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文档简介

电气信息与自动化学院,前言 ( Foreword ) 绪论(Introduction),课程的性质和地位,电类专业的技术基础课,学分:8,为后续课程奠定坚实的基础,教材及参考书,内容,电磁学 研究的对象,路 场,电路 磁路,集中参数电路 分布参数电路,线性 非线性,时间安排,两学期,本课程要求,总评成绩=平时成绩(考勤+作业+实验)+ 期末成绩 * 70%,考分计算方法,深刻理解解题步骤,举一反三。,活跃课堂气氛,第1章 电路模型和电路定律,(circuit model),(circuit laws),重点(emphases):,电压、电流的参考方向 (voltage & current reference direction),3.基尔霍夫定律 (Kirchhoff s Laws ),2.电路元件特性 (circuit elements characters), 1.1 电路和电路模型(circuit model),1.电路(实际),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。,电路主要由电源、负载、连接导线 及开关等构成。,电源(source):,将电源与负载 接成 “通路” 的装置。,(1)电路的组成,能量或信号(u、i)的发生器。,负载(load):,将电能转化为其它形式能的用电设备,或对信号进行处理的设备。,导线(line)、开关(switch):,“激励” (power),(2)电路的作用,具有能量(energy)的传输、分配与转换;信息(information)的传递与处理;测量、控制等功能。,电阻器 resistor,电容器capacitor,电感 inductor,电池battery,放大器 amplifier,晶体管 transistor,常见的实际的电路元件,保险管 fuse,灯泡 bulb,LED (light-emitting diode),低频信号发生器的内部结构,(low frequency signal generator interior structure),变压器 transformer,可变电阻器 rheostat,框架 frame,导线,电池,开关,灯泡,2. 电路模型(circuit model),电路图,反映实际电路部件的主要电磁 性质 的 理想电路元件及其组合。,电路模型,实际电路图,常用电路图来表示电路模型,实际电路图 (b) 电原理图 电路模型(电路图) (d) 拓扑结构图(电路的“图”),topology,晶体管放大电路 (a)实际电路 (b)电原理图 (c)电路模型 (d)拓扑结构图,传声器 microphone,几种基本的理想电路元件:,电阻元件:表示消耗电能的元件,电感元件:表示产生磁场,储存磁场能量的元件,电容元件:表示产生电场,储存电场能量的元件,电源元件:表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件,注意,具有相同的主要电磁性能的各实际电路部件, 在一定条件下可用同一模型表示; 同一实际电路部件在不同的应用条件下,其 模型可以有不同的形式,理想电路元件 ideal circuit elements,具有确定的电、磁性质并具有精确的数学定义的假想元件。,例(example ):,parallel connection,series connection,1. 电流的参考方向 (reference direction),电流,电流强度,带 电 粒 子 有 规 则 的 定 向运 动。,1.2 电流和电压的参考方向 (reference direction),方向,单位,1kA=103A 1mA=10-3A 1 A=10-6A,A(安培)、 kA、mA、A,元件(导线)中电流流动的方向只有两种可能:,实际方向,实际方向,A,A,B,B,问题? question,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?,(unit),参考方向,i 参考方向,大小,方向,电流(矢量),A,B,i 0,i 0,电流的参考方向与实际方向的关系:,(vector / scalar),电流参考方向的两种表示:, 用箭头表示:箭头的指向为电流的参考方向。, 用双下标表示:如 iAB , 电流的参考方向由A指向B。,电压U,单位:V (伏)、kV、mV、V,2. 电压的参考方向 (voltage reference direction),单位正电荷q 从电路中一点移至另一点时电场力做功(W)的大小。,电位,实际电压方向,电位真正降低减少的方向。,例,已知:4C正电荷由a点均匀移动至b点电场力做功8J,由b点移动到c点电场力做功为12J, (1) 若以b点为参考点,求a、b、c点的电位和电压Uab、U bc; (2) 若以c点为参考点,再求以上各值,a,c,解(solution),b,(1),以b点为电位参考点,解,(2),结论(conclusions):,以c点为电位参考点,(1)电路中电位参考点可任意选择; (2)参考点一经选定,电路中各点的电位值就是唯一的; (3)当选择不同的电位参考点时,电路中各点电位值将 改变,但任意两点间电压保持不变。,问题? question,复杂电路或交变电路中,两点间电压的实际方向往往不易判别,给实际电路问题的分析计算带来困难。,电压(降)的参考方向,U, 0, 0,U,假设的电压降低方向。,电压参考方向的三种表示方式:,(1) 用箭头表示,(2) 用正负极性表示,(3) 用双下标表示,U,U,+,A,B,UAB,subscript,元件或支路的u,i 采用相同的参考方向称之为关联参考方向。 反之,称为非关联参考方向。,关联参考方向,非关联参考方向,3. 关联参考方向( interaction in reference direction),i,+,-,+,-,i,U,U,注意:,例,电压电流参考方向如图中所标,问:A、B两部分电路电压电流参考方向关联否?,答: A 电压、电流参考方向非关联; B 电压、电流参考方向关联。,1.3 电路元件的功率 (power),电功率(electric power),功率的单位:W (瓦) (Watt,瓦特),能量的单位: J (焦) (Joule,焦耳),单位时间内电场力所做的功,2. 电路吸收或发出功率的判断 ,u, i 取关联参考方向,P = ui 表示元件吸收(absorb) 的功率,P0 表示吸收正功率 (实际吸收),P0 表示吸收负功率 (实际发出),p = ui 表示元件发出(supply)的功率,P0 表示发出正功率 (实际发出),P0 表示发出负功率 (

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