R0u'=

uoc

u"=-

R0i得：u=u'+u"=

uoc

–iR0

疊加替代iab+–uNS第一步：用替代定理;第二步：用疊加定理證明：abNSi+–uRi-u+R0uOC+-RUOC-+解（1）將未知支路移去，構造有源一端口，（3）求Uoc:注明UOC方向。UOC=4×2-18=-10V例題1:電路如圖，試用戴維寧定理求電流I。

（2）畫出戴維寧等效電路--實際電壓源的模型（4）求R0：R0=4（5）將未知支路移進，求得：I=-1AabUOC+R0-42A+-18VabUoc和R0的求法462AI+-18VabI64-5例題2：電路如圖所示，R為可變電阻，調節R使電流表的讀數為零，求此時的R。A-++-12V6V2