单元一 电路的基本认识

学习目标 1．能用常见的电路符号建立简单的电路模型。 2．明确电阻、电源等常用电路元件模型的特征。 3．建立电路中电流、电压、电功率等基本物理量的概念，并会计算电功率。 4．能灵活应用基尔霍夫定律进行电路变量和分析。

工作任务 1．能用常见的电路符号建立简单的电路模型。 2．明确电阻、电源等常用电路元件模型的特征。 3．建立电路中电流、电压、电功率等基本物理量的概念，并会计算电功率。 4．能灵活应用基尔霍夫定律进行电路变量和分析。

知识结构

任务一 电路基本模型的构建 【任务导入】 电路模型元件称为理想电路元件。理想电路元件是实际电元件（如电池或灯泡）的数学模型。使用理想电路元件来表现实际电元件的行为，精确度是非常重要的。电路分析工具以及在电路中的应用是本书的重点。 利用理想电路元件之间的相互关系可以定量预测系统的行为，这就意味着可以用数学方程式来描述元件之间的相互关联。

任务一 电路基本模型的构建 【任务分析】 通过本单元的学习，将开发两个电路模型： 根据系统组件行为的知识和组件的互连方式构造一个电路模型。 任务一 电路基本模型的构建 【任务分析】 通过本单元的学习，将开发两个电路模型： 根据系统组件行为的知识和组件的互连方式构造一个电路模型。 依据测量器件端子的特性创造一个电路模型。

电路主要由电源、负载、连接导线及开关等构成。 导线(line)、开关（switch)等：将电源与负载接成通路. 任务一 电路基本模型的构建 【相关知识】 1. 电路和电路模型（model) 电路---------是电流的通路，是为了某种需要由某些电工设备或 元件（电气器件）按一定的方式组合起来的。 电路主要由电源、负载、连接导线及开关等构成。 电源(source)：提供能量或信号. 负载(load)：将电能转化为其它形式的能量，或对 信号进行处理. 导线(line)、开关（switch)等：将电源与负载接成通路.

2、作用 1) 实现电能的传输、分配与转换 电池 灯泡 2)实现信号的传递与处理 放大器 扬声器 话筒

3、结构 电源: 提供 电能的装置 电池 灯泡 负载: 取用 电能的装置 中间环节：传递、分 配和控制电能的作用

扬声器 话筒 放大器 信号处理： 放大、检波等 信号源: 提供信息 直流电源: 提供能源 负载 直流电源 负载大小的概念: 负载增加指负载取用的电流和功率增加。

4、电路模型 为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。 手电筒的电路模型 导线 + Ro E - S R 电 池 灯 泡 开关

集总参数元件：每一个具有两个端钮的元件中有确 集总参数电路：由集总参数元件构成的电路。 5、 集总参数元件与集总参数电路 集总参数元件：每一个具有两个端钮的元件中有确 定的电流，端钮间有确定的电压。 集总参数电路：由集总参数元件构成的电路。 一个实际电路要能用集总参数电路近似，要满足如下条件：即实际电路的尺寸必须远小于电路工作频率下的电磁波的波长。

6．国际单位制 量 基本单位 符号 长度 质量 时间 电流 热力学温度 光强度 米 千克 秒 安培 开尔文 坎德拉 m kg s A K cd 量 单位名称（符号） 公式 频率 力 能量或功 功率 电荷 电位 电阻 电导 电容 磁通 电感 赫兹（Hz） 牛顿（N） 焦耳（J） 瓦特（W） 库仑（C） 伏特（V） 欧姆（Ω） 西门子（S） 法拉第（F） 韦伯（Wb） 亨利（H） s-1 kg·m/s2 N·m J/s A·s W/C V/A A/V C/V V·s Wb/A

任务一 电路基本模型的构建 【任务实施】 1．构造手电筒的电路模型 图1.1.8 手电筒各部件的排列 （a）手电筒 （b）被分解的手电筒 任务一 电路基本模型的构建 【任务实施】 1．构造手电筒的电路模型 图1.1.8 手电筒各部件的排列 （a）手电筒 （b）被分解的手电筒 图1.1.6 作为一个电系统的手电筒 图1.1.9 手电筒的电路模型

任务一 电路基本模型的构建 【任务实施】 2.依据测量器件端子的特性创造一个电路模型 表1.1.4 图1.1.10 器件的数据 vt（V） 任务一 电路基本模型的构建 【任务实施】 2.依据测量器件端子的特性创造一个电路模型 表1.1.4 图1.1.10 器件的数据 vt（V） it(A) -40 -10 -20 -5 20 5 40 10 图1.1.10 器件 图1.1.12器件的电路模型

任务二 电路基本变量的分析 【任务导入】 在检查用电安全之前，必须学习电压和电流是如何产生的，以及它们的关系。物体（如人的身体）的电行为，非常复杂并且常常不能完全理解。 图1.2.1 警告标牌

任务二 电路基本变量的分析 【任务分析】 通过本单元的学习，开发一个简单的人体电模型，并会判断用电安全问题。 任务二 电路基本变量的分析 【任务分析】 表1.2.1 不同电流下人体的生理反应 生理反应 电流 仅仅能感觉 3～5mA 极端痛苦 35～50mA 肌肉麻痹 50～70mA 心跳停止 500mA 通过本单元的学习，开发一个简单的人体电模型，并会判断用电安全问题。

任务二 电路基本变量的分析 物理中对电量规定的方向 【相关知识】 一、电流和电压的参考方向 物理量 单 位 实 际 方 向 电流 I A 、 任务二 电路基本变量的分析 【相关知识】 一、电流和电压的参考方向 物理中对电量规定的方向 1、实际方向： 物理量 单 位 实 际 方 向 电流 I A 、 mA μ 正电荷运动的方向 电动势 E V kV mV 电位升高的方向 (低电位 Ù 高电位 ) 电压 U 电位降低的方向 ( 低电位

a + _ U － E R 在分析计算电路时， b + a b U Uab Iab 2、参考方向(正方向) I a （2）、表示方法 b （1）、概念： 在分析计算电路时， 对电量任意假定的方向。 （2）、表示方法 电流： 电压： a b I R + 正负号 － a b U 箭标 Uab 双下标 Iab 双下标 箭标

a b 3、实际方向与参考方向的关系 实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正； 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负。 4、注意： 在参考方向选定后，电流（或电压） 值才有正负之分。 对任何电路分析时都应先指定各处的 i , u 的参考方向。 例 a b I R 若 I = 5A ，则实际方向与参考方向一致， 若 I =－5A ，则实际方向与参考方向相反。

+ - R 5、关联参考方向： i u 当电压的参考方向指定后，指定电流从标以电压参考方向的“+”极性端流入，并从标“—”端流出，即电流的参考方向与电压的参考方向一致，也称电流和电压为关联参考方向。反之为非关联参考方向。

小结： + – R i u + – R i u u = Ri u = –Ri (1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。 (2) 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包括方向和符号），在计算过程中不得任意改变。 (3) 参考方向不同时，其表达式符号也不同，但实际方向不变。 + – R i u + – R i u u = Ri u = –Ri

任务二 电路基本变量的分析 【相关知识】 二、电功率和能量 单位 任务二 电路基本变量的分析 【相关知识】 二、电功率和能量 1、概念： 电功率 在电压电流关联参考方向下，电功率 p 可写成p(t)=u(t)i(t) p >0 表明元件吸收电能，p <0 表明元件释放电能。 在电压电流非关联参考方向下，p(t)=u(t)i(t) p >0 表明元件释放电能，p <0 表明元件吸收电能 电能量 单位 在国际单位制中，电流（A），电荷（C）—库仑，电压（V），电能量（J）—焦耳，功率（W）—瓦特。

任务二 电路基本变量的分析 【任务实施】 开发一个简单的人体模型 （a）人体臂部与腿之间有电压差 （b）人体简化模型 任务二 电路基本变量的分析 【任务实施】 开发一个简单的人体模型 （a）人体臂部与腿之间有电压差 （b）人体简化模型 图1.2.10 人体模型图 图1.2.11 人体的电路模型

任务三 电路基本元件的识别 【任务导入】 实际电路的电路模型是由理想元件相互连接而成的，理想电路元件是组成电路模型的最小单元，是具有某种确定的电磁性质的假想元件，是一种理想化的模型并具有精确的数学定义，简称电路元件。它们有规定的图形、符号和严格的数学定义。 在一定条件下，实际电路中器件的特性，均可用一个理想电路元件或多个理想电路元件的组合来模拟(取代)，从而建立实际电路的电路模型。

任务三 电路基本元件的识别 【任务分析】 通过本单元的学习，要达到： 理解理想独立源和非独立源的连接特性，判断电路中电源互连时正确与否。 任务三 电路基本元件的识别 【任务分析】 通过本单元的学习，要达到： 理解理想独立源和非独立源的连接特性，判断电路中电源互连时正确与否。 正确识别和检测常用元件。

任务三 电路基本元件的识别 【相关知识】 1、理想电压源： 电源两端电压为uS，其值与流过它的电流 i 无关。 (1)电路符号 任务三 电路基本元件的识别 【相关知识】 1、理想电压源： 电源两端电压为uS，其值与流过它的电流 i 无关。 uS + _ i (1)电路符号 (2) 特点： (a) 电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关； 直流：uS为常数 交流： uS是确定的时间函数，如 uS=Umsint (b) 通过它的电流是任意的，由外电路决定。

(a) 若uS = US ，即直流电源，则其伏安特性为平行于电流轴的直线，反映电压与 电源中的电流无关。 (3). 伏安特性 uS + _ i u u i O US (a) 若uS = US ，即直流电源，则其伏安特性为平行于电流轴的直线，反映电压与 电源中的电流无关。 (b) 若uS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是 这样。电压为零的电压源，伏安曲线与 i 轴重合,相当于短路元件。

(4). 理想电压源的开路与短路 (a) 开路：R，i=0，u=uS。 Us u i O 实际电压源 u=US–ri + _ i u (b) 短路：R=0，i  ，理想电源出现病态，因此理想电压源不允许短路。 R * 实际电压源也不允许短路。因其内阻小，若短路，电流很大，可能烧毁电源。 US + _ i u r Us u i O 实际电压源 u=US–ri

(5). 功率：  电流（正电荷 ）由低电位向高电位移动　　　　 　　外力克服电场力作功发出功率　　　　　　　　　　　　　　　　　 uS + _ i u  p发＝ uS i 　 (i , us非关联） 或 uS + _ i u p吸=uSi p发= –uSi ( i, uS关联 ) 物理意义： 电场力做功 ， 吸收功率。

电源输出电流为iS，其值与此电源的端电压 u 无关。 2、理想电流源： 电源输出电流为iS，其值与此电源的端电压 u 无关。 iS + _ u (1).电路符号 (2). 特点： (a) 电源电流由电源本身决定，与外电路无关； 直流：iS为常数 交流： iS是确定的时间函数，如 iS=Imsint (b) 电源两端电压是任意的，由外电路决定。

(a) 若iS= IS ，即直流电源，则其伏安特性为平行于电压轴的直线，反映电流与 端电压无关。 (3). 伏安特性 iS i u + _ u i O IS (a) 若iS= IS ，即直流电源，则其伏安特性为平行于电压轴的直线，反映电流与 端电压无关。 (b) 若iS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是 这样 电流为零的电流源，伏安曲线与 u 轴重合,相当于开路元件

(a) 短路：R=0， i= iS ，u=0 ，电流源被短路。 (4). 理想电流源的短路与开路 iS i u + _ (a) 短路：R=0， i= iS ，u=0 ，电流源被短路。 R (b) 开路：R，i= iS ，u 。若强迫断开电流源回路，电路模型为病态，理想电流源不允许开路。 (5). 实际电流源的产生： 可由稳流电子设备产生，有些电子器件输出具备电流源特性，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。

一个高电压、高内阻的电压源，在外部负载电阻较小，且负载变化范围不大时，可将其等效为电流源。 US + _ i u r r =1000 ，US =1000 V， R =1~2  时 R 当 R =1  时，u=0.999 V 当 R =2  时，u=1.999 V 将其等效为1A的电流源： 1A i u + _ 当 R =1  时，u=1 V R 当 R =2  时，u=2 V 与上述结果误差均很小。

p发= u is p吸= – uis p吸= uis p发= – uis (6). 功率 iS u + _ u , iS 非关联 p发= u is p吸= – uis iS u + _ u , iS 关联 p吸= uis p发= – uis

(controlled source or dependent source) 3、受控电源 (非独立源) (controlled source or dependent source) 1）定义：电压源电压或电流源电流不是给定的时间函数，而是受电路中某个支路的电压(或电流)的控制。 + – 2）电路符号 受控电压源 受控电流源

{ { 3） 分类： (a) 电流控制的电流源 ( Current Controlled Current Source ) u1=0 i2=b i1 CCCS º b i1 + _ u2 i2 u1 i1  : 电流放大倍数 (b) 电流控制的电压源 ( Current Controlled Voltage Source ) º + _ u1 i1 u2 i2 CCVS r i1 { u1=0 u2=ri1 r : 转移电阻

{ { (c) 电压控制的电流源 ( Voltage Controlled Current Source ) VCCS º gu1 + _ i2 u1 i1 { i1=0 i2=gu1 g: 转移电导 (d) 电压控制的电压源 ( Voltage Controlled Voltage Source ) º + _ u1 i1  u1 u2 i2 VCVS { i1=0 u2= u1  :电压放大倍数

4. 受控源与独立源的比较 (a) 独立源电压(或电流)由电源本身决定，与电路中其它电压、电流无关，而受控源电压(或电流)直接由控制量决定。 (b) 独立源作为电路中“激励”，在电路中产生电压、电流，而受控源只是反映输出端与输入端的关系，在电路中不能作为“激励”。

(1) 电压与电流的参考方向设定为一致的方向 5、电阻元件 电阻是一种将电能不可逆地转化为其它形式能量（如热能、机械能、光能等）的元件。 R 1）符号 2）欧姆定律 (Ohm’s Law) (1) 电压与电流的参考方向设定为一致的方向 R i + u u  R i R 称为电阻， 电阻的单位： (欧) (Ohm，欧姆)

 线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。 令 G  1/R G称为电导 电导的单位： S (西) (Siemens，西门子) 则 欧姆定律表示为 i G u .  线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。 伏安特性曲线:  u i O R  tg  电阻元件的伏安特性为 一条过原点的直线

(2) 电阻的电压和电流的参考方向相反 i R 则欧姆定律写为 + u  –Ri 或 i  –Gu u 注意： 公式必须和参考方向配套使用！ 3）功率和能量 R 功率： i p吸  ui i2R u2 / R + u R i p吸  –ui –(–Ri)i i2 R  –u(–u/ R)  u2/ R u + 任何时刻,电阻元件绝不可能发出电能，它只能消耗电能。因此电阻又称为“无源元件”和“耗能元件”。

任务三 电路基本元件的识别 【任务实施】 电源的连接 判断 （a） （b） （e） 图1.3.10 理想电源的连接 （c） （d）

任务四 电路基本定律的理解 【任务导入】 电路中各个元件的相互连接可以有多种样式。要进行电路分析，需要了解有关网络结构方面的基本概念。网络可以认为是若干元件或装置的相互连接，而电路则是指有一个或者多个闭合路径的网络。网络的基本元素包括支路、节点和回路等，网络结构分析是研究各个元素在网络中的位置关系以及网络的几何结构等问题。

任务四 电路基本定律的理解 【任务分析】 利用基尔霍夫定律可以将本章任务一中构建电路模型的技巧进行扩展，实现给端子特性已知的器件构造一个电路模型。

任务四 电路基本定律的理解 【相关知识】 1．几个名词 2、基尔霍夫电流定律 (KCL) 3、基尔霍夫电压定律 (KVL)

(1). 支路 (branch)：电路中通过同一电流的每个分支。 (b) a + 1 、 几个名词：(定义) (1). 支路 (branch)：电路中通过同一电流的每个分支。 (b) a + _ R1 uS1 uS2 R2 R3 b=3 3 3 2 1 1 n=2 2 l=3 b (2). 节点 (node): 三条或三条以上支路的连接点称为节点。( n ) (3). 路径(path)：两节点间的一条通路。路径由支路构成 (4). 回路(loop)：由支路组成的闭合路径。( l ) (5). 网孔(mesh)：对平面电路，每个网眼即为网孔。网孔是回路，但回路不一定是网孔。

b 支路：ab、bc、ca… （共6条） I1 I2 R1 R2 结点：a、 b、c、d a I3 c (共4个） R3 R5 R4 I5 例： b 支路：ab、bc、ca… （共6条） I6 E5 E6 _ + R6 R3 R5 R4 R1 R2 a c d I1 I2 I4 I3 I5 - 结点：a、 b、c、d (共4个） 回路：abd、abcd … （共7 个） 网孔：abd、bcd … （共3 个）

2、基尔霍夫电流定律 (KCL)： 在任何集总参数电路中，在任一时刻，流出(流入)任一节点的各支路电流的代数和为零。 即 例: 令流出为“+”(支路电流背离节点) i4 i2 i1 i3 • –i1+i2–i3+i4=0 i1+i3=i2+i4 物理基础:电荷守恒，电流连续性。 • 7A 4A i1 10A -12A i2 4–7–i1= 0  i1= –3A i1+i2–10–(–12)=0  i2=1A

I ？ I = 0 I =? _ R E2 E3 E1 + R1 (1) 电流实际方向和参考方向之间关系； (2) 流入 、流出节点。 (1) 电流实际方向和参考方向之间关系； (2) 流入 、流出节点。 两种符号: KCL可推广到一个封闭面： I =? 广义结点 例: _ R E2 E3 E1 + R1 I ？ I = 0

？ ? ? ? ? 思考： B i1 A ==  B 1. i2 1 + i1 ==i2 3 2 _ A =  B A i1 =i2 2. i4 i3  A ==  B ? i3 ==i4 ? A =  B i3 =i4

3、基尔霍夫电压定律 (KVL)：在任何集总参数电路中，在任一时刻，沿任一闭合路径( 按固定绕向 )， 各支路电压的代数和为零。 即 例: 首先考虑（选定一个)绕行方向:顺时针或逆时针. I1 + US1 R1 I4 _ US4 R4 I3 R3 R2 I2 顺时针方向绕行: -U1-US1+U2+U3+U4+US4=0 -U1+U2+U3+U4= US1 -US4 电阻压降 电源压升 –R1I1–US1+R2I2–R3I3+R4I4+US4=0 –R1I1+R2I2–R3I3+R4I4=US1–US4

推论：电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径经过的各元件电压的代数和。元件电压方向与路径绕行方向一致时取正号，相反取负号。 I1 + US1 R1 I4 _ US4 R4 I3 R3 R2 I2 U3 U1 U2 U4 A B  l1 l2 A B UAB (沿l1)=UAB (沿l2） 电位的单值性

i1 i 2i i2 i2=i+2i i2=1.5(A) i1=i+2i i=10/5=2 i1=6(A) I 例 1 图示电路：求U和I。 3V 2V 3 U I 例 1 U1 图示电路：求U和I。 解： 3+1-2+I=0，I= -2（A） U1=3I= -6（V） U+U1+3-2=0，U=5（V） 例2 求下图电路开关S打开和闭合时的i1和i2。 S打开：i1=0 10V 5 i1 i 2i i2 S i2=i+2i 5i+5i2=10 i2=1.5(A) S闭合：i2=0 i1=i+2i i=10/5=2 i1=6(A)

KCL、KVL小结： (1) KCL是对支路电流的线性约束，KVL是对支路电压的线性约束。

E2 =UBE + I2R2 UBE = E2 － I2R2 注意： 1．列方程前标注回路循行方向． 2．正负号选择：（ I R = E） 当 E、I 的参考方向与回路绕向相同取正， 当 E、I 的参考方向与回路绕向相反取负。 E1 + B - R1 E2 R2 E UBE I2 _ 3. 开口电压可按回路处理 E2 =UBE + I2R2 UBE = E2 － I2R2

回路1： I1R1+I2R2+I3R3=E3 回路2： I4R4+I1R1-I6R6=E4 回路3： I2R2+I5R5+I6R6=0 b 例： 回路1： I1R1+I2R2+I3R3=E3 b I1 I2 R1 R2 c 回路2： I4R4+I1R1-I6R6=E4 a I6 R6 R4 R5 + I4 回路3： I2R2+I5R5+I6R6=0 - I5 E4 I3 d _ + R3 E3

任务四 电路基本定律的理解 【任务实施】 电路模型的构造 （a）器件 （b）数据 任务四 电路基本定律的理解 【任务实施】 电路模型的构造 被测量的器件如图1.4.10（a）所示。器件端电压和端电流列表于图1.4.10（b）。 （1）为盒子内部的器件构造一个模型。 （2）用这个模型，预测器件释放到10Ω电阻上的功率。 （a）器件 （b）数据 图1.4.10 被测量器件

单元二 电阻电路的等效变换

1．正确理解等效的概念。 2．理解并会分析电阻电路的等效变换。 3．会分析电源与电阻连接电路的等效变换。 1．直流电表的分析与设计。 2．电源建模分析。 3．电阻测量分析。

任务一 直流（DC）电表的设计 电阻控制电流的另一个应用是模拟直流（dc）电表，测量电流、电压和电阻的直流电表相应地称为安培表、伏特表或欧姆表。 这些表中都装有达松伐尔（d＇Arsonval）的运动装置，如图2.1.2所示。 图2.1.2 达松伐尔表的运动装置

任务一 直流（DC）电表的设计 【任务分析】 实际仪表不是理想的，仪表中添加的电阻和仪表机构引入的电阻都加在电路中。 事实上，任何仪器通常在进行物理测量时都要吸收被测量系统的能量。仪器吸收的能量越多，测量受到的的干扰就越严重。 实际电流表的等效电阻不等于零，电流表添加了一个电阻到电路，该电阻与被测量的元件串联。 实际电压表的等效电阻不等于无穷大，电压表也添加了一个电阻到电路，该电阻与被测量的元件并联。

任务一 直流（DC）电表的设计 【相关知识】 1．电路等效变换的概念 （1）二端等效电路的概念 图2.1.3 二端电路

任务一 直流（DC）电表的设计 （2）等效变换 在对电路分析和计算时，将电路中的某一部分用其等效电路替代，并确保未被替代部分的电压和电流保持不变，这种变换称为等效变换。 图2.1.6 电路的等效

任务一 直流（DC）电表的设计 2. 线性电阻的串并联等效变换 （1）串联等效电阻及分压公式 （2）并联等效电阻及分流公式 图2.1.9 两个电阻并联 图2.1.7 串联电路示意图 （3）混联连接

任务一 直流（DC）电表的设计 3.电路中的开路和短路 （a） （b） 图2.1.13 电路中的开路和短路

任务一 直流（DC）电表的设计 【任务实施】 图2.1.15 电路元件与电压表和电流表的连接

任务一 直流（DC）电表的设计 （a）单量程 （b）多量程 图2.1.16 电压表 （a）单量程 （b）多量程 图2.1.17 安培表

任务二 电源建模 【任务导入】 到此为止，考虑的电源无一例外的是理想电压源和理想电流源。现在应该更接近实际一步，考虑实际电源。 任务二 电源建模 【任务导入】 到此为止，考虑的电源无一例外的是理想电压源和理想电流源。现在应该更接近实际一步，考虑实际电源。 这些电源可以更贴切地表示实际电源。一旦定义了实际电源，就会看到实际电流源和实际电压源可以彼此替换而不影响电路的其余部分。这样的电源称为等效电源。这种方法既适用于独立源，也适用于受控源，尽管会发现对受控源不像对独立源那样有用。

任务二 电源建模 【任务分析】 目前已经认识到，仅在较小的电流或功率下实际电压源才可以用理想电压源来表示。 任务二 电源建模 【任务分析】 目前已经认识到，仅在较小的电流或功率下实际电压源才可以用理想电压源来表示。 通过本单元的学习，要正确的构建电源模型。

任务二 电源建模 【相关知识】 1. 实际电源的电路模型 2.两种电源模型的等效变换 图2.2.5 两种电源模型的等效变换

任务二 电源建模 3.电压源与二端元件并联的等效电路 4.电流源与二端元件串联的等效电路 图2.2.7 电压源与二端元件并联的等效电路 任务二 电源建模 3.电压源与二端元件并联的等效电路 图2.2.7 电压源与二端元件并联的等效电路 4.电流源与二端元件串联的等效电路 图2.2.9 电流源与二端元件串联的等效电路

任务二 电源建模 5.电源支路的串并联的等效电路 图2.2.12 电流源并联 图2.2.11 电压源串联 6.含受控源电路的等效化简分析

任务二 电源建模 【任务实施】 电源建模 对于实际电源，如电池，人们经常用它的等效电路来描述它。对于理想电压源，不管负载从它那里提取多少电流，它总是提供固定的电流。 实际使用的电压源和电流源不可能是理想的。

任务三 电阻测量 【任务导入】 欧姆计是测量电阻的一个最简单的方法，用惠斯登（Wheatstone）电桥测电阻能达到更高的精度。 任务三 电阻测量 【任务导入】 欧姆计是测量电阻的一个最简单的方法，用惠斯登（Wheatstone）电桥测电阻能达到更高的精度。 欧姆计可设计成用于测量小量程、中量程和大量程的电阻，而惠斯登电桥则是用于测量中量程范围内的电阻，如1Ω到1MΩ之间。很低的电阻值可以用毫欧计测量。而很高的电阻值可以用兆欧表测量。

任务三 电阻测量 【任务分析】 测量电阻可以采用各种不同的电路结构。这里将采用惠斯登电桥测量电阻。 图2.3.1 惠斯登电桥电路

任务三 电阻测量 【相关知识】 1．电桥电路 2．△形连接和Y形连接的等效变换 （a）△形连接 （b）Y形连接 任务三 电阻测量 【相关知识】 1．电桥电路 2．△形连接和Y形连接的等效变换 （a）△形连接 （b）Y形连接 图2.3.5 电阻的三角形连接和星形连接 图2.3.3 平衡的惠斯登电桥（Ig=0）

任务三 电阻测量 【任务实施】 电阻测量 惠斯登桥式电路（或称为电阻桥）在很多场合有它的应用，这里介绍用它测一个未知电阻的阻值。未知电阻Rx接到桥电路的桥臂上，如图2.3.8所示。 图2.3.8 惠斯登桥Rx是待测电阻

单元三 直流电路的分析

1．能熟练运用支路电流法、网孔电流法、节点电压法对电路进行分析、计算。 2．能在电路分析、计算中熟练地应用戴维南定理、叠加定理。 3．能综合的运用电路的分析方法和电路的重要定理解决复杂电路的问题。 4．理解诺顿定理。 1．对直流晶体管电路的分析和计算。 2．会对数字万用表进行分析。

任务一 直流晶体管电路分析 【任务导入】 电路分析的一个应用领域是电子学，电子学这个词最早是对微小电流电路而言，但现在不是这样，像功率半导体器件就是在大电流下运行的。 今日的电子学被认为是电荷在气体、真空或半导体中运动的科学。 现代电子学包含晶体管和晶体管电路。早期的电子电路由分立元件组装而成，但是现在很多是在半导体基片或芯片上制成的集成电路。

任务一 直流晶体管电路分析 【任务分析】 学习了上述基本定律和电路理论（欧姆定律和基尔霍夫定律）之后，本单元论述用这些法则进行电路分析的重要技术：节电分析法和网孔分析法等等。 这两种分析法中，前者是基于基尔霍夫电流定律（KCL）的分析方法而后者则是基于基尔霍夫电压定律（KVL）的分析方法。这两种电路分析方法非常重要。

任务一 直流晶体管电路分析 【相关知识】 1．支路电流法 任务一 直流晶体管电路分析 【相关知识】 1．支路电流法 支路电流在电路中客观存在，构成了许多复杂的电路，支路电流法是分析复杂电路的基本方法之一。它是以各支路电流作为电路的变量，亦即未知量，它是应用基尔霍夫电流定律和电压定律分别对节点和回路列出所需要的方程组，而后解出各未知之路电流。 2．网孔电流法 用支路电流法进行电路计算时，所列方程数目较多，为减少方程数目，可选取网孔电流为电流的变量（未知量）列出方程，既采取网孔电流法简化计算。 网孔电流法是以网孔电流作为电路的变量，利用基尔霍夫电压定律和欧姆定律列写电流方程，进行网孔电流的求解。然后再根据电路的要求，进一步求出待求量。

任务一 直流晶体管电路分析 3. 节点电压法 当电路中网孔数量较多时，应用网孔电流法进行电路计算亦比较烦琐，通常可采用节点电压为电路的变量（未知量）列出方程。这种方法广泛应用于电路的计算机辅助分析，因而已成为网络分析中最重要的方法之一。

任务一 直流晶体管电路分析 【任务实施】 直流晶体管电路分析 图3.1.10 几种不同类型的晶体管 （a）NPN晶体管（b）直流等效模型 任务一 直流晶体管电路分析 【任务实施】 直流晶体管电路分析 图3.1.10 几种不同类型的晶体管 （a）NPN晶体管（b）直流等效模型 图3.1.13 NPN晶体管及其等效模型

任务二 数字万用表分析 【任务导入】 有时在电路分析中，注意力会集中在一对特殊的端子上。例如，把烤面包机连接到电源插座上，主要关心的是烤面包机端子的电压和电流，而电源插座上的电压或电流对连接烤面包机的影响，不太关心或根本不关心。 可以扩大一下关心的范围，从端子行为扩展到一组电器，每个电器所需的功率都不同。应当注意到，电器变化时，电源插座上的电压和电流如何变化。 换句话说，要将注意力集中在提供电源插座的电路行为上，而不是仅仅在电源插座的端子上。

任务二 数字万用表分析 【任务分析】 为处理复杂电路，经过多年的努力，工程学家们研究出一些概念以简化电路分析的计算，这些概念在电路分析中起着重要的作用。 一是最大功率传输，考虑必须具备的条件，确保由电源释放到电阻负载的功率为最大值。 戴维南(Thevenin)定理和诺顿（Norton）定律，用来建立最大功率传输条件。 还有个概念是叠加定理，叠加定理重点分析独立源不止一个的电路。

任务二 数字万用表分析 【相关知识】 1．戴维南定理 图3.2.1 戴维南定理等效过程图

任务二 数字万用表分析 【相关知识】 2．诺顿定理 图3.2.3 诺顿定理

任务二 数字万用表分析 【相关知识】 3．最大功率传输定理 图3.2.4 负载功率传输电路

任务二 数字万用表分析 【相关知识】 4．叠加定理 图3.2.5 网络叠加性