电路的基本概念定律及方法.ppt

欢迎学习 电工技术 1 掌握电路的基本原理及分析方法 为学习电子技术打下基础 2 学习交流电路的基本原理 掌握正确及安全用电方法 培养工作技能 3 学习电动机的基本原理和控制技术 4 通过实验 学习各种实验室常规电子仪器的使用方法 锻炼电工方面的动手能力 电路的基本概念 定律和分析方法 第一章 电路的基本概念与定律1 1 1电路中的物理量1 1 2电路元件1 1 基尔霍夫定律 1 1 1 2 电路的分析方法1 2 1支路电流法 本课作业 1 1 C 1 2 a b 1 61 8 a 1 10用电源模型的等效互换原理1 12用支路电流法英1题 1 1 1电路中的物理量 电流电压电动势 电路中物理量的正方向 物理量的正方向 物理量的实际正方向 物理量正方向的表示方法 物理量正方向的表示方法 电压的正方向箭头和正负号是等价的 只用其中之一 电路分析中的假设正方向 参考方向 问题的提出 在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向 电路如何求解 电流方向A B 电流方向B A U1 A B R U2 IR 1 在解题前先设定一个正方向 作为参考方向 解决方法 3 根据计算结果确定实际方向 若计算结果为正 则实际方向与假设方向一致 若计算结果为负 则实际方向与假设方向相反 2 根据电路的定律 定理 列出物理量间相互关系的代数表达式 规定正方向的情况下欧姆定律的写法 I与U的方向一致 U IR I与U的方向相反 U IR 规定正方向的情况下电功率的写法 功率的概念 设电路任意两点间的电压为U 流入此部分电路的电流为I 则这部分电路消耗的功率为 电压电流正方向一致 规定正方向的情况下电功率的写法 电压电流正方向相反 P UI 吸收功率或消耗功率 起负载作用 若P 0 输出功率 起电源作用 若P 0 电阻消耗功率肯定为正 电源的功率可能为正 吸收功率 也可能为负 输出功率 功率有正负 电源的功率 P UI P UI 电压电流正方向不一致 电压电流正方向一致 含源网络的功率 当计算的P 0时 则说明U I的实际方向一致 此部分电路消耗电功率 为负载 所以 从P的 或 可以区分器件的性质 或是电源 或是负载 结论 在进行功率计算时 如果假设U I正方向一致 当计算的P 0时 则说明U I的实际方向相反 此部分电路发出电功率 为电源 伏 安特性 线性电阻 非线性电阻 一 无源元件 1 1 2电路元件 2 电感L 单位 H mH H 单位电流产生的磁链 电感中电流 电压的关系 3 电容C 单位电压下存储的电荷 单位 F F pF 电容符号 有极性 无极性 电容上电流 电压的关系 无源元件小结 理想元件的特性 u与i的关系 L C R U为直流电压时 以上电路等效为 注意L C在不同电路中的作用 1 电压源 二 有源元件 主要讲有源元件中的两种电源 电压源和电流源 理想电压源 恒压源 特点 1 无论负载电阻如何变化 输出电压不变 2 电源中的电流由外电路决定 输出功率可以无穷大 恒压源中的电流由外电路决定 设 U 10V 当R1 R2同时接入时 I 10A 例 RS越大斜率越大 电压源模型 伏安特性 U US IRS 当RS 0时 电压源模型就变成恒压源模型 由理想电压源串联一个电阻组成 RS称为电源的内阻或输出电阻 理想电流源 恒流源 特点 1 输出电流不变 其值恒等于电流源电流IS 2 输出电压由外电路决定 2 电流源 恒流源两端电压由外电路决定 设 IS 1A 电流源模型 I IS Uab RS 由理想电流源并联一个电阻组成 当内阻RS 时 电流源模型就变成恒流源模型 恒压源与恒流源特性比较 Uab的大小 方向均为恒定 外电路负载对Uab无影响 I的大小 方向均为恒定 外电路负载对I无影响 输出电流I可变 I的大小 方向均由外电路决定 端电压Uab可变 Uab的大小 方向均由外电路决定 3 两种电源模型的等效互换 等效互换的条件 当接有同样的负载时 对外的电压电流相等 I I Uab Uab 即 等效互换公式 Uab U IRS U ISRS RS RS 例 电压源与电流源的等效互换举例 5A 10V 2 5A 2 5A 2 10V IS U RS 等效变换的注意事项 IS US RSRS RS 注意转换前后US与Is的方向 2 4 进行电路计算时 恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效变换 RS和RS 不一定是电源内阻 应用举例 接上页 R1 R3 Is R2 R5 R4 I3 I1 I 接上页 IS R5 R4 I R1 R2 R3 I1 I3 代入数值计算 已知 U1 12V U3 16V R1 2 R2 4 R3 4 R4 4 R5 5 IS 3A解得 I 0 2A 负号表示实际方向与假设方向相反 I4 IS I 3 0 2 2 8A UR4 I4R4 2 8 4 11 2V P IUR4 0 2 11 2 2 24W负号表示输出功率 R4 4 IS 3AI 0 2A PIS 33 6W 1 1 3基尔霍夫定律 克希荷夫定律 克氏定律 用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系 其中包括克氏电流定律和克氏电压定律两个定律 名词注释 支路 共3条 回路 共3个 节点 a b 共2个 例 例 支路 共 条 回路 共 个 节点 共 个 6条 4个 独立回路 个 3个 有几个网眼就有几个独立回路 一 克氏电流定律 对任何节点 在任一瞬间 流入节点的电流之和等于由节点流出的电流之和 或者说 在任一瞬间 一个节点上电流的代数和为0 克氏电流定律的依据 电流的连续性 例 或 流入为正流出为负 电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面 I1 I2 I3 I 0 克氏电流定律的扩展 I 广义节点 二 克氏电压定律 对电路中的任一回路 沿任意循行方向转一周 其电位降等于电位升 或 电压的代数和为0 例如 回路 1 即 对回路 2 对回路 3 第3个方程不独立 电位降为正电位升为负 关于独立方程式的讨论 问题的提出 在用克氏电流定律或电压定律列方程时 究竟可以列出多少个独立的方程 分析以下电路中应列几个电流方程 几个电压方程 克氏电流方程 节点a 节点b 独立方程只有1个 克氏电压方程 独立方程只有2个 设 电路中有N个节点 B个支路 N 2 B 3 小结 未知数 各支路电流 解题思路 根据克氏定律 列节点电流和回路电压方程 然后联立求解 解题步骤 1 对每一支路假设一未知电流 I1 I6 4 解联立方程组 例1 节点a 列电流方程 节点c 节点b 节点d b a c d 取其中三个方程 列电压方程 b a c d 结果可能有正负 是否能少列一个方程 N 4B 6 R6 a I3s I3 例2 电流方程 支路电流未知数共5个 I3为已知 支路中含有恒流源的情况 电压方程 此方程不要 支路电流法小结 解题步骤 结论与引申 1 2 对每一支路假设一未知电流 1 假设未知数时 正方向可任意选择 对每个节点有 1 未知数 B 4 解联立方程组 根据未知数的正负决定电流的实