电路模型与电路定理.ppt

如何分析流过小灯泡的电流如何分析流过小灯泡的电流? 实际电路：实际电路： 由多种电气元件和器件（例如二极管由多种电气元件和器件（例如二极管 、晶体管、运算放大器、变压器、电阻、电容、晶体管、运算放大器、变压器、电阻、电容、 电感等）通过导线按照一定的方式连接而成的电电感等）通过导线按照一定的方式连接而成的电 流通路。流通路。 集总参数电路：集总参数电路： 电磁能量在空间传播，如果实际电磁能量在空间传播，如果实际 电路的几何尺寸远小于其工作电磁波的波长，可电路的几何尺寸远小于其工作电磁波的波长，可 认为送到实际电路各处的电磁能量是同时到达的认为送到实际电路各处的电磁能量是同时到达的 ，此时电路尺寸可忽略不计。，此时电路尺寸可忽略不计。 集总参数元件：集总参数元件： 在集总参数电路中能用一个参数在集总参数电路中能用一个参数 或几个参数来表征的理想化电路元件。或几个参数来表征的理想化电路元件。 注意：注意： 在任何时刻，流入二端元件的一个端子的电流在任何时刻，流入二端元件的一个端子的电流 一定等于从另一端子流出的电流，且两个端子之间的一定等于从另一端子流出的电流，且两个端子之间的 电压为单值量。电压为单值量。 磁链磁链 电流电流 电压电压 电荷电荷 1.电流定义：电流定义： 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。 2.电流表达式：电流表达式： 3.电流的实际方向电流的实际方向 ： 4.电流的参考方向：电流的参考方向：任意假定的电流方向任意假定的电流方向 。 1.电压定义：电压定义： 电场力将单位正电荷由电场中一点按照电场力将单位正电荷由电场中一点按照 一定一定 的路径移动到另一点所做的功。的路径移动到另一点所做的功。 2.电压表达式：电压表达式： 3.电压的参考方向电压的参考方向 ： 注意：注意： 电压、电流的参考方向可以任意设定电压、电流的参考方向可以任意设定 的。的。 如果指定流过元件的电流的参考方向是从标以如果指定流过元件的电流的参考方向是从标以 电压正极性的一端流入，负极流出，则两者参电压正极性的一端流入，负极流出，则两者参 考方向一致，称为考方向一致，称为关联参考方向关联参考方向 。 功率：功率： 电路在单位时间内所转换的电能电路在单位时间内所转换的电能 。 表达式：表达式： 元件是负载？元件是负载？ 即元件即元件 2是是负载负载 。元件元件 2吸收吸收 功率功率 元件元件 3吸收吸收 功率功率即元件即元件 3是是负载负载 。 负号说明元件负号说明元件 1提供提供 功功 率率 ，即元件，即元件 1是是电源电源 。 色环电色环电 阻阻 金属电金属电 阻阻 水泥电水泥电 阻阻 贴片电贴片电 阻阻 精密电位器精密电位器 欧姆定律：欧姆定律： 在在 、 为关联参考方向的条件下，线性为关联参考方向的条件下，线性 电阻的伏安特性符合欧姆定律，即有电阻的伏安特性符合欧姆定律，即有 注意：注意： 在直流电路中，在直流电路中， 电阻元件的功率：电阻元件的功率： 电阻是无源的耗能元电阻是无源的耗能元 件件 电阻元件从电阻元件从 到到 时间内吸收的能量为：时间内吸收的能量为： 电阻元件的额定功率：电阻元件的额定功率：在规定的环境温度和湿度下在规定的环境温度和湿度下 ， 在长期连续负载而不损坏或基本不改变性能在长期连续负载而不损坏或基本不改变性能 的情况下，电阻上允许消耗的最大功率。的情况下，电阻上允许消耗的最大功率。 色环表示法色环表示法 电阻电阻 消耗的功率为消耗的功率为 两端的电压两端的电压 ，如何选取，如何选取的电流为的电流为 这个电阻这个电阻 ？ 干电池干电池 蓄电池蓄电池 直流稳压电直流稳压电 源源 发电机发电机 实际电压源总是存在内阻实际电压源总是存在内阻 1. 实际电压源实际电压源 (2) 其电流由它本身与外电路共同决定，即与它其电流由它本身与外电路共同决定，即与它 相连接的外电路有关。相连接的外电路有关。 即与接入电路的方式无关；即与接入电路的方式无关； 2.理想电压源理想电压源 电路如图所示，电压、电路如图所示，电压、 电流为非关联参考方向电流为非关联参考方向 ，电压源的功率为，电压源的功率为 3.理想电压源的功理想电压源的功 率率 1.实际电流源实际电流源 实际电流源是由实际电压源转换的实际电流源是由实际电压源转换的 (2) 其电压由它本身与外电路共同决定，即与它其电压由它本身与外电路共同决定，即与它 相相 连接的外电路有关。连接的外电路有关。 2.理想电流源理想电流源 即与接入电路的方式无关即与接入电路的方式无关 ； 电路如图所示，电压、电路如图所示，电压、 电流为非关联参考方向电流为非关联参考方向 ，电流源的功率为，电流源的功率为 3.理想电流源的功理想电流源的功 率率 基尔霍夫定律，阐明了集总参数电路中与各结点基尔霍夫定律，阐明了集总参数电路中与各结点 相连的所有支路电流所满足的关系和与各回路相相连的所有支路电流所满足的关系和与各回路相 关的所有支路电压所满足的关系。基尔霍夫定律关的所有支路电压所满足的关系。基尔霍夫定律 是分析集总参数电路的重要定律，是电路理论的是分析集总参数电路的重要定律，是电路理论的 奠基石。奠基石。 支路支路 结点结点 回路回路 网孔网孔 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）表述为：在集总参数）表述为：在集总参数 电路中，在任一时刻，流入或流出任一结点或封电路中，在任一时刻，流入或流出任一结点或封 闭面的所有支路电流的代数和等于零，即闭面的所有支路电流的代数和等于零，即 KCL实质上是电流连续性的体现，即在任何瞬实质上是电流连续性的体现，即在任何瞬 间，流入该结点的电流等于流出该结点的电流间，流入该结点的电流等于流出该结点的电流 。 结点结点 结点结点 结点结点 结点结点 结点结点 KCL电流方程电流方程 广义的结点广义的结点 【解解】 代入数据代入数据 ,解得：解得： 代入数据代入数据 ,解得：解得： 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL）：在集总参数电路中）：在集总参数电路中 ，在任一时刻沿任一回路，任一瞬时沿该回路绕，在任一时刻沿任一回路，任一瞬时沿该回路绕 行一周，则该回路的各段支路电压的代数和为零行一周，则该回路的各段支路电压的代数和为零 ，即，即 KVL实质上是电位单值性的体现，即当电路选定实质上是电位单值性的体现，即当电路选定 电位参考点以后，其余各结点都具有一定的电电位参考点以后，其余各结点都具有一定的电 位值。位值。 回路回路 1 回路回路 2 回路回路 3 KVL电压方程电压方程 广义的回路广义的回路 【解解】 列结点列结点 a的的KCL电流方程，有电流方程，有 选择绕行方向，列回路选择绕行方向，列回路1的的KVL 方程方程 解得解得 解得解得 【解解】 根据绕行方向列回路根据绕行方向列回路1的的KVL方程方程 列节点列节点 a的的KCL方程方程 解上面两个方程得解上面两个方程得 电位：电位： 在电路中取任意一结点在电路中取任意一结点o作为参考点作为参考点 ，把，把 由某结点由某结点 a到此参考点的电压到此参考点的电压 结点的电位结点的电位 称为该称为该 。 两点的电位差两点的电位差 电位的计算步骤如下：电位的计算步骤如下： (1) 任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；任选电路中某一点为参考点，设其电位为零； (2) 标出各电流和电压的参考方向；标出各电流和电压的参考方向； (3) 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位