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第1章电路元件与电路基本定律,1.1电路的作用和组成,1.2电路的状态,1.3电路中的参考点,1.5理想电路元件,1.4电路中的参考方向,1.6基尔霍夫定律,第1章,第1章电路元件与电路基本定律,1.1电路的作用和组成,电路是由许多电气元件或设备为实现能量的输送和转换，或者实现信息的传递和处理而组合后的总称。,计算机主板,变电站,电路由电源、负载和传输线组成,自动化生产线,1.1电路的作用和组成,下一页,第1章,电源(PowerSupply):提供电能，非电能转换成电能的能量转换装置。,干电池化学能转换成电能,发电机机械能转换成电能,太阳能电池太阳能转换成电能,电源符号,下一页,1.1电路的作用和组成,第1章,另外，在电子技术应用中有一种将交流电转换成恒定电压的直流电的电源，常称为直流稳压电源。,这种电源是一种电能转换成电能的能量转换装置。,下一页,1.1电路的作用和组成,第1章,负载(Load)：耗用电能，电能转换成非电能的能量转换装置。,台灯电能转换成光能,电炉电能转换成热能,电动机电能转换成机械能,符号：,下一页,1.1电路的作用和组成,第1章,传输装置(Transmitdevice)：输送电能，安全可靠地将电能从电源送到用户。,变电站,输电线,1.1电路的作用和组成,本小节结束,第1章,1.2电路的状态,1.2电路的状态,下一页,1.2.1通路,电源带负载时称为有载，开关闭合时电路有电流流过。,第1章,电路的额定值,额定值(rating)是制造厂为了使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的容许值。,例如，一盏灯泡的电压为220V，功率为60W，这就是额定值。也就是说，只有在电源电压为220V的情况下，灯泡才能达到60W时的亮度。,在额定值下运行才能使设备的工作状态达到最佳，大于额定值工作则会使设备的使用寿命降低。,使用时，实际值不一定等于额定值，如电源电压可能因某种原因降低或升高。,1.2电路的状态,下一页,第1章,1.2电路的状态,1.2.2开路,当一部分电路与电源断开，该部分电路中就没有电流流过，则这部分电路称为开路。,开路时电路中的电流为零,1.2.3短路,电路的某一部分用导线连接起来，则称为短接或短路。电流被短接线旁路，电源短路最危险。,本节结束,第1章,1.3电路中的参考点,1.3电路中的参考点,将电路中的某一点选作参考点后，该点的电位定为零。,电路中其他任何一点对参考点之间的电压称为该点的电位。,电路中的电位是相对的，选择不同的参考点时，电位是不同的。,VC=0,VB=0,电位的单位是伏（V）,本节结束,第1章,例如设：UAB=10V,则：UBA=10V,参考方向又叫正方向,规定：电位高的一端为正，电位低的一端为负。,一旦正方向确定之后，与其相反的即为负。,UAB=VAVB,电压UAB是指A、B两点间的电位差。,下一页,1.4电路中的参考方向,1.4电路中的参考方向,第1章,若设：I=10A，,则：I=10A,电流的单位是安培（A)，毫安（mA），微安（A）。,在正方向的设定中，若电压的正方向设为A点电位高，B点电位低。电流的正方向设定为从A流向B，叫作正方向关联或关联正方向。如图中的UAB和I；而UAB和I则为正方向不关联。,在复杂电路中事先并不知道某段电路中电流的实际方向，那么如何求解呢？,A,B,下一页,1.4电路中的参考方向,第1章,1.在解题前先任意选定一个方向作为参考方向（又叫正方向）。,解决的方法是:,若计算结果为正，说明实际方向与假设方向一致；,3.由计算结果可确定U、I的实际方向：,若计算结果为负，说明实际方向与假设方向相反。,2.依此参考方向，根据电路定理、定律列出方程，从而进行电路分析计算。,1.4电路中的参考方向,本节结束,第1章,下一页,1.5理想电路元件,1.5理想电路元件,1.5.1理想无源元件,理想无源元件包括理想电阻元件、理想电容元件和理想电感元件。,电阻是表征电路中电能消耗的理想元件；电容是表征电路中电场能储存的理想元件；电感是表征电路中磁场能储存的理想元件。,电流在导体中流动时，自由电子将与金属内部存在的原子、离子发生碰撞，这些碰撞会引起电荷能量的损失，于是电子的运动受到了限制，材料的这种对电荷流动呈现的限制、阻力和能量损耗的物理特征就称为电阻。,第1章,电阻的符号为,根据欧姆定律可知：,如果电压电流的正方向不关联,R,下一页,理想电阻的阻值不随所加电压或电流的大小而变化,1.5理想电路元件,第1章,理想电阻元件的伏安关系,满足电压、电流间为线性关系的电阻称作线性电阻，否则称作非线性电阻。,根据欧姆定律，电阻吸收的功率应为,下一页,1.5理想电路元件,第1章,几种常见的电阻元件,金属膜电阻,水泥电阻,绕线电阻,下一页,固定电阻是根据需要由制造厂直接生产的，一般来说，其阻值不会改变。不同用途的电阻其使用的材料也会不同，常见的有金属膜电阻、碳膜电阻、由特殊铜线绕制的绕线电阻等。,1.5理想电路元件,第1章,下一页,1.5理想电路元件,第1章,下一页,1.5理想电路元件,第1章,电源可分为独立电源（独立源）和非独立电源（受控源）两大类。独立源能独立地向电路提供电压或电流。,而受控源的电压或电流则受另一处电压或电流控制，因而它是一种非独立源。,独立源不论它是以电能形式输出或以电信号形式激励，其共同点是向电路提供电压或电流，所以独立源又分为电压源和电流源。,能够独立地向电路提供电压的电源称为理想电压源，能够独立地向电路提供恒定电流的电源称为理想电流源。,下一页,1.5理想电路元件,1.5.2理想电源元件,第1章,1.电压源(VoltageSource),电压源是一种含有电动势(Electromotivforce,emf)US和内阻(InherentResistance)Rs的电源，在分析时往往把它们分开，组成有US和R0串联的电源电路模型。,电路模型,电压源外特性,下一页,1.5理想电路元件,第1章,从公式中可以看出，输出电压随电流的增加而减少。,如果内阻Rs越小，则输出电压越趋于平稳。,当内阻等于零时，输出电压就等于US，即输出保持恒定。,这种情况称为理想电压源，又叫恒压源。,下一页,1.5理想电路元件,第1章,特点：1.端电压始终是恒定，等于电动势US。,2.输出电流是任意的，即随负载(外电路）的改变而改变。,恒压源的输出电压不受外接电路元件的影响,实际电压源外特性,恒压源外特性,下一页,1.5理想电路元件,第1章,2.电流源(CurrentSource),电源除了用电压源表示外，还可以用另外一种电路模型即电流源来表示。,其电路模型如下,图中，IS为一恒定电流，Rs是电源的内阻。,内阻Rs愈大，输出电流愈趋近于IS。,当Rs等于无穷大时，输出电流I就等于IS。,下一页,1.5理想电路元件,第1章,理想的电流源又叫恒流源，其输出电流的大小是不变的。端电压与外接负载有关。,本节结束,符号,实际电流源外特性,恒流源外特性,1.5理想电路元件,第1章,1.6基尔霍夫定律,基尔霍夫定律是电路作为一个整体所服从的基本规律，它阐述了电路各部分电压或各部分电流相互之间的内在联系。,下一页,1.6基尔霍夫定律,第1章,名词解释：,支路(Branche)：电路中的每一个分支称为支路。同一支路流过的是同一电流。,回路(Loop)：由一条或多条支路组成的闭合电路。,支路：b=3,回路：L=3,结点：a,b(n=2）,结点(Nodal)：三个或三个以上支路的联结点。,下一页,1.6基尔霍夫定律,第1章,1.6.1基尔霍夫电流定律(KirchhoffsCurrentLaw),KCL依据：电荷守恒的定律。即在系统内部电荷的代数和不会改变。,下一页,1.6基尔霍夫定律,第1章,应用步骤（以结点a为例）,2）根据KCL（设流入结点为正）列方程，求解。,1）在电路图上标出各支路电流的参考方向。,若已知I1=4A,I3=2A则：,下一页,1.6基尔霍夫定律,第1章,内容：在任一时刻，沿电路内任一回路以任一方向巡行一周时，沿巡行方向上的电位升之和等于电位降之和。,KVL的依据：基于能量守恒的原理。,1.6.2基尔霍夫电压定律(KirchhoffsVoltageLaw),下一页,1.6基尔霍夫定律,第1章,或：.回路中各段电压的代数和等于零。,1)在电路图上标出电流电压的参考方向。,2）标出回路的巡行方向。,3）根据KVL列方程，依IR=US,I(US)与参考方向一致取正，否则取负。,4）求解方程。,本章结束,1.6基尔霍夫定律,第1章,第1章结束,
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