电路的基本概念和基本定律优秀文档

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,前 言,一、电路课程的地位和作用,二,、电路理论的两个分支,1、电路（网络）分析：它的核心是在给定的电路结构及元件参数的条件下，找出电路输入（激励）与输出（响应）的关系。即，已知输入求输出。,2、电路（网络）综合：在已知输入和输出的条件下，设计电路的结构和参数。即，给定技术指标，选择适当的电路去实现它。,网络分析是我们研究的主要对象。,三、,安排,四、,主要参考书：,李瀚荪 电路分析基础 北京理工大学,邱关源 电路 西安交大,吴大正 信号与线性电路分析 西安电子科技大学,霍锡真 电路分析 北京邮电大学,管致中 电路、信号与系统 人民教育出版社,电路典型题解 清华大学出版社,前 言,前 言,四、,几点要求：,1、要足够重视，不要掉以轻心。,2、课上认真听讲，认真做笔记，掌握重点、思路、方法。,3、作业独立完成，要抄题，画图。,4、适当做些课外题,。,第一章,电路的基本概念和基本定律,本章重点：,1、电路的几种变量：电压、电流、功率,2、几种理想元件（,电阻、独立源、受控源）,的模型及伏安关系,3、基尔霍夫定律,4、,简单电路的分析,11 电路及电路模型 集总假设,2、电路的主要作用：,(1)、进行电能的传输、分配及转换的过程.,(2)、进行信号的处理。,二,、,电路模型,1、理想元件：是实际器件在一定条件下抽象化和理想化后得到的模型,。,一,、,电路,1、定义：由电工设备和元器件按一定的方式联接起来且为电流流通提供路径的总体,。,11 电路及电路模型 集总假设,二、,电路模型,2、,电路模型；用抽象的理想元件及其组合近似地代替实际器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。,三、,集总假设,集总参数元件：若实际电路的电器装置的几何尺寸与工作波长相比非常小以致可以忽略不计，这样的器件称为集总参数器件或元件。,理想化的集总参数器件没有体积大小，从一端流出的瞬时电流等于从另一端流出的瞬时电流。,11 电路及电路模型 集总假设,三、,集总假设,由集总参数元件构成的电路称为集总参数电路。,集总假设：,在集总参数电路中，各种电现象（,如电场、磁场）可以分别在不同的元件中考虑，电场只与电容元件有关，磁场只与电感元件有关，电阻只耗能，电场与磁场之间无相互作用，这种现象称为集总假设。（电流与电压只是时间的函数，而不是空间的函数）,12 电路变量 电压 电流及功率,电路的基本变量：，,常用变量:，(为导出变量),一、,电流,1,、定义：单位时间内通过导体横截面的电量。,2、,单位：（安培）、mA、,A,3、,参考方向：是任意假定的方向，在电路中用箭头标明。,（3）、电路中，求任意两点间的电压 与选择的路径无关。,常用变量:，(为导出变量),霍锡真 电路分析 北京邮电大学,三、基尔霍夫电压定律（KVL）,电流控制电压源CCVS、电流控制电流源CCCS,即，给定技术指标，选择适当的电路去实现它。,常用变量:，(为导出变量),2、几种理想元件（电阻、独立源、受控源）的模型及伏安关系,前 言,用抽象的理想元件及其组合近似地代替实际器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。,短路：u=0,（i轴）R0，G,三、电阻元件的特性：静态无记忆性。,3、参考方向：是任意假定的方向，在电路中用参考极性“”、“”标出。,2、性质：（1）、是定值或是时间t的函数，与外电路无关。,2、性质：（1）、是定值或是时间t的函数，与外电路无关。,2、几种理想元件（电阻、独立源、受控源）的模型及伏安关系,12 电路变量 电压 电流及功率,二、电压,1、定义：单位正电荷从一点移动到另一点获得或失去的能量。,2、,单位：、,3、参考方向：是任意假定的方向，,在电路中用参考极性“”、“”,标出。,4、电压 电流的关联参考方向：电压与电流的参考方向一致，即，电流从高电位点流向低电位点，则称u、i为关联参考方向。,12 电路变量 电压 电流及功率,三、功率,当u、i为关联参考方向时,当u、i为非关联参考方向时,无论关联还是非关联，都有：,p0时，表明电路吸收或消耗能量,p0时，表明电路产生能量或提供能量,13基尔霍夫定律,一、,几个述语：支路 节点 回路 网孔,支路：一个二端元件称为一条支路，或电路中具有两个端钮且通过同一个电流的分支。,节点：两条或两条以上支路的连接点。,回路：任一闭合路径都称为回路。,网孔：回路中不再含有支路的回路。,二、,基尔霍夫电流定律（KCL）,1、定律：在集总参数电路中，任一时刻，对任一节点，流出（或流入）该节点的电流代数和等于0，即 。,13基尔霍夫定律,二、,基尔霍夫电流定律（KCL）：,流入节点的电流等于流出节点的电流。,2、注意几点：,（1）、KCL与元件的性质无关。,（2）、运用KCL时，注意两套符号,（3）、广义KCL：对任何封闭面，任一时刻流入（或流出）该封闭面的电流代数和为0。,13基尔霍夫定律,三、,基尔霍夫电压定律（KVL）,1、定律：在集总参数电路中，任一时刻，对任意回路，绕回路一周的各支路电压降的代数和为0,即,2、注意几点：,（1）、KVL与元件的性质无关。,（2）、KVL与两套符号打交道。,（3）、电路中，求任意两点间的电压 与选择的路径无关。,结论：理想二极管正向偏置时，起短路作用，类似开关闭合，反向偏置时起开路作用，好比一个打开的开关。,2、几种理想元件（电阻、独立源、受控源）的模型及伏安关系,(2)、进行信号的处理。,3、线性电阻定义：凡在u-i平面内能用一条过原点的直线表示的二端元件称为线性电阻元件。,2、几种理想元件（电阻、独立源、受控源）的模型及伏安关系,p0 导通 短路,在集总参数电路中，各种电现象（如电场、磁场）可以分别在不同的元件中考虑，电场只与电容元件有关，磁场只与电感元件有关，电阻只耗能，电场与磁场之间无相互作用，这种现象称为集总假设。,独立源：能独立向外电路提供能量的电源称为独立源，它是电路的能量来源，是电路的激励。,11 电路及电路模型 集总假设,11 电路及电路模型 集总假设,11 电路及电路模型 集总假设,网孔：回路中不再含有支路的回路。,回路：任一闭合路径都称为回路。,14 电阻元件,三、,电阻元件的特性：静态无记忆性。,四、,电阻元件的功率：,五、,理想二极管非线性电阻元件,电阻元件是耗能元件,理想化后,二极管,14 电阻元件,1、定义：由u负轴与i正轴两直线段组成的VAR曲线所表示的二端元件称为理想二极管。,2、VAR表达式,i=0 对所有u0 导通 短路,结论：理想二极管正向偏置时，起短路作用，类似开关闭合，反向偏置时起开路作用，好比一个打开的开关。,理想二极管符号,2、性质：（1）、是定值或是时间t的函数，与外电路无关,。,15理想独立源,独立源：能独立向外电路提供能量的电源称为独立源，它是电路的能量来源，是电路的激励。,一、,理想独立电压源简称为电压源,1、定义：如果一个二端元件接到任一电路后，其两端电压总能保持规定的值,而与通过它的电流大小无关，则该二端元件称为电压源。,（2）、流过它的电流可任意，由外电路决定。,15理想独立源,一、,理想独立电压源简称为电压源,3、伏安关系：u=,4、符号,i,u,o,+,_,2、性质：（1）、是定值或是时间t的函数，与外电路无关,。,15理想独立源,二、,理想独立电流源简称为电流源,1、定义：,：能够对外提供定值电流 而与其端电压大小无关的二端元件,。,（2）、,它的端电压可任意,，由外电路决定。,实际电压源,R,电阻表示实际电源的损耗,15理想独立源,3、伏安关系：i=,i,u,o,4、符号,实际电流源,R,16 受控源,一、引言,二、,理想受控源,1、定义：理想受控源是具有两条支路的双口元件，其中一条支路的电压或电流受控于另一条支路的电压或电流。,2、分类：,描述受控源的两个量：控制量与被控制量。,所以分为四类：,电压控制电压源VCVS、电压控制电流源VCCS,电流控制电压源CCVS、电流控制电流源CCCS,16 受控源,电压控制电压源VCVS,电压控制电流源VCCS,16 受控源,电流控制电压源CCVS,电流控制电流源CCCS,16 受控源,三、注意：,1、当、,g,m,、为常数时，称为线性受控源（研究对象）。,2、注意受控电压源和电流源的符号。,3、当控制量为0时被控制量也为0。,4、受控源的VAR为代数方程，因此，受控源也称为双口有源电阻元件,。,1-7两类约束 电路KCL KVL方程的独立性,一、两类约束,：,元件的VAR,称为元件约束：反映了电路中各元件上电压与电流的关系，它来自元件的性质。,KVL、KCL称为拓扑约束：反映了电路的整体连接关系，它来自元件的相互联接方式。,KCL KVL 和元件的VAR是对电路中各电压变量、电流变量所施加的全部约束，是解决集总电路问题的基本依据。,1-7两类约束 电路KCL KVL方程的独立性,二、,电路KCL KVL方程的独立性,：,（1）、设电路的节点数为n，则独立的KCL方程为n1个，且为任意的n-1个。,（2）、给定一平面电路（n个节点，b条支路），则该电路有b-(n-1)个网孔，b-(n-1)个网孔的KVL是独立的。,（3）、综合所述，由KCL KVL可以得到的独立方程总数为(n-1)+b-(n-1)=b个。,18 支路电流法和支路电压法,