大学电路课件第一章节.ppt

课程的性质和任务,2、提高独立分析问题和解决问题的能力；,3、为后续课程奠定必要的基础；,4、培养实验技能。,目的、任务,1、掌握电路的基本理论、基本分析方法；,电路是自动化学院等专业的一门主要技术基础课，也是研究电路理论的入门课程。,电路应用举例,1、电力工业（能源、电力、电工制造）,电工理论学科是电力工业主要依靠的技术学科,电路应用举例,2、基础工业（运输、铁路、冶金、化工、机械）,必不可少的支持技术,电工理论学科是基础工业,电路应用举例,3、高新技术 （生物、光学、半导体、卫星、空间站、核弹、导弹等）,电路是高新技术,必不可少的组成部分,参考书目,3、电路原理江泽佳主编；,1 、电路 邱关源主编，第5版;,2、电路分析基础李翰逊编；,学习方法,1、预习,2、听讲、提问题、回答问题,3、复习、做作业（每次23题）,考试方法,卷面90%+平时成绩10%,第一章 电路模型和电路定律,一. 实际电路的组成,1-1电路和电路模型,由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算放大器、传输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和设备连接而成的电路，称为实际电路。实际器件和设备举例:,电容器,电池,晶体管,电阻器,运算放大器,线圈,低频信号发生器的内部结构,(a)实际电路,(b)电路模型,2. 负载：吸收电能或接受电信号的装置或器件,3. 传输控制器件：如开关、大型电台的中心控制室,1. 电源：向外提供电能或电信号的装置或器件,1. 理想元件：具有某种确定的电或磁性质的 假想元件，每一种理想元件只表示一种电或磁现 象，具有精确定义或数学模型。,二、电路模型,电磁现象 理想元件 数学模型 定义式,例:线圈的几种电路模型,三.集中参数电路(Lumped parameter curcuit),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)集中参数电路：满足d条件的电路。 电力系统：f = 50Hz = c/f = 6000km (2)分布参数电路：不满足d条件的电路。 说明： 电路（1）只主要讨论集中参数电路, 简称为电路。,2. 电路模型：由理想元件按一定方式联接而成。,1-2 电流和电压及参考方向,一. 电流,1. 电荷,正电荷(质子带正电荷),负电荷(电子带负电荷),电荷量：电荷的多少。 符号: q 单位：库仑C,2. 电流的定义及单位,形成：带电粒子的定向运动, 电流强度（简称电流）：,单位间内穿过导体或半导体横截面的电量的代数和。,变动电流：大小和方向随时间而变化,恒定电流（简称直流）：大小和方向不随时间而变 化，用符号I表示。,方向：,a 电流的实际方向（真实方向）：正电荷运动的方向,电荷总的流向，是标量（代数量）,问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中电流 的实际方向，电路如何求解？,2）计算结果,iR0: 电流的真实方向与参考方向相同 iR0 电流的真实方向与参考方向相反, 参考方向可任意假定。, 电路中只标参考方向，而不标真实方向。,由欧姆定律,真实方向同参考方向,例：,- -10V +,真实方向与参考方向相反,2、电压U,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。,1、 电位,单位正电荷q 从电路中一点移至参考点（0）时电场力做功的大小。,实际电压方向,电位真正降低的方向。,二、电压,参考方向：假定的正方向,单位,V (伏)、kV、mV、V,3. 电压和电流的关联方向:电流和电压参考方向规定为一致.,1-3 电功率,1.定义：单位时间内电路各部分所取用或发出的电能,功率的单位：W (瓦) (Watt，瓦特),能量的单位：J (焦) (Joule，焦耳),2. 电路吸收或发出功率的判断,u, i 取关联参考方向,P=ui 表示元件吸收的功率,P0 吸收正功率 (实际吸收),P0 吸收负功率 (实际发出),P = ui 表示元件发出的功率,P0 发出正功率 (实际发出),P0 发出负功率 (实际吸收),u, i 取非关联参考方向,3、功率守恒原理,+ U -,+ -,+ -,作业：1-1；1-3,例,求图示电路中各方框所代表的元件吸收或产生的功率。,已知： U1=1V, U2= -3V，U3=8V, U4= -4V, U5=7V, U6= -3V，I1=2A, I2=1A,，I3= -1A,解,对一完整的电路，满足：发出的功率吸收的功率,注意,电路定律,欧姆定律, 1-4 电路元件,元件约束：每一个元件上电压、电流的关系,拓扑约束：反映电路的连接,常用的各种二端电阻器件,电阻器,晶体二极管,说明：,线性电阻,非线性电阻,1-5 电压源和电流源,1 定义：若一二端元件，无论 其中电流值如何变化，其两端电压始 终保持为一确定的时间函数us(t),则称 此二端元件为电压源。,一电压源,伏安特性：,2特性,无论电压源电流如何变化，电压总为给定值us(t),并联于理想电压源各支路电流、功率，可分别计算，互不影响,+ -,+ -,+ -,例,计算图示电路各元件的功率,解,发出,吸收,吸收,满足：P（发）P（吸）,二电流源,1定义：若一二端元件，无论端电压值如何，其电流始终保持为一确定的时间函数is(t),则称此二端元件为电流源。,实际电流源的例子-光电池,2 特性, 与电流源串联的各元件，可分别计算，互不影响, 输出电流不受外电路影响，两端电压由外电路定, 电流源不能开路,例,计算图示电路各元件的功率,解,发出,发出,满足：P（发）P（吸）,解,例3,求电流 I,解,解: 由广义节点知: I=0,作业：1-4，1-5(b,c),二定义：如某电源向外提供的电压或电流受电路中其它电压或电流控制，该电源称为受控电源（简称受控源）,一引言,说明：,三. 理想受控源分类,2有源元件，但不是激励,3.耦合元件,1 被控量与控制量共存亡,四. 特点,4.静态元件,解：,讨论： 负号（与u0参考方向的选择有关） 耦合元件,五.分析方法 1.受控源可以独立源一样进行等效交换; 2、列方程时,受控源同独立源一样处理,1-7 基尔霍夫定律, 支路(branch),分支：流过同一电流的网络分支（3）,元件：一个两端元件为一条支路（5）,节点(node )：两个或两个以上支路的连接点（A,B,C,D）, 回路(loop )：电路中任一闭合的路径（ABCD,ABD,BCD）, 网孔(mesh )：内部没有支路的回路（ABD）,1定义名词,例： 节点a的KCL方程为,2基尔霍夫电流定律(Kirchhoffs Current Law),定律内容：对于集中参数电路中的任一节点，在任一时刻，流入（或流出）该节点的所有支路的电流的代数和为零。, 图中各电流方向为参考方向，而各电流值可为正或负。, 物理性质：电荷守恒定律的体现, 特点：,a. KCL由电路的连接方式定，而与元件性质无关。,b. 与电流的变化规律无关（直流 ,变动电流均适用）,c. 只适用集中参数电路,d. 可列出的独立方程数为n-1，n是电路中的节点数,e. 推广：KCL适用于封闭面（广义节点）,例,三式相加得：,3. 基尔霍夫电压定律(Kirchhoffs Voltage Law),定律内容：对于集中参数电路中的任一回路，在任一时刻，沿着该回路的任一绕行方向，回路中所有支路电压的代数和为零。,例：从a点出发，沿abcda回路绕行一周，写出KVL方程,说明：