电路分析第五版电子教案第一章.ppt
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1、第第1 1章章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律电路和电路模型电路和电路模型1.1电阻元件电阻元件1.5电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向1.2电压源和电流源电压源和电流源1.6电功率和能量电功率和能量1.3受控电源受控电源1.7电路元件电路元件1.4基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.8首首 页页1.1.电压、电流的参考方向电压、电流的参考方向3.3.独立电源、受控电源独立电源、受控电源2.2.元件吸收(发出)功率的判别元件吸收(发出)功率的判别返 回4.4.基尔霍夫定律基尔霍夫定律本章重点本章重点1.1 1.1 电路和电路模型电路和电路模型1.1.1.1.实际电路实际电路实际电路实际电路
2、功能功能a a 能量的传输、分配与转换;能量的传输、分配与转换;b b 信息的传递、控制与处理。信息的传递、控制与处理。建立在同一电路理论基础上。建立在同一电路理论基础上。由电工设备和电气器件按预期由电工设备和电气器件按预期目的连接构成的电流的通路。目的连接构成的电流的通路。下 页上 页共性共性返 回 由反映实际电路部件主要电磁由反映实际电路部件主要电磁 性质的理想电路元件连接而成。性质的理想电路元件连接而成。2.2.电路模型电路模型导线导线电电池池开关开关灯泡灯泡电路图电路图l理想电路元件理想电路元件组成电路模型的最小单元,并组成电路模型的最小单元,并且具有某种确定的电磁性质。且具有某种确定
3、的电磁性质。l电路模型电路模型下 页上 页返 回5种基本的理想电路元件:种基本的理想电路元件:电阻元件:电阻元件:表示消耗电能的元件;表示消耗电能的元件;电感元件:电感元件:表示产生磁场,储存磁场能量的元件;表示产生磁场,储存磁场能量的元件;电容元件:电容元件:表示产生电场,储存电场能量的元件;表示产生电场,储存电场能量的元件;电压源和电流源:电压源和电流源:表示能将其它形式的能量转变成表示能将其它形式的能量转变成 电能的元件。电能的元件。5种种基本理想电路元件有三个特征:基本理想电路元件有三个特征:(a a)只有两个端子;只有两个端子;(b b)可以用电压或电流按数学方式描述;可以用电压或电
4、流按数学方式描述;(c c)不能被分解为其它元件。不能被分解为其它元件。下 页上 页注意返 回具有相同的主要电磁性能的实际电路部件,具有相同的主要电磁性能的实际电路部件,在在一定条件下可用同一电路模型表示;一定条件下可用同一电路模型表示;同一实际电路部件在不同的应用条件下,其电路同一实际电路部件在不同的应用条件下,其电路模型可以有不同的形式。模型可以有不同的形式。下 页上 页例例电感线圈的电路模型电感线圈的电路模型注意返 回1.2 1.2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向 电电路路中中的的主主要要物物理理量量有有电电压压、电电流流、电电荷荷、磁磁链链、能能量量、电电功功率率等等。在在线
5、线性性电电路路分分析析中中人人们们主主要要关心的物理量是电流、电压和功率。关心的物理量是电流、电压和功率。1.1.1.1.电流的参考方向电流的参考方向电流的参考方向电流的参考方向l电流电流l电流强度电流强度带电粒子有规则的定向运动带电粒子有规则的定向运动单位时间内通过导体横截面的电荷量单位时间内通过导体横截面的电荷量下 页上 页返 回l方向方向 规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。l单位单位1kA=103A1mA=10-3A1 A=10-6AA(安培)、(安培)、kA、mA、A元件元件(导线导线)中电流流动的实际方向只有两种可能中电流流动的实际方向只有两
6、种可能:实际方向实际方向AB实际方向实际方向AB 对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时,对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时,电流的实际方向往往很难事先判断。电流的实际方向往往很难事先判断。下 页上 页问题返 回l参考方向参考方向 大小大小方向方向(正负)正负)电流电流(代数量代数量)在分析电路前由分析者任意设定的电在分析电路前由分析者任意设定的电流方向即为电流的参考方向。流方向即为电流的参考方向。i 0i 0参考方向参考方向U+参考方向参考方向U+0 吸收正功率吸收正功率 (实际吸收实际吸收)P0 发出正功率发出正功率 (实际发出实际发出)P0 发出负功率发出负功率 (实际吸收实际吸收)
7、l u,i 取非取非关联参考方向关联参考方向下 页上 页+-iu+-iu返 回例例求图示电路中各方框求图示电路中各方框所代表的元件吸收或所代表的元件吸收或发出的功率。发出的功率。下 页上 页已知:U1=1V,U2=-3V,U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V,I1=2A,I2=1A,,I3=-1A 564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1返 回解解任何电路均满足:任何电路均满足:发出的功率吸收的功率发出的功率吸收的功率下 页上 页564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1注意返 回下 页上 页1.4 1.4 电路元件电路元件是电路中最基本的组成单元是电路中最基本
8、的组成单元1.1.1.1.电路元件电路元件电路元件电路元件返 回5种基本的理想电路元件:种基本的理想电路元件:电阻元件:电阻元件:表示消耗电能的元件;表示消耗电能的元件;电感元件:电感元件:表示产生磁场,储存磁场能量的元件;表示产生磁场,储存磁场能量的元件;电容元件:电容元件:表示产生电场,储存电场能量的元件;表示产生电场,储存电场能量的元件;电压源和电流源:电压源和电流源:表示将其它形式的能量转变成表示将其它形式的能量转变成 电能的元件。电能的元件。注意 如如果果表表征征元元件件端端子子特特性性的的数数学学关关系系式式是是线线性性关关系系,该该元元件件称称为为线线性性元元件件,否否则则称称为
9、为非非线线性元件。性元件。2.2.2.2.集总参数电路集总参数电路集总参数电路集总参数电路由集总元件构成的电路由集总元件构成的电路集总元件集总元件假定发生的电磁过程都集中在元件假定发生的电磁过程都集中在元件内部进行。内部进行。集总条件集总条件下 页上 页 在在集集总总参参数数电电路路中中,任任何何时时刻刻流流入入二二端端元元件件一一个个端端子子的的电电流流必必然然等等于于从从另另一一端端子子流流出出的的电电流;端子间的电压为单值量。流;端子间的电压为单值量。注意返 回下 页上 页例例iiz集总参集总参数电路数电路+-两线传输线的等效电路两线传输线的等效电路当两线传输线的长度当两线传输线的长度
10、l 与电磁波的波长满足:与电磁波的波长满足:返 回下 页上 页iiz+-分布参分布参数电路数电路当两线传输线的长度当两线传输线的长度 l 与电磁波的波长满足:与电磁波的波长满足:返 回1.5 1.5 电阻元件电阻元件2.2.2.2.线性时不变电阻元件线性时不变电阻元件线性时不变电阻元件线性时不变电阻元件l 电路符号电路符号R电阻元件电阻元件对电流呈现阻力的元件。其特性可对电流呈现阻力的元件。其特性可用用ui平面上的一条曲线来描述:平面上的一条曲线来描述:iu任何时刻端电压与电流成正比的电阻元件。任何时刻端电压与电流成正比的电阻元件。1.1.1.1.定义定义定义定义伏安伏安特性特性下 页上 页0
11、返 回l ui 关系关系R 称为电阻,单位:称为电阻,单位:(Ohm)满足欧姆定律满足欧姆定律l 单位单位G 称为电导,单位称为电导,单位:S(Siemens)u、i 取关联取关联参考方向参考方向下 页上 页伏安特性伏安特性为一条过为一条过原点的直原点的直线线ui0Rui+返 回如电阻上的电压与电流参考方向非关如电阻上的电压与电流参考方向非关联,公式中应冠以负号;联,公式中应冠以负号;说明线性电阻是无记忆的元件。说明线性电阻是无记忆的元件。欧姆定律欧姆定律只适用于线性电阻只适用于线性电阻(R 为常数为常数););则欧姆定律写为则欧姆定律写为u R i ;i G u公式和参考方向必须配套使用!公
12、式和参考方向必须配套使用!下 页上 页注意Rui-+返 回3.3.3.3.功率和能量功率和能量功率和能量功率和能量电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。p ui(R i)i i2 R -u2/Rp ui i2R u2/Rl 功率功率Rui+-下 页上 页表明Rui-+返 回ui从从 t0 到到 t 电阻消耗的能量:电阻消耗的能量:4.4.4.4.电阻的开路与短路电阻的开路与短路电阻的开路与短路电阻的开路与短路l 能量能量l 短路短路l 开路开路ui下 页上 页Riu+u+i00返 回下 页上 页实际电阻器实际电阻器返 回 1.6 1.6 电压源和电流源电压源和电流
13、源l电路符号电路符号1.1.理想电压源理想电压源l定义定义i+_下 页上 页其两端电压总能保持定值或一定其两端电压总能保持定值或一定的时间函数,其值与流过它的电的时间函数,其值与流过它的电流流 i 无关的元件叫理想电压源。无关的元件叫理想电压源。返 回电源两端电压由电源本身决定,与外电路无关;电源两端电压由电源本身决定,与外电路无关;与流经它的电流方向、大小无关。与流经它的电流方向、大小无关。通过电压源的电流由电源及通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。外电路共同决定。l理想电压源的电压、电流关系理想电压源的电压、电流关系ui直流电压源直流电压源的伏安特性的伏安特性下 页上 页例例Ri-+外
14、电路外电路电压源严禁短路!电压源严禁短路!0返 回l电压源的功率电压源的功率电压、电流实际方向非关联;电压、电流实际方向非关联;+_iu+_ 电流(正电荷)由低电位电流(正电荷)由低电位向高电位移动,外力克服电场力作功,向高电位移动,外力克服电场力作功,电源发出功率。电源发出功率。发出功率,起电源作用发出功率,起电源作用物理意义:物理意义:下 页上 页+_iu+_电压、电流实际方向关联;电压、电流实际方向关联;物理意义:物理意义:电场力做功,电源吸收功率电场力做功,电源吸收功率吸收功率,充当负载吸收功率,充当负载返 回例例 计算图示电路各元件的功率。计算图示电路各元件的功率。解解发出发出吸收吸
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- 电路 分析 第五 电子 教案 第一章
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