《电路的基本概念》PPT课件.ppt

1,电路与电子技术,北京印刷学院,2,电路分析部分,第1章电路的基本概念,第2章电路的分析方法,第3章正弦交流电路,第4章三相电路,第5章暂态分析,3,模拟电路部分,第6章二极管及整流电路,第7章晶体管及放大电路,第8章反馈放大电路,第9章运算放大电路,4,数字电路部分,第10章组合逻辑电路,第11章时序逻辑电路,5,第1章电路的基本概念,1电路与电路图06,2电路的基本物理量11,3电路元件17,4电路的基本定律36,5电路的工作状态42,6元件的串联与并联45,7电位的计算52,6,第1章电路的基本概念,1电路与电路图,一、电路组成：电源、负载、导线及控制电器电源：负责对电路提供电能负载：将电能转换为其它形式的能量导线及控制电器：传输及分配电能,定义：电流的通路,7,第1章电路的基本概念,二、理想元件,1、定义：只含有一种电路参数的元件，如下图所示的电阻元件R、电感元件L、电容元件C,8,第1章电路的基本概念,2、实际元件的理想化保留元件的主要特性，忽略其次要特性并用理想元件表示的过程称为元件的理想化。一个实际的电感线圈，保留线圈电感及线圈内阻，忽略线圈的匝间等效电容，就可以将实际电感线圈用一个理想电感元件与一个理想电阻元件的串联结构来表示，如下图所示。,9,第1章电路的基本概念,3、电路图名词：支路：无分支的一段电路。按支路中是否有电源，支路分为含源支路与无源支路节点：三条或三条以上支路的联接点回路：由几条支路构成的闭合电路网孔：中间不包含其它支路的回路,定义：由理想电路元件联接成的平面或立体图形即为电路图。,10,第1章电路的基本概念,按照定义，图示电路中包含有6条支路、4个节点、7个回路、3个网孔,11,第1章电路的基本概念,2电路的基本物理量,一、电流强度（简称电流）表示字母：I、i量纲：安培（A）定义式：参考方向：规定电流流动的方向,定义：单位时间内通过导体截面的电量,12,第1章电路的基本概念,二、电压表示字母：U、u量纲：伏特（V）定义式：参考方向：,定义：场力在外电路将单位正电荷从一点移到另一点所作的功,13,第1章电路的基本概念,三、电位表示字母：U、u量纲：伏特（V）定义式：电位参考点：规定的零电位点，用表示。因为电路中两点之间的电压等于两点之间的电位差,定义：电路中任意一点指向电位参考点的电压,14,第1章电路的基本概念,四、电动势表示字母：E、e,定义：电源力在电源内部将单位正电荷从电源负极板移到电源正极板所作的功,15,第1章电路的基本概念,五、电能表示字母：W、w定义式：量纲：焦耳（J）,定义：场力移动正电荷所作的功,16,第1章电路的基本概念,六、电功率表示字母：P、p量纲：瓦特（W）定义式：计算公式：符号规定：电压与电流参考方向一致为正、相反为负,定义：单位时间内电路各部分转换的电能，或电路中能量的转换率,17,第1章电路的基本概念,3电路元件,一、电阻元件表示字母：R、r分类：线性电阻非线性电阻电阻元件中的能量：量纲：欧姆（）,定义：消耗电能的元件,18,第1章电路的基本概念,二、电感元件表示字母：L分类：空心电感（线性）、铁心电感（非线性）本章介绍线性电感实际电感线圈理想电感线圈由右手螺旋定则分别确定磁通与感应电动势的方向,如上图所示。,定义：储存磁场能量的元件,19,第1章电路的基本概念,N匝线圈的感应电动势为公式中：是磁通链由于线圈中磁通的大小与励磁电流的数值有关，所以线圈的感应电动势可以改写为：得到电感量：量纲：亨利（H）,20,第1章电路的基本概念,1、电感元件的电压-电流关系在电感元件中有：得到：则电感电流为:公式中:I0是电流的初始值，如果电感元件原本没有储能，则电流的初始值I0=0。,21,第1章电路的基本概念,2、感应电动势对电流的影响电感元件中的感应电动势对电感电流有影响，如:1）电流增大，di/dt0,eL0，电感线圈将储存的磁能转换为电能补充到电路中以阻碍电流减小；3）电流为恒定直流时，i=I，dI/dt=0,eL=0,线圈对直流短路,22,第1章电路的基本概念,3、电感元件中的能量,23,第1章电路的基本概念,三、电容元件表示字母：C量纲：法拉（F）分类：无极性电容、极性电容无极性电容极性电容电容：电容器极板上的电荷量与极板两端电压的比值,定义：储存电场能量的元件,24,第1章电路的基本概念,1、电压-电流关系电容电压为:式中：U0为电容电压的初始值，如果电容器原本没有储能，则电容电压的初始值U0=0。,25,第1章电路的基本概念,2、电容电压对电流的影响电压增大时，du/dt0，i0，电容元件将电能转换为电场能量储存在电容元件中；电压减小时，du/dt0，i0，电容元件将储存的电场能量转换为电能还给电路；电压恒定时，du/dt=0，i=0，电容元件在直流电路中相当于断路，即电容元件隔直导交。,26,第1章电路的基本概念,3、电容元件中的能量,27,第1章电路的基本概念,四、电压源理想电压源模型理想电压源伏-安特性,1、定义：凡电源两端输出的电压按照某给定规律变化而与其中流过的电流无关，则称其为理想电压源。电源输出电压数值恒定时也称为恒压源。,28,第1章电路的基本概念,2、理想电压源特点：输出电压恒定、输出电流任意,29,第1章电路的基本概念,3、实际电压源实际电压源模型实际电压源伏-安特性4、实际电压源的电压-电流关系,30,第1章电路的基本概念,五、电流源理想电流源模型理想电流源伏-安特性,1、定义：凡电源发出的电流按照某给定规律变化而与电源两端的电压无关，则称其为理想电流源。电源输出电流数值恒定时，也称为恒流源。,31,第1章电路的基本概念,2、理想电流源特点：输出电流恒定、输出电压任意,32,第1章电路的基本概念,3、实际电流源实际电流源模型实际电流源伏-安特性4、实际电流源的电压-电流关系,33,第1章电路的基本概念,六、电源的等效互换1、等效互换：电路模型转换前后，电路端口处对外输出的电压及电流均不发生改变电源的等效互换电压源特性：电流源特性：2、互换条件：,34,第1章电路的基本概念,3、注意电源的等效互换是在实际电源模型中进行的，理想电源之间不能等效互换等效仅是对外电路等效，对电源内部电路，转换前、后的电路并不等效电路中的被求参数支路不能参与互换在电源端口以内，与理想电源相联接并对理想电源的输出参数没有影响的元件，称为多余元件，求解外电路参数时可以将多余元件去处,35,第1章电路的基本概念,例图示电路，已知，将电流源模型转换为电压源模型。原电路图等效电路图解：转换后的电压源内阻为电源电动势为,36,第1章电路的基本概念,4电路的基本定律,一、欧姆定律1、无源支路的欧姆定律规定：电压与电流参考方向一致取正号、电压与电流参考方向相反取负号,37,第1章电路的基本概念,2、含源支路的欧姆定律规定：电源电动势与电流方向一致为正、相反为负；电路端电压与电流方向一致为正、相反为负,38,第1章电路的基本概念,3、回路的欧姆定律规定：回路中各电源电动势的方向与电流方向一致为正，相反为负。在进行电路参数求解时，应注意这时电路的参数均为代数量，其数值有正、有负，同时欧姆定律的三个表示式均为代数运算公式，公式中有相应的正、负号规定。,39,第1章电路的基本概念,二、基尔霍夫定律1、KCL：在电路中，任一时刻、任一节点，流入该节点电流的总和必定等于流出该节点电流的总和KCL：在电路中，任一时刻、任一节点，流过该节点电流的代数和恒为零规定：电流流入节点为正、流出节点为负节点电流定律反映了电荷的连续性，在节点处电荷既不能产生、也不能堆积或消失。,40,第1章电路的基本概念,2、KVL：在电路中，任一时刻、任一回路，沿回路循行一周，各段电压的代数和恒为零规定：分电压方向与回路循行方向一致为正、相反为负KVL：在电路中，任一时刻、任一回路，沿回路循行一周，在循行方向上的电位升之和必定等于电位降之和规定：电源电动势方向与回路循行方向一致为正、相反为负；电流方向与回路循行方向一致为正、相反为负,41,第1章电路的基本概念,例列出图示电路中回路1的回路电压方程解：各支路电流方向及回路循行方向如图，对回路1使用KVL公式由有：由有：,42,第1章电路的基本概念,5电路的工作状态,一、有载工作状态有载工作状态时，电路的参数为：,43,第1章电路的基本概念,二、空载工作状态空载时电路的电流及功率均为零，电压的端电压,44,第1章电路的基本概念,三、短路工作状态电路短路时，负载上没有电压与电流，电源的短路电流电源功，电源将会因过热而损坏,45,第1章电路的基本概念,6元件的串联与并联,一、电阻的串联与并联1、电阻的串联分压公式：,46,第1章电路的基本概念,2、电阻的并联分流公式：,47,第1章电路的基本概念,二、电感元件的串联与并联1、电感元件串联由KVL公式有：得：,48,第1章电路的基本概念,2、电感元件并联由KCL公式：得：,49,第1章电路的基本概念,三、电容元件的串联与并联1、电容元件的串联由KVL公式有：得：,50,第1章电路的基本概念,2、电容元件的并联由KCL公式有：得：,51,第1章电路的基本概念,四、电源的串联与并联1、理想电源的串联理想电压源可以直接以串联方式联接；理想电流源串联时必须满足输出电流相等的条件，否则理想电流源不能以串联方式联接。2、理想电源的并联理想电压源并联时必须满足输出电压相等的条件，否则理想电压源不能以并联方式联接；理想电流源可以直接以并联方式联接。3、实际电源的串联与并