第1章 电路的基本概念和基本定律.ppt

第1章电路的基本概念和基本定律 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基尔霍夫定律 1 1 1 2 1 1 1电路的物理量 电流电压电动势 1 1电路的基本概念 电路中物理量的正方向 物理量的方向 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 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基尔霍夫定律1 基尔霍夫电流定律2 基尔霍夫电压定律 注意 用欧姆定律列方程时 一定要在图中标明参考方向 1 2 1欧姆定律 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基尔霍夫定律 基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系 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 1 基尔霍夫电流定律 对任何节点 在任一瞬间 流入节点的电流等于流出该节点的电流 或者说 在任一瞬间 一个节点上电流的代数和为0 基尔霍夫电流定律的依据 电流的连续性原理 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 基尔霍夫电流定律的扩展 I 二 基尔霍夫电压定律 KVL 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 即 或