电路分析方法与基本定理.ppt
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1、关于电路分析方法和基本定理第一张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月电电源源1.1电路的作用和组成电路的作用和组成电路电路电流流通的路径。电流流通的路径。是为了完成一定的功能,由电是为了完成一定的功能,由电气设备或电路元器件按一定方式组合后的总称。气设备或电路元器件按一定方式组合后的总称。US电路的大小可以相差很大,小到硅片上的集成电路,大电路的大小可以相差很大,小到硅片上的集成电路,大到输电网。根据所处理信号的不同,电路可以分为模拟到输电网。根据所处理信号的不同,电路可以分为模拟电路和数字电路。电路和数字电路。第二张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月电路的作用电路的作用 (1)
2、(1)实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换 (强电领域)(强电领域)放大放大器器扬声器扬声器话筒话筒(2)(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理(弱电领域)(弱电领域)发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线第三张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月电源电源:提供提供电能的装置电能的装置负载负载:取用取用电能的装置电能的装置中间环节:传递、分中间环节:传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用发电机发电机升压升压变压器
3、变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线电路的组成电路的组成(强电领域)(强电领域)第四张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月直流电源直流电源直流电源直流电源:提供能源提供能源信号处理:信号处理:放大、延时、混响等放大、延时、混响等负载负载信号源信号源:提供信息提供信息放大放大器器扬声器扬声器话筒话筒电路的组成电路的组成(弱电领域)(弱电领域)第五张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月E电源:电源:E将非电形态的能量转化为将非电形态的能量转化为电能的供电设备。电能的供电设备。(电(电源亦称为内电路)源亦称为内电路)负载:负载:将电能转化为非电形态的将电能
4、转化为非电形态的能量的用电设备。能量的用电设备。中间环节:中间环节:沟通电路、输送、控制沟通电路、输送、控制电能。电能。图图 1.1.1 简单照明电路简单照明电路 电源或信号源的电压或电流称为激励,它推动电路工电源或信号源的电压或电流称为激励,它推动电路工作;由激励所产生的电压和电流称为响应。作;由激励所产生的电压和电流称为响应。负载和中间环节亦合称外电路负载和中间环节亦合称外电路。电路的组成电路的组成(弱电领域)(弱电领域)第六张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月1.3电路的状态电路的状态(一)通路(一)通路(有载工作有载工作)上一节上一节EUSUL+_IS电路的状态电路的状态通路通
5、路电源的状态电源的状态有载有载 电气设备工作时,其电压、电流和功率均有一定限额,这些限电气设备工作时,其电压、电流和功率均有一定限额,这些限额表示了电气设备的正常工作条件和工作能力,称为电气设备的额表示了电气设备的正常工作条件和工作能力,称为电气设备的额额定值定值。图图 1.2.1 通路通路第七张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月电气设备的额定值电气设备的额定值电气设备的额定值电气设备的额定值额定值额定值额定值额定值:电气设备在正常运行时的规定使用值。电气设备在正常运行时的规定使用值。电气设备在正常运行时的规定使用值。电气设备在正常运行时的规定使用值。电气设备的三种运行状态电气设备的三
6、种运行状态电气设备的三种运行状态电气设备的三种运行状态1.额定值反映电气设备的使用安全性;额定值反映电气设备的使用安全性;2.额定值表示电气设备的使用能力。额定值表示电气设备的使用能力。例:例:灯泡:灯泡:UN=220V,PN =60W电阻:电阻:RN=100 ,PN =1 W 等于额定值时,称为等于额定值时,称为等于额定值时,称为等于额定值时,称为满载满载,I=IN,P=PN,设备工作安全,设备工作安全,设备工作安全,设备工作安全,效率最高;效率最高;效率最高;效率最高;大于额定值时,称为大于额定值时,称为大于额定值时,称为大于额定值时,称为过载过载,I IN,P PN,设备工作不设备工作不
7、设备工作不设备工作不安全,极易损坏;安全,极易损坏;安全,极易损坏;安全,极易损坏;小于额定值时,称为小于额定值时,称为小于额定值时,称为小于额定值时,称为欠载欠载,I IN,P 0000u u2 2 2 2 u uababababu ubabababa 0000,吸收,吸收10W功率,为负载。功率,为负载。(b)正方向关联,)正方向关联,P=UI=5(2)=10W,P0,吸收,吸收10W功率,为负载。功率,为负载。第三十一张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月电源与负载的判别电源与负载的判别3.P3.P 0 0,吸收功率吸收功率-负载负载 ,P P 0 0,输出功率输出功率-电源电源。
8、2.U2.U、I I 参考方向关联,参考方向关联,参考方向关联,参考方向关联,P P=UIUI U U、I I 参考方向不关联,参考方向不关联,参考方向不关联,参考方向不关联,P=-UIP=-UI方法:根据方法:根据方法:根据方法:根据 P P 的符号进行判别的符号进行判别的符号进行判别的符号进行判别1 1 1 1.根据根据根据根据 U U、I I 的的的的参考方向确定计算公式参考方向确定计算公式参考方向确定计算公式参考方向确定计算公式第三十二张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月欧姆定律欧姆定律U U、I I 参考方向相同,参考方向相同,参考方向相同,参考方向相同,即关联时即关联时即关
9、联时即关联时:U U、I I 参考方向不相同,参考方向不相同,参考方向不相同,参考方向不相同,即不关联时即不关联时即不关联时即不关联时:RU+IRU+IU U=I RI R U U=IRIR第三十三张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月解:对图解:对图解:对图解:对图(a)(a)有有有有,U U=IRIR例:应用欧姆定律对下图电路列出式子,并求电阻例:应用欧姆定律对下图电路列出式子,并求电阻例:应用欧姆定律对下图电路列出式子,并求电阻例:应用欧姆定律对下图电路列出式子,并求电阻R R。对图对图对图对图(b)(b)有有有有,U U=IRIRRU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A第三
10、十四张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月1.5理想电路元件理想电路元件理想无源元件理想无源元件理想电源元件理想电源元件 由实际电路元件组成的电路称为由实际电路元件组成的电路称为由实际电路元件组成的电路称为由实际电路元件组成的电路称为电路实体电路实体电路实体电路实体。可将电路实体中各个实际的电路元件都用表征其物可将电路实体中各个实际的电路元件都用表征其物可将电路实体中各个实际的电路元件都用表征其物可将电路实体中各个实际的电路元件都用表征其物理性质的理性质的理性质的理性质的理想电路元件理想电路元件理想电路元件理想电路元件代替。代替。代替。代替。用理想电路元件组成的电路称为电路实体的用理想电
11、路元件组成的电路称为电路实体的用理想电路元件组成的电路称为电路实体的用理想电路元件组成的电路称为电路实体的电路模型电路模型电路模型电路模型。第三十五张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月(一)理想无源元件(一)理想无源元件1.1.理想电阻元件理想电阻元件上一节上一节ABC定义定义物理量物理量关系关系实物实物第三十六张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月(一)理想无源元件(一)理想无源元件1.1.理想电阻元件理想电阻元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节ABC定义定义物理量关物理量关系系实物实物R电路中电能消耗的元件电路中电能消耗的元件是参数元件是参数元件线性元
12、件线性元件图图 1.5.1 电阻电阻第三十七张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月(一)理想无源元件(一)理想无源元件1.1.理想电阻元件理想电阻元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节ABC定义定义物理量关物理量关系系实物实物RR=u/i在直流电路中,在直流电路中,R=U/IR 的单位为欧姆(的单位为欧姆()uip=UI=U2/R=RI2图图 1.5.1 电阻电阻第三十八张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月(一)理想无源元件(一)理想无源元件1.1.理想电阻元件理想电阻元件返回返回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节ABC定义定义物理量关物理量关
13、系系实物实物第三十九张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月 电阻图片电阻图片水泥电阻水泥电阻线绕电阻线绕电阻碳膜电阻碳膜电阻可变电阻可变电阻压敏电阻压敏电阻功率电阻功率电阻第四十张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月第四十一张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月电电阻阻器器的的色色环环第四十二张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月电电容容元元件件是是一一种种能能够够贮贮存存电电场场能能量量的的元元件件,是是实实际际电电容容器的理想化模型。器的理想化模型。伏安关系:伏安关系:只有电容上的电压变化时,电容两端才有电流。在直流电路中,电容上只有电容上的电压变化时,电容两端才有
14、电流。在直流电路中,电容上即使有电压,但即使有电压,但,相当于开路,即,相当于开路,即 电容具有电容具有隔直作用隔直作用。C称为电容元件的电称为电容元件的电容,单位是法拉(容,单位是法拉(F)。常用单位:)。常用单位:F、nF、pF。电容两片极板上的电压要建立起来,需要电荷的运动进行积累,而电电容两片极板上的电压要建立起来,需要电荷的运动进行积累,而电荷的运动就意味着电容上有电流流过;电容上流过的电流与其两端电荷的运动就意味着电容上有电流流过;电容上流过的电流与其两端电压的变化率成正比。压的变化率成正比。符号及正方向:符号及正方向:.理想电容元件理想电容元件第四十三张,PPT共一百零二页,创作
15、于2022年6月电电容容器器第四十四张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月铝铝电电解解电电容容器器第四十五张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月伏安关系:伏安关系:伏安关系:伏安关系:符号及正方向:符号及正方向:符号及正方向:符号及正方向:电电电电感感感感元元元元件件件件是是是是一一一一种种种种能能能能够够够够贮贮贮贮存存存存磁磁磁磁场场场场能能能能量量量量的的的的元元元元件件件件,是是是是实实实实际际际际电电电电感感感感器器器器的的的的理理理理想化模型。想化模型。想化模型。想化模型。称为电感元件称为电感元件称为电感元件称为电感元件的电感,单位是的电感,单位是的电感,单位是的电感,
16、单位是亨利()。常亨利()。常亨利()。常亨利()。常用单位:用单位:用单位:用单位:mH mH、HH只有电感上的电流变化时,电感两端才有电压。在直流电路中,只有电感上的电流变化时,电感两端才有电压。在直流电路中,只有电感上的电流变化时,电感两端才有电压。在直流电路中,只有电感上的电流变化时,电感两端才有电压。在直流电路中,电感上即使有电流通过,但,相当于电感上即使有电流通过,但,相当于电感上即使有电流通过,但,相当于电感上即使有电流通过,但,相当于短路短路短路短路。电感所产生的感应电流总是阻碍流过它的电流的变化;其两端的电电感所产生的感应电流总是阻碍流过它的电流的变化;其两端的电电感所产生的
17、感应电流总是阻碍流过它的电流的变化;其两端的电电感所产生的感应电流总是阻碍流过它的电流的变化;其两端的电压与电感上流过电流的变化率成正比。压与电感上流过电流的变化率成正比。压与电感上流过电流的变化率成正比。压与电感上流过电流的变化率成正比。3 3理想电感元件理想电感元件第四十六张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月电电感感器器第四十七张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月理想电压源(二)理想电源元件(二)理想电源元件理想电流源本身功耗忽略不计,本身功耗忽略不计,只起产生电能的作用只起产生电能的作用上一节上一节第四十八张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月1.1.理想电压源(恒
18、压源)理想电压源(恒压源)特点特点上一节上一节(二)理想电源元件(二)理想电源元件输出电压为恒定值输出电压为恒定值us(由它本由它本身确定的定值,与输出电流和外身确定的定值,与输出电流和外电路情况无关电路情况无关,既使短路亦如此)既使短路亦如此);故又称为恒压源。故又称为恒压源。输出电流由外电路决定输出电流由外电路决定(不不是定值,与输出电流和外电路情是定值,与输出电流和外电路情况有关)况有关)。符号符号特性曲线特性曲线第四十九张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月.理想电流源(恒流源)理想电流源(恒流源)特点特点返回返回上一节上一节(二)理想电源元件(二)理想电源元件输出电流为恒定值输
19、出电流为恒定值is(由它(由它本身确定的定值,与输出电压本身确定的定值,与输出电压和外电路情况无关。即使开路)和外电路情况无关。即使开路)故又称为恒流源;输出电故又称为恒流源;输出电压由外电决确定(压由外电决确定(不是定值,不是定值,与输出电压和外电路情况有关)。与输出电压和外电路情况有关)。符号符号特性曲线特性曲线第五十张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月实际电源模型实际电源模型实际电源的伏安特实际电源的伏安特实际电源的伏安特实际电源的伏安特性可分别由以下两性可分别由以下两性可分别由以下两性可分别由以下两式得到,如图式得到,如图式得到,如图式得到,如图(a)(a)及图及图及图及图(b
20、 b),而且是相似),而且是相似),而且是相似),而且是相似的,因此,两种实的,因此,两种实的,因此,两种实的,因此,两种实际电源存在等效的际电源存在等效的际电源存在等效的际电源存在等效的基础。基础。基础。基础。一个实际电源可用两种电一个实际电源可用两种电一个实际电源可用两种电一个实际电源可用两种电路模型表示:一种为电压路模型表示:一种为电压路模型表示:一种为电压路模型表示:一种为电压源源源源U Us s和内阻和内阻和内阻和内阻R Ro o串联即电串联即电串联即电串联即电压源,另一种为电流源压源,另一种为电流源压源,另一种为电流源压源,另一种为电流源I Is s和内阻和内阻和内阻和内阻R Ro
21、 o并联即电流源并联即电流源并联即电流源并联即电流源。电压源及电流源的模型和外特性电压源及电流源的模型和外特性电压源及电流源的模型和外特性电压源及电流源的模型和外特性第五十一张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月第五十二张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月等效原则:用两种电源分别对同一电阻等效原则:用两种电源分别对同一电阻等效原则:用两种电源分别对同一电阻等效原则:用两种电源分别对同一电阻R R供电,若在供电,若在供电,若在供电,若在R R上得到相等上得到相等上得到相等上得到相等的电压和电流,则认为两种电源的电压和电流,则认为两种电源的电压和电流,则认为两种电源的电压和电流,则认
22、为两种电源对外电路等效对外电路等效对外电路等效对外电路等效。等效方法如下:等效方法如下:等效方法如下:等效方法如下:R R0 0由串改并由串改并由串改并由串改并R R0 0由并改串由并改串由并改串由并改串注意:注意:注意:注意:R R0 0在等效前后大小不变,在等效前后大小不变,在等效前后大小不变,在等效前后大小不变,U US S与与与与I IS S的极性对应。的极性对应。的极性对应。的极性对应。*实际电源的等效变换实际电源的等效变换第五十三张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月注意:注意:注意:注意:1.1.两种电源的等效仅针对对两种电源的等效仅针对对两种电源的等效仅针对对两种电源的等
23、效仅针对对外电路外电路外电路外电路而言,其而言,其而言,其而言,其内部并不等效内部并不等效内部并不等效内部并不等效;2.2.两种两种两种两种理想电源理想电源理想电源理想电源不存在等效基础,故不存在等效基础,故不存在等效基础,故不存在等效基础,故不能进行等效不能进行等效不能进行等效不能进行等效。3.3.根据两种理想电源的定义,根据两种理想电源的定义,根据两种理想电源的定义,根据两种理想电源的定义,在两种电源进行等效变换时在两种电源进行等效变换时在两种电源进行等效变换时在两种电源进行等效变换时,与恒压,与恒压,与恒压,与恒压源并联的电阻可直接开路,如左图的源并联的电阻可直接开路,如左图的源并联的电
24、阻可直接开路,如左图的源并联的电阻可直接开路,如左图的R R2 2;与恒流源串联的电阻可直接短;与恒流源串联的电阻可直接短;与恒流源串联的电阻可直接短;与恒流源串联的电阻可直接短路路路路,如右图的如右图的如右图的如右图的R R1 1。第五十四张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月例:用电源模型等效变换的方法求图(例:用电源模型等效变换的方法求图(例:用电源模型等效变换的方法求图(例:用电源模型等效变换的方法求图(a a)电路的电流)电路的电流)电路的电流)电路的电流i i1 1和和和和i i2 2。解:将原电路变换为图(解:将原电路变换为图(解:将原电路变换为图(解:将原电路变换为图(c
25、 c)电路,)电路,)电路,)电路,电源的等效变换是一种简化电路的有效方法电源的等效变换是一种简化电路的有效方法电源的等效变换是一种简化电路的有效方法电源的等效变换是一种简化电路的有效方法由图(由图(由图(由图(c c)电路可得:)电路可得:)电路可得:)电路可得:再由图(再由图(再由图(再由图(a a)电路可得:)电路可得:)电路可得:)电路可得:第五十五张,PPT共一百零二页,创作于2022年6月 例例 1.5.1 图示直流电路已知理想电压源的电压图示直流电路已知理想电压源的电压 US3 V,理想电流源的电流,理想电流源的电流 IS=3 A,电阻,电阻 R=1。求(。求(1)理)理想电压源
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