电工与电子技术1电路的基本原理.ppt

第一章电路的基本概念和基本定律 电路的基本概念和基本定律 第一章 电路的基本概念1 1 1电路中的物理量1 1 2电路元件电路的基本定律1 2 1欧姆定律1 2 2克希荷夫定律 1 1 1 2 1 1电路的基本概念 1 1 1电路的物理量1 1 2电路元件 一 无源元件 二 有源元件 1 1 1电路的物理量 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 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 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 例 已知 E 2V R 1 问 当U分别为3V和1V时 IR 4 为了避免列方程时出错 习惯上把I与U的方向按相同方向假设 1 方程式U I R仅适用于假设正方向一致的情况 2 实际方向 是物理中规定的 而 假设正方向 则是人们在进行电路分析计算时 任意假设的 3 在以后的解题过程中 注意一定要先假定 正方向 即在图中表明物理量的参考方向 然后再列方程计算 缺少 参考方向 的物理量是无意义的 提示 例 电功率 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 在U I正方向选择一致的前提下 吸收功率 负载 发出功率 电源 若P UI 0 若P UI 0 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 电感和结构参数的关系 电感是一种储能元件 储存的磁场能量为 电感的储能 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 电容和结构参数的关系 电容的储能 电容是一种储能元件 储存的电场能量为 无源元件小结 理想元件的特性 u与i的关系 L C R 实际元件的特性可以用若干理想元件来表示 参数的影响和电路的工作条件有关 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 伏安特性 电压源模型 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 RO 0时的电压源 特点 1 输出电压不变 其值恒等于电动势 即Uab E 2 电源中的电流由外电路决定 恒压源中的电流由外电路决定 设 E 10V 当R1R2同时接入时 I 10A 例 恒压源特性中不变的是 E 恒压源特性中变化的是 I 会引起I的变化 外电路的改变 I的变化可能是 的变化 或者是 的变化 大小 方向 I 恒压源特性小结 E Uab a b R 2 电流源 电流源模型 理想电流源 恒流源 RO 时的电流源 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 恒流源两端电压由外电路决定 设 IS 1A 恒流源特性小结 恒流源特性中不变的是 Is 恒流源特性中变化的是 Uab 会引起Uab的变化 外电路的改变 Uab的变化可能是 的变化 或者是 的变化 大小 方向 理想恒流源两端可否被短路 恒流源举例 当Ib确定后 Ic就基本确定了 在IC基本恒定的范围内 Ic可视为恒流源 电路元件的抽象 c e b Ib E 晶体三极管 Uce Ic I E R a b Uab Is 原则 Is不能变 E不能变 电压源中的电流I IS 恒流源两端的电压 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 两种电源的等效互换 等效互换的条件 对外的电压电流相等 I I Uab Uab 即 等效互换公式 则 等效变换的注意事项 注意转换前后E与Is的方向 2 不存在 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 RO和RO 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 1 2 1欧姆定律1 2 2克希荷夫定律 一 克氏电流定律 二 克氏电压定律 注意 用欧姆定律列方程时 一定要在图中标明正方向 欧姆定律 1 2 1 广义欧姆定律 支路中含有电动势时的欧姆定律 当Uab E时 I 0表明方向与图中假设方向一致当Uab E时 I 0表明方向与图中假设方向相反 1 2 2克希荷夫氏定律 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 其中包括克氏电流和克氏电压两个定律 名词注释 支路 ab ad 共6条 回路 abda bcdb 共7个 节点 a b 共4个 例 一 克氏电流定律 对任何节点 在任一瞬间 流入节点的电流等于由节点流出的电流 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 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 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 其电位升等于电位降 或 电压的代数和为0 例如 回路a d c a