电路的基本概念和基本定理解析ppt课件

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,电 路,与模拟,电子,*,长江大学电信学院,第1章 电路,基本概念和基本定律,什么是电路？电路分析研究的对象？,电路的基本定律及应用？,电路元件及特性？,返回主目录,1,第1章 电路基本概念和基本定律什么是电路？电路分析研究的对象,最简单的电路必须有：,电源：供给能量；,负载：消耗能量,开关：控制能量；,导线：传输能量,电路分类,手电筒电路,1、1,电路和电路模型,电能传输和转换：,如手电筒电路,信号的传递和处理：,如扩音机电路,2,最简单的电路必须有：电路分类手电筒电路1、1电路和电路模型,电 路 模 型,电路元件模型：实际元件理想化,在一定条件下得出；,表征了实际元件的主要特性和物理现象,是一种近似关系。如：,实际电路元件不是理想的：,电池：端电压不恒定； 导线：有电阻、磁场；,灯泡：有磁场； 开关：有接触电阻。,一般情况下看成理想电感,低频时,高频时,3,电 路 模 型电路元件模型：实际元件理想化实际电路元件不是理,1、2,电路中的基本物理量,电流及其参考方向,方向：正电荷流向。,为什么要用参考方向？,在复杂电路中，特别是交流电路，电流的 方向是随时变化的，电流的真实方向事先是很难确定的。需要假定一个参考方向，作为计算的标准。,解决的方法：,电流只有两个方向，可用正负号解决。,i, 电流方向与参考方向一致；,i, 电流方向与参考方向相反。,注意：,分析计算电路必须先设参考方向，参考方向一经设定就不可随意改动。在未标出参考方向的情况下，电流的正负是毫无意义的。,4,1、2 电路中的基本物理量电流及其参考方向4,电压及其参考方向,如：,A,B,+,_,R,5,电压及其参考方向如：AB+_R5,关联参考方向,E,I,+,U,_,R,E,+,U,_,R,+,_,关联方向,非关联方向,非关联方向,关联方向,6,关联参考方向EI+U_RE+U_R+_关联方向非关联方向非,电位、电位差,电位：单位正电荷在电场中某一点具有的电位能。用“V” 表示，与参考点有关。（参考点电位为零）单位：伏,A,B,O,A点电位：,V,A,= V,AO,B点电位：,V,B,= V,BO,电位差：两点电位之差。U,AB,=V,A,-V,B,（实际上是两点间电压）,参考点不同，电位不同，但电位差相同,7,电位、电位差电位：单位正电荷在电场中某一点具有的电位能。用“,电路的习惯画法,1,R,8,电路的习惯画法1R8,电功率和电能,在关联参考方向下：,消耗功率,发出功率,对整个网络而言，功率总是平衡的，即,消耗功率发出功率,在非关联参考方向下：,判断某元件是消耗功率还是发出功率，方法同上。,电能：时间T内吸收的能量。,单位：焦耳（J）。实际生活中采用千瓦时（kWh）,9,电功率和电能在关联参考方向下：电能：时间T内吸收的能量。9,图示各元件功率均为10W(吸收),则,U,=_V，I=_A。,举 例,(1),(2),-5,-5,10,图示各元件功率均为10W(吸收),举 例 (1)(2,例,1.2.1,已知,I=2A,U,1,=4V,P,2,=16W,U,3,=6V,求,P,1,P,3,U,2,及整个电路总功率,.,-,1,3,2,+,-,+,-,+,元件1电流与电压方向,关联,元件2电流与电压方向,非关联,(吸收功率),元件3电流与电压方向,非关联,(放出功率),总,功率,P=P,1,+P,2,+P,3,=8+16-12=12W,(吸收功率),11,例 1.2.1已知I=2A,U1=4V,P2=16W,U,u,1、3电阻、电感、电容元件,伏安关系：,关联参考方向下：,非关联参考方向下：,分类：,R,+,_,线性电阻,非线性电阻,负电阻,i,电阻元件,电阻吸收的功率：,0 ： 耗能元件,12,u1、3电阻、电感、电容元件 伏安关系：R+_ 线性电阻,电感元件,电感的伏安关系式,具有存储磁场能量的元件称为电感元件,定义：,关联方向下：,非关联方向下：,13,电感元件电感的伏安关系式具有存储磁场能量的元件称为电感元件,电感的贮能,电感元件也称贮能元件,电感的功率：,电感的贮能：,令：,14,电感的贮能电感元件也称贮能元件电感的功率：电感的贮能：令：1,电容元件,电容的伏安关系式,电容器储存电荷的能力叫电容, q/u ：,电容单位：(法拉) 10,6,F10,12,F(pF,),15,电容元件电容的伏安关系式电容器储存电荷的能力叫电容 15,电容的贮能,电容元件也称贮能元件,电容的功率：,电容的贮能：,令：,16,电容的贮能电容元件也称贮能元件电容的功率：电容的贮能：令：1,作业:,P18,1-1,下一节,17,作业: P18 1-1下一节17,1、4电压源和电流源,电压源,理想电压源,+,-,U,S,+,-,u,i,u,i,基本性质：,s,(t)或,s,为定值，与,无关,（大小和方向）由与之相联结的外电路确定,18,1、4电压源和电流源电压源理想电压源+-US+-uiui,I=1A,5,3A,10V,10,I=3A,I=6A,电压源电流大小方向由外电路决定,19,I=1A53A10V10I=3AI=6A电压源电流大小方,实际电压源(非理想电压源),斜率,R,s,伏安关系,R,s,越小，直线越平，越接近理想电压源,20,实际电压源(非理想电压源)斜率Rs伏安关系Rs 越小，直线越,电流源,I,S,+,-,u,i,u,i,基本性质：,s,(t)或,s,为定值，与无关,（大小和方向）由与之相联结的外电路确定,理想电流源,21,电流源IS+-uiui 基本性质：,U=30V,电流源电压大小方向由外电路决定,10,3A,20,+,-,20V,U=90V,U=70V,22,U=30V电流源电压大小方向由外电路决定103A20+,实际电流源(非理想电流源),斜率G,o,伏安关系,G,0,越小，R,0,越大，直线越垂直，越接近理想电流源,23,实际电流源(非理想电流源)斜率Go伏安关系G0 越小，R0越,电源的功率,方法:,关联参考方向下：,非关联参考方向：,-,P0吸收功率,P0放出功率,对计算的结果,：,例1.4.1:,I,S,=2A,U,S,=4V,求,R,分别为,4,.2,.1,时,电阻和电流源上的电压,并计算各元件的功率,.,U,R,=IR=2R,I,S,U,S,+,-,R,+,-,U,R,U,1,+,-,a,b,c,I,解:,I=I,S,=2A,U,1,=,U,ac,=,U,ab,+,U,bc,=,U,R,-,U,S,= U,R,-,4,P,1,=-IU,1,=-2U,1,P,R,=I,2,R =4R,P,U,=-IU,S,=-8W(,放出功率,),当R=,4,U,R,=8V,U,1,= 4V,P,1,=,-,8W(,放出功率,),P,R,=,16W,当R=,2,U,R,=4V,U,1,= 0V,P,1,=0W(不,吸收也不放出功率,),P,R,=,8W,当R=,1,U,R,=2V,U,1,=,-,2V,P,1,=4W(,吸收功率,),P,R,=,4W,24,电源的功率方法: 关联参考方向下：P0,1.,5,基尔霍夫定律,几个电路名词：,1.,支路;,2.,节点;,3.,回路;,4.,网孔,KCL,：,对节点,对节点,25,1.5 基尔霍夫定律 几个电路名词： KCL：对节点2,注 意：,KCL,是支路电流的线性约束；,KCL,是“电荷守恒原理”的反映，在任一节点上，电荷不会产生或消灭，也不会积累。,推广到“广义节点”的,KCL：,广义节点,a,c,b,26,注 意：KCL 是支路电流的线性约束；广义节点acb26,例,1A,5A,2A,I=?,5A,10A,6A,3A,I=？,27,例 1A5A2AI=?5A10A6A3AI=？27,KVL :,注意：,先设回路方向，沿回路,方向电压降为正，电压,升为负,基尔霍夫电压定律,回路：,28,KVL :注意：先设回路方向，沿回路 基尔霍夫电压定律回路：,注 意：,KVL,是支路电压的线性约束；,推广到“假想回路”的,KVL：,例：如图所示电路中，,求A、B间的电压？,29,注 意：KVL 是支路电压的线性约束；例：如图所示电路中，,举 例,1.5.2,在图示电路中，已知,U,1,=,-,2V，,U,2,=1V，,U,3,=4V，求电压,U,4,。,+,U,4,-,+,U,5,-,+,U,1,-,+,U,3,-,+,U,2,-,解：绕行方向，列出KVL方程,：,-,U,1,+,U,2,+,U,5,=0,U,3,+,U,4,-,U,5,=0,消去,U,5,得,U,4,=,U,1,-,U,2,-,U,3,=,-2-1-4=-7,V,30,举 例 1.5.2在图示电路中，已知U1=-2V，U2,已知,U,S,1,=6V，,U,S,2,=4V，,R,1,=4,，,R,2,=,R,3,=2,，求电流,I,和电压,U,ab,。,举 例 1.5.3,+,-,+,-,31,已知US1=6V，US2=4V，R1=4，R2= R3=2,习题 1.5,求图中,R,和,U,ab,U,ac,。,对R，非关联U=,-,IR,解:,对d点 ,KCL,32,习题 1.5求图中R和Uab Uac 。对R，非关,1、6电路的工作状态,开路,短路,负载状态,+,U,S,-,S,2,S,1,R,0,R,1,R,2,+,U,S,-,S,2,S,1,R,0,R,1,R,2,F,2,F,1,R,1,R,2,+,U,S,-,R,0,+,U,S,-,R,0,R,L,+,U,-,S,I,33,1、6电路的工作状态开路短路负载状态 +US-S2S1R0R,下一节,P19: 1.4, 1.7,作业,34,下一节P19: 1.4, 1.7, 作业34,