内容要点: 目的与要求: 电路的作用和组成部分 电路模型 电流和电压的参考方向 电路的基本定律 电源及其等效模型 电路参数的计算 支路电流法 结点电压法 目的与要求: 了解电路的基本知识 熟悉电路的作用和组成 了解电路的基本定律 了解电源的两种模型及等效变换掌握电路参数的计算 了解支路电流法 了解结点电压法

2.1电路的作用和组成部分 电路的作用 传递和处理信号 实现电能的传输和转换

电路模型就是一种实体模型，它将实际元器件理想化(或称模型化)，是对实际电路的电磁性质进行科学抽象和概括而得到的实体模型。 2.2电路模型 电路模型就是一种实体模型，它将实际元器件理想化(或称模型化)，是对实际电路的电磁性质进行科学抽象和概括而得到的实体模型。 图2-2 家用手电筒实物图 图2-3 家用手电筒的电路模型

2.3电流和电压的参考方向 电流的方向是客观存在的。习惯上规定正电荷运动的方向或负电荷运动的相反方向为电流的方向(实际方向)。但在分析复杂电路时，往往事 先难于判断某支路中电流的实际方向。为此，在电路分析中，有必要指定电流的参考方向。

指定电流参考方向的用意在于把电流看成是代数量，这将方便后续的电路参数的计算。 所选参考方向不一定与电流的实际方向保持一致，如果电流的实际方向与参考方向一致，则电流为正值；反之，则电流为负值。

a) 电压和电流的参考方向和实际方向相同 b) 电压和电流的参考方向和实际方向相反 图2-5 电压和电流的参考方向

称为电阻元件的电导，其单位为S(西门子，简称西) 2.4电路的基本定律 欧姆定律 电阻两端的电压除以流过电阻的电流等于该电阻的电阻值。 或 称为电阻元件的电导，其单位为S(西门子，简称西)

例2-2 计算图2-7所示电路中

例2-3 计算图2-8所示电路中 、 、

例2-5 试计算图2-10所示电路在开关S闭合与断开两种情况下的电压 和 。

例2-5 设电流的参考方向是从a点流向b点，并用 表示。 (1) 当开关S闭合时，a和b两点导通，等效于理想的导体，所以

例2-5 (2) 当开关S断开时时，a和b两点电阻无穷大，所以

基尔霍夫定律 基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律和电压定律其中电流定律应用于结点，电压定律应用于回路。 电路中的每一分支称为支路，一条支路流过一个相等的电流，称为支路电流。电路中三条或者三条以上的支路相连接的点称为结点；回路是由一条或多条支路所组成的闭合电路。

支路、回路、节点 例2-6 电路如图2-11所示，试问每个电路各有多少条支路？多少个结点？多少个回路？

基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电流定律(简称KCL，Kirchhoff’s Current Law)指出：“在电路中，任何时刻，对任一结点，所有流出结点的支路电流的代数和恒等于零”。 对任一结点有数学表达式： 一般规定参考方向是流出结点的电流前面取“+”号，流入结点的电流前面取“-”号。

例2-7 在图2-12中，设 ，试求 。

基尔霍夫电流定律 KCL通常应用于结点，也可以将其推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。

例2-8 电路如图2-12所示，设 ， ，试求

基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律(简称KVL，Kirchhoff’s Voltage Law)指出：“在电路中，任何时刻，沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零”。 所以，沿任一回路有数学表达式： 首先任意指定一个回路的绕行方向，凡支路电压的参考方向与回路的绕行方向一致，该电压前面取“+”号，支路电压参考方向与绕行方向相反，前面取“-”号

例2-9 有一闭合回路如图2-15所示，各支路的元件是任意的，但已知： 。 试求：

KCL和KVL是分析电路的两个重要的定律，KCL在支路电流之间施加线性约束关系；KVL则对支路电压施加线性约束关系。这两个定律仅与元件的相互连接有关，而与元件的性质无关。

2.5 电源及其等效模型 电源有载工作

有载工作状态时的主要特点 电路中的电流 1 2 负载端电压 功率平衡 3

电源与负载的判别 在分析电路的过程中，需要判别哪些电路元件是电源，哪些是负载。一般我们根据元器件的电压和电流的实际方向来确定元器件是电源还是负载。 电源： 和 的实际方向相反，电流从电压“+”端流出，发出功率。 负载： 和 的实际方向相同，电流从电压“+”流入，消耗功率。

负载的额定值和实际值 额定值是制造厂家为了使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常允许值。电气设备的额定值一般由生产厂家标注在铭牌上或写在使用说明中，在使用时应充分考虑额定数据。 电气设备的额定电压、额定电流、额定功率分别用 、 、 表示。其中 当电路中的实际值等于额定值时，电气设备的工作状态称为满载；大于额定值时称为过载；小于额定值时称为轻载。

电源开路与电源短路 开路状态时的主要特点 短路状态时的主要特点

电压源模型 理想电压源电路模型

电压源模型 电压源电路模型

电压源模型 在实际应用中，常用的直流稳压电源在工作电流小于或等于额定电流时，其内阻很小，可认为是理想的电压源； 如果一个电压源的内阻比负载电阻小很多，则可近似认为该电压源是理想电压源。 在实际应用中，常用的直流稳压电源在工作电流小于或等于额定电流时，其内阻很小，可认为是理想的电压源； 当直流电源工作电流大于额定电流，而小于最大电流时，输出电压有很小的变化，但仍可视作一理想电压源。 图2-20 直流稳压电源的外特性

例2-12 如图2-21所示电路，电压表的内阻可看作为无穷大，电流表的内阻为零。当开关S处于位置1时，电压表的读数为10V；当S处于位置2时，电流表的读数为5mA。试求当S处于位置3时，电压表和电流表的读数各位多少？ 当S处于1时： 当S处于2时：

电位的概念及计算 2.6电路参数的计算 选择参考点的目的一是便于测量比较两点电压差，二是为了便于书写各点电压。 在一个电路中，如果指定某一点为电压的参考零点，其他各点的电位都同参考点相比较，所得到的电压差即为该点的电位。 选择参考点的目的一是便于测量比较两点电压差，二是为了便于书写各点电压。 在实际应用中，为了便于测量，在电子线路中通常选取直流电源的地为参考点，电气控制线路中则选取零线N为参考点。

例 2-15 位数字万用表测量直流电压输入部分等效电路如图2-25所示。 A/D转换： Analog/Digital

电阻的串并联

练习：计算等效电阻 例2-17 例2-18

2.7支路电流法 支路电流法是以支路电流为未知量，直接利用KCL和KVL分别对电路中的结点和回路列出独立方程。并使独立方程的个数与支路电流数相等，通过解方程组得到支路电流，进而求出电路中的其他物理量。

支路电流法 对于一个有个结点、条支路的电路，可列出( )个独立的KCL方程， 个独立的KVL方程。因而一共可列出 个独立的方程，所以可求解条支路的电流。 综上所述，归纳出支路电流法的解题步骤： (1) 标出待求支路电流的参考方向和回路的绕行方向。 (2) 判定电路的支路数b和结点数n。 (3) 根据KCL列出n-1个独立的结点电流方程式。 (4) 根据KVL列出b-(n-1)个独立回路的电压方程式。 (5) 联立方程组，求解各支路电流。

例2-20 对结点a列KCL方程 ： 对回路1列KVL方程： 对回路2列KVL方程：

2.8 结点电压法 在给定的电路中，任取一个结点作为参考零点，其他各结点与该结点相比较，得到的电位即为该结点的结点电压。 结点电压法是以电路中结点的电压为未知量，利用结点电压列出各结点的KCL方程，再将各个KCL方程联立成一个方程组，通过求解这个方程组就可以得到各个结点的电压，进而求解电路中其他的物理量。

结点电压法 对结点a：

结点电压法 对于一个有个结点、条支路的电路，任意选取一个参考点之后，利用结点电压可列出个独立的KCL方程，联立这些KCL方程，可解出除参考点之外的个结点电压。 综上所述，归纳出结点电压法解题的步骤： (1) 标出各支路电流的参考方向。 (2) 合理的选取一个结点为参考零点，标出其他个结点的电压。 (3) 写出个结点的KCL方程。 (4) 利用结点电压，计算出各支路电流，并代入KCL方程。 (5) 联立KCL方程组，求解各结点电压。

例2-23 对结点a列KCL方程得： 对结点b列KCL方程得： 根据欧姆定律得：

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