电路的基本概念和定律3.ppt

电路基础 总学时：64综合训练：12 讲课：48 课程设计：4 快速拉通全书知识点 囊括了多个知识点的综 合型题目的训练，穿插 在一些重要章节后面 课外完成 考核方式：闭卷考试 成绩构成：平时20 半期20 期末60 半期考试时间：第8周末 半期考试范围：8-4 一阶电路分析/三要素法 电路基础 答疑QQ：1009820577 姓名：刘娟秀实验室：现代光电测控及仪器实验室 在研项目：高速扫描仪、多轴工业机器人、 三维光学自动检测系统、大幅面扫描仪、 PCB外观机、PCB检孔机 地点：沙河校区 逸夫楼506 第一章 电路的基本概念和分析方法 1.1电路及电路模型 一、电路一、电路 概念：若干个电器设备或电子器件按照一定的 方式连接起来而形成的电流流通的路径叫电路 。 实际电路: 日常生活中能实际见到的，由实际电子器件 或设备(电路元件)连接而成的电路; 电原理图: 为了表述方便，采用不同图形符号来表示不 同的电气器件或设备，这就构成了电原理图 ; 电路模型: 为分析方便，采用模型化的方法，用抽象的 理想电路元件及其组合近似地代替实际的器 件，从而构成与实际电路相对应的电路模型 ; 演变过程手电筒电路 图11 手电筒电路 (a) 实际电路 (b) 电原理图 (c) 电路模型 根据实际电路的几何尺寸(d)与其工作信号波长 ()的关系，可以将它们分为两大类： (1)集总参数电路：满足d0,则真实方向与参考方向一致 如果求出 i在电路分析中，电路中标出的电流方向都是参考 方向。如果没有方向，自己要设一个参考方向，在 图上标出，按所标参考方向进行计算。不设参考方 向，算出的结果没有意义。 算得结果的正负配合参考方向就可确定真 实方向，但不必把参考方向改为真实方向。 电压单位电荷从A点移到B点所得到或失去的能量。 (1) (1) 定义定义 ( (大小大小) ) 其中：q 的单位为库仑（C）， W的单位为焦耳(J)，u的单位为伏【特】（V）。 假定选定某点作为参考点，则A点到参考点的电压称 为A点的电位，用VA表示，同理有VB。电路中两点之间的 电位差， uAB=VA-VB。 二、电压 (2)方向 (极性) 方向方向 实际方向电位真正降低的方向。 参考方向假设的电位降低的方向。 根据所假定的参考方向(极性)进行计算u: 如果求出的U 0，则真实极性与参考极性一致； 如果求出的U 0 (或G 0)时，p0，这表明正电阻总是吸收功率 ，不可能发出功率。当R0，即电压源工作在i-u平 面的一、三象限时，电压源实际吸 收功率。 当p0 P0，即电流源工作在u-i平面的一、三象限时，电 流源实际吸收功率； 当p0，即电流源工作在u-i平面的二、四象限时，电 流源实际发出功率。 独立电流源的特点是其电流由其特性确定， 与电流源在电路中的位置无关。 独立电流源的电压则与其连接的外电路有关 。由其电流和外电路共同确定。 也就是说随着电流源工作状态的不同，它既 可发出功率，也可吸收功率。 例 电路如图所示。已知uS1=10V, iS1=1A, iS2=3A, R1=2, R2=1。 求电压源和各电流源发出的功率。 电压源的吸收功率为 电流源iS1和iS2吸收的功率分别为： 解： 根据KCL求得 根据 KVL和VCR求得： 16 两类约 束和电路方程 两类约束： 拓扑约束：KCL,KVL只与电路拓扑结构有关，而 与元件特性无关。 元件约束：VCR只与元件特性有关，而与电路拓 扑结构无关。 任何集总参数电路的电压和电流都必须同时满足这两 类约束。 我们今后碰到的电路往往比前面所见到的电 路要复杂得多，只有通过列方程来求解，而列方 程的依据则是两类约束。 对于具有b条支路n个结点的连通电路，可以列出线性 无关的方程为： (n1)个KCL方程 (b-(n-1)个KVL方程 b 个VCR方程 2b方程 得到以b个支路电压和b个支路电流为变量的电路方程( 简称为2b方程)。这2b方程是最原始的电路方程，是分析电 路的基本依据。求解2b方程可以得到电路的全部支路电压 和支路电流。 1.6.1 2b方程法 （2b个变量） 对结点 列出 KCL方程： 各支路电压电流采用关联参考 方向，按顺时针方向绕行一周 ，列出2个网孔的 KVL方程： 列出b条支路的VCR方程: 该电路是具有5条支路和4个 结点的连通电路。 下面举例说明。 观察法 只列出和需求解变量相关的2b方程 例 图示电路中，已知uS1=2V, uS3=10V, uS6=4V, R2=3, R4=2 R5=4。试用观察法求各支路电压和支路电流。 解：根据电压源的VCR 得到各电压源支路的电 压： 根据 KVL可求 得： 2V 10V 4V 根据欧姆定律求出各电阻支路电流分别为： 根据KCL求得电压 源支路电流分别为 ： 2V 10V 4V12V 6V8V 电路中各电压、电流是根据两类约束所建立电路方程的 解答。但需注意，并非每个电路(模型)的各电压、电流都存在 惟一解。有些电路可能无解，或有多个解答。 一般来说，当电路中含有纯电压源构成的回路时，如 图(a)所示，这些电压源的电流解答将不