B第1讲：电路理论1课件

主讲教师：康主讲教师：康 万万 新新西华大学电气信息学院西华大学电气信息学院2013.01.22u课程地位课程地位:技术基础课、电学入门课程技术基础课、电学入门课程u研究内容：研究内容：电路原理电路原理A(1)A(1)8400570 8400570 6464学时学时 电路原理电路原理A(2)A(2)84148008414800 3232学时学时 电路原理电路原理B B 84005908400590 48 48学时学时 u教学方式：教学方式：讲授为主，多媒体教学，实验独立讲授为主，多媒体教学，实验独立概念概念电电 路路 原原 理理 B 课课 程程 知知 识识 体体 系系电路的定义电路的定义正弦量三特征参数正弦量三特征参数电路的作用电路的作用电路的结构电路的结构电路的模型电路的模型电路的分类电路的分类电路的参数电路的参数电路的定律电路的定律电路的元件电路的元件电路的分析法电路的分析法换路定则换路定则正弦量的表示方法正弦量的表示方法单一元件正弦电路单一元件正弦电路RLC串联电路串联电路阻抗与导纳阻抗与导纳阻抗匹配阻抗匹配功率因素的提高功率因素的提高第第1 1讲讲电路理论电路理论第第2 2讲讲动态电路动态电路第第3 3讲讲交流电路交流电路一阶一阶RC动态分析动态分析一阶一阶RL动态分析动态分析认真听课认真听课勤记笔记勤记笔记 及时复习及时复习独立作业独立作业不缺席、不迟到、不缺席、不迟到、不喧哗、不早退不喧哗、不早退记纲要、记典例、记纲要、记典例、记知识点记知识点课后回忆、章节整理课后回忆、章节整理按时完成、保质保量按时完成、保质保量 如何学好本课程？如何学好本课程？l 参考教材：参考教材：电路电路电路电路 第五版，第五版，第五版，第五版，邱关源，高等教育出版社邱关源，高等教育出版社邱关源，高等教育出版社邱关源，高等教育出版社电路原理电路原理电路原理电路原理第二版上，第二版上，第二版上，第二版上，周守昌，高等教育出版社周守昌，高等教育出版社周守昌，高等教育出版社周守昌，高等教育出版社电路分析基础电路分析基础电路分析基础电路分析基础第二版，李翰逊，高等教育出版社第二版，李翰逊，高等教育出版社第二版，李翰逊，高等教育出版社第二版，李翰逊，高等教育出版社l 评价方式：评价方式：考勤（考勤（考勤（考勤（10%10%10%10%）作业实验（作业实验（作业实验（作业实验（10%10%10%10%）期中考试（期中考试（期中考试（期中考试（10%10%10%10%）=总成绩总成绩总成绩总成绩 期末考试（期末考试（期末考试（期末考试（70%70%70%70%）绪绪 论论第第1 1讲讲 电路理论电路理论1 1电路的定义电路的定义2 2电路的作用电路的作用3 3电路的结构电路的结构4 4电路的模型电路的模型5 5电路的分类电路的分类6 6电路的参数电路的参数7 7电路的定律电路的定律8 8电路的元件电路的元件9 9电路分析法电路分析法第第1 1讲讲 电路理论电路理论一、电路的定义：一、电路的定义：为了为了某种需要某种需要将将电路元件或电器设备电路元件或电器设备按按一定方式一定方式组合而成的组合而成的电流的通路电流的通路称为电路，或网络称为电路，或网络Net电电电电 路路路路目的目的目的目的构成构成构成构成规律规律规律规律参数参数参数参数称呼称呼称呼称呼二、电路的作用：二、电路的作用：1.1.电能的传输与转换电能的传输与转换 2.2.信号的传递和处理信号的传递和处理变变压压器器变变压压器器传输传输发发电电厂厂水能水能热能热能风能风能光能光能核能核能负负载载区区日光灯日光灯电风扇电风扇电动机电动机音视频音视频空调机空调机调制器调制器摄录机摄录机接收机接收机处理器处理器监视器监视器扬声器扬声器第第1 1讲讲 电路理论电路理论三、电路的结构：三、电路的结构：源源负载负载中间中间环节环节电源电源 信号源信号源激励激励输入输入原因原因用电设备用电设备处理器处理器响应响应输出输出结果结果sourceloadLine、switch第第1 1讲讲 电路理论电路理论四、电路的模型：四、电路的模型：导线导线电电池池开关开关灯泡灯泡RRiUSs理想化理想化抓主要矛盾抓主要矛盾指指 导导第第1 1讲讲 电路理论电路理论组成电路模型（电路图）的常见组成电路模型（电路图）的常见组成电路模型（电路图）的常见组成电路模型（电路图）的常见理想元件理想元件理想元件理想元件电阻元件电阻元件电阻元件电阻元件：消耗电能的元件：消耗电能的元件：消耗电能的元件：消耗电能的元件ResistorsResistors电感元件电感元件电感元件电感元件：产生磁场储存电能的元件：产生磁场储存电能的元件：产生磁场储存电能的元件：产生磁场储存电能的元件InductorsInductors电容元件电容元件电容元件电容元件：产生电场储存电能的元件：产生电场储存电能的元件：产生电场储存电能的元件：产生电场储存电能的元件C C C Capacitorapacitor电源元件电源元件电源元件电源元件：提供电能的元件：提供电能的元件：提供电能的元件：提供电能的元件SourceSourceSourceSource同一器件在不同环境下有不同理想化元件模型同一器件在不同环境下有不同理想化元件模型同一器件在不同环境下有不同理想化元件模型同一器件在不同环境下有不同理想化元件模型第第1 1讲讲 电路理论电路理论五、电路的分类：五、电路的分类：分布参数电路分布参数电路集中参数电路集中参数电路电路尺寸电路尺寸与电磁波长比较与电磁波长比较非线性电路非线性电路 线性电路线性电路元件电量间关系元件电量间关系时不变电路时不变电路 时变电路时变电路元件参数元件参数与时间的关系与时间的关系 无源电路无源电路 有源电路有源电路是否含电源元件是否含电源元件 *交流电路交流电路 直流电路直流电路电路参数电路参数与时间关系与时间关系*动态电路动态电路 稳态电路稳态电路组成元件组成元件与电路参数变化与电路参数变化本课程研究：线性时不变集中参数电路本课程研究：线性时不变集中参数电路第第1 1讲讲 电路理论电路理论六、电路的参数：六、电路的参数：常用变量：电流、电压、电动势、电位、电功率、电能常用变量：电流、电压、电动势、电位、电功率、电能常用变量：电流、电压、电动势、电位、电功率、电能常用变量：电流、电压、电动势、电位、电功率、电能1 1、电流、电流(current)数值定义数值定义数值定义数值定义：单位时间通过横截面的电荷数：单位时间通过横截面的电荷数：单位时间通过横截面的电荷数：单位时间通过横截面的电荷数电流强度电流强度电流强度电流强度物理定义物理定义物理定义物理定义：带电粒子的定向运动形成电流。：带电粒子的定向运动形成电流。：带电粒子的定向运动形成电流。：带电粒子的定向运动形成电流。单位名称单位名称单位名称单位名称：安安安安培培培培Ampere 1Ampere 1Ampere 1Ampere 1A A A A=10=10=10=103 3 3 3mAmAmAmA=10=10=10=106 6 6 6 A A A Aalternative currentdirect current安培Andre-Marie Ampere 1775-1836第第1 1讲讲 电路理论电路理论参考方向：参考方向：参考方向：参考方向：求解电流时任意选定的一个方向。求解电流时任意选定的一个方向。求解电流时任意选定的一个方向。求解电流时任意选定的一个方向。第第1 1讲讲 六、电路的参数六、电路的参数1 1、电流、电流标准方向：标准方向：标准方向：标准方向：正电荷运动方向，正电荷运动方向，正电荷运动方向，正电荷运动方向，正正正正值值值值方向，方向，方向，方向，实际方向。实际方向。实际方向。实际方向。i0 表示电流的参考方向与正方向相同表示电流的参考方向与正方向相同表示电流的参考方向与正方向相同表示电流的参考方向与正方向相同i0，p0，耗能，负载，耗能，负载W0，p0，供能，电源，供能，电源正负含义：正负含义：正负含义：正负含义：James Prescort Joule,18181889 七、电路的定律七、电路的定律Gustav Robert Kirchhoff(1824-1887)*几个术语几个术语几个术语几个术语支路支路支路支路：任一无分支电路（流过同一电流）：任一无分支电路（流过同一电流）：任一无分支电路（流过同一电流）：任一无分支电路（流过同一电流）branchbranchbranchbranch节点节点节点节点：三条及以上支路的连接点：三条及以上支路的连接点：三条及以上支路的连接点：三条及以上支路的连接点nodenodenodenode回路回路回路回路：任一闭合电路：任一闭合电路：任一闭合电路：任一闭合电路looplooplooploop网孔网孔网孔网孔：内部无分支回路（特殊回路）：内部无分支回路（特殊回路）：内部无分支回路（特殊回路）：内部无分支回路（特殊回路）meshmeshmeshmesh电路的约束电路的约束拓扑约束拓扑约束Kirchhoffs Law元件约束元件约束 Ohms Law 第第1 1讲讲 电路理论电路理论n1n2m1m2b1b2b3ABCDm1m2m3b1b2b3b4b5b6n=2n=2b=3b=3m=2m=2l=3l=3n=4b=6m=3l=7第第1 1讲讲 七、电路的定律七、电路的定律1、基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)（Kirchhoffs Current Law)u定律内容定律内容定律内容定律内容（1 1）任一节点流入等于流出的电流）任一节点流入等于流出的电流）任一节点流入等于流出的电流）任一节点流入等于流出的电流（2 2）任一节点的电流代数和为零）任一节点的电流代数和为零）任一节点的电流代数和为零）任一节点的电流代数和为零u应用范围应用范围应用范围应用范围 节点、广义节点（闭合面）节点、广义节点（闭合面）u定律依据定律依据定律依据定律依据 电荷的守恒性、电流连续性原理电荷的守恒性、电流连续性原理1、基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)（Kirchhoffs Current Law)i1=10sinti2=2ti3=?abcu定律内容定律内容定律内容定律内容（1 1）任一回路，在任一时刻，沿任一方向循环一周，）任一回路，在任一时刻，沿任一方向循环一周，）任一回路，在任一时刻，沿任一方向循环一周，）任一回路，在任一时刻，沿任一方向循环一周，电位升之和等于电位降之和。电位升之和等于电位降之和。电位升之和等于电位降之和。电位升之和等于电位降之和。（2 2）任一回路，在任一时刻，沿任一方向循环一周，）任一回路，在任一时刻，沿任一方向循环一周，）任一回路，在任一时刻，沿任一方向循环一周，）任一回路，在任一时刻，沿任一方向循环一周，电压代数和为零。电压代数和为零。电压代数和为零。电压代数和为零。2、基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)（Kirchhoffs Voltage Law)+us1-+us2-+u1 -+u4 -+us3-u6+-u5+m1 m3 m22、基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)（Kirchhoffs Voltage Law)u应用范围应用范围应用范围应用范围 回路、网孔、广义回路（任意假想电路）回路、网孔、广义回路（任意假想电路）求求Ucd 和和Ube Ube=-3 2 6=-11VUab+Ubc+Ucd+Ude+Uef+Ufa=0 Ucd=-9V u定律依据定律依据定律依据定律依据 电能的守恒性、电位单值性原理电能的守恒性、电位单值性原理2、基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)（Kirchhoffs Voltage Law)u列写步骤：列写步骤：列写步骤：列写步骤：选定回路循环方向选定回路循环方向选定回路循环方向选定回路循环方向 确定电压正负标准确定电压正负标准确定电压正负标准确定电压正负标准 确定回路上的电压表达式确定回路上的电压表达式确定回路上的电压表达式确定回路上的电压表达式 列写列写列写列写KVLKVLKVLKVL2、基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)（Kirchhoffs Voltage Law)u注意：注意：注意：注意：回路循环方向（顺或逆时针）不影响方程回路循环方向（顺或逆时针）不影响方程回路循环方向（顺或逆时针）不影响方程回路循环方向（顺或逆时针）不影响方程 确定电压正负标准（升正或降正）不影响确定电压正负标准（升正或降正）不影响确定电压正负标准（升正或降正）不影响确定电压正负标准（升正或降正）不影响方程方程方程方程 同一元件电压在不同的同一元件电压在不同的同一元件电压在不同的同一元件电压在不同的KVLKVLKVLKVL中正负可以不中正负可以不中正负可以不中正负可以不同同同同 多个回路最好选同样的循环方向多个回路最好选同样的循环方向多个回路最好选同样的循环方向多个回路最好选同样的循环方向已知：已知：已知：已知：R R R R1 1 1 1=1=1=1=1 ，R R R R2 2 2 2=2=2=2=2 ，R R R R3 3 3 3=3=3=3=3 ，U U U U3 3 3 3=3V=3V=3V=3V，I I I I3 3 3 3=3A=3A=3A=3A，求：求：求：求：I I I I1 1 1 1、I I I I2 2 2 2与两电源的功率。与两电源的功率。与两电源的功率。与两电源的功率。解：解：解：解：R R2 2I I2 2=U=U3 3+R+R3 3I I3 3=3+33=12V=3+33=12V U U1 1=R=R2 2I I2 2+R+R1 1I I1 1 =12+19=21V=12+19=21V I I2 2=12/2=6A I=12/2=6A I1 1=I=I2 2+I+I3 3=9A=9A P P1 1=-U=-U1 1I I1 1 =-219=-189W=-219=-189W 供电电源供电电源供电电源供电电源 P P3 3=U=U3 3I I3 3=33=9W=33=9W 充电负载充电负载充电负载充电负载abm1m2I1I2I3+U1-+U3-R1R3R23、欧姆欧姆定律定律 （Ohms Law)u定律内容定律内容定律内容定律内容 线性电阻元件上电压和电流成正比线性电阻元件上电压和电流成正比线性电阻元件上电压和电流成正比线性电阻元件上电压和电流成正比u注解注解注解注解(1)(1)(1)(1)上式中电阻上的电压与电流参考方向关联，上式中电阻上的电压与电流参考方向关联，上式中电阻上的电压与电流参考方向关联，上式中电阻上的电压与电流参考方向关联，否则应加负号，如否则应加负号，如否则应加负号，如否则应加负号，如U=-IRU=-IRU=-IRU=-IR 或者或者或者或者 -U=IR-U=IR-U=IR-U=IR(2)(2)(2)(2)公式中公式中公式中公式中R R R R为电阻值，在其它元件中可以被相应为电阻值，在其它元件中可以被相应为电阻值，在其它元件中可以被相应为电阻值，在其它元件中可以被相应值替代，如：值替代，如：值替代，如：值替代，如：U=I|Z|U=I|Z|U=I|Z|U=I|Z|,U=IXU=IXU=IXU=IXL L L L等等等等+u-irGeorg Simon Ohm(1787-1845)，欧姆