电路的基本概念基本定律.ppt

1 1 第1章电路的基本概念和基本定律 1 2 1 1电路与电路模型 1 电源 供应电能的设备 一 电路的组成 3 中间环节 连接电源和负载 2 负载 用电设备 导线 开关 熔断器和测量用仪表等 1 3 1 电能的传输 分配和转换 强电系统 例如 电力系统 发电机 升压变压器 输电线 降压变压器 负载2 信号的传递和处理 弱电系统 例如 信号处理系统 话筒 放大器 扬声器 二 电路的作用 1 4 三 实际电路与电路模型 实际电路 电路模型 将实际电路器件用具有某种性能的理想电路元件或它们的组合表示 由这些理想电路元件或它们的组合组成的电路称为原电路的模型 1 5 伏安特性 i 理想电路元件 1 电阻R单位 k M 线性电阻 非线性电阻 1 6 L Const 线性电感 空心电感 当线圈流过电流i时 将产生磁通 磁通通过每匝线圈 如果线圈有N匝 则电感元件的参数L称为电感或自感 2 电感L 单位 H mH H 理想电路元件 1 7 伏安特性 2 电感L 单位 H mH H 理想电路元件 1 8 3 电容C 单位 F F pF 理想电路元件 1 9 理想电路元件 1 10 1 2电压 电流及其参考方向 一 为什么要判断电路中物理量方向 确定电路的状态 1 11 二 电路中物理量的实际正方向 1 12 三 电路中物理量方向的表示方法 E I Uab Ro R 电动势E 箭头或符号 电流I 箭头 电压U 箭头或符号 1 13 四 电路分析中的假设正方向的应用 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 1 14 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 则实际方向与参考方向一致 若计算结果为负 则实际方向与参考方向相反 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 1 15 3 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 即关联参考方向 1 欧姆定律U I R仅适用于假设正方向一致的情况 2 在解题过程中 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 1 16 1 3电路的功率 在一个电路中 电源产生的功率和负载取用的功率以及电源内阻上所消耗的功率是平衡的 功率是单位时间电流做功的大小p uiu i参考方向一致的情况下 如果计算结果若p 0 说明元件是耗能的 是负载若p 0 说明元件是产生电能的 是电源 1 17 1 4基尔霍夫定律 用来描述电路中各部分电压或各支路电流间的关系 其中包括电流定律 KCL 和电压定律 KVL 一 基尔霍夫电流定律 KCL 二 基尔霍夫电压定律 KVL 三 应用举例 1 18 一 基尔霍夫电流定律 KCL 对任何节点 在任一瞬间 流入节点的电流等于流出节点的电流 或者说 在任一瞬间 一个节点上电流的代数和为0 1 19 例 或 电流定律还可以推广应用到电路的任意封闭面 I1 I2 I3KCL的推广定理 1 20 讨论题 I 0 I 二 基尔霍夫电压定律 KVL 1 21 例如回路a d c a 1 22 基尔霍夫电压定律 KVL 的推广定理 KVL可以推广应用到假想回路 开口电路 即Uab E IR 求 Uab 解 例 1 23 已知 E 2V R 1 问 当端电压Uab分别为3V和1V时 IR 三 基尔霍夫定律应用举例 解 1 假定电路中物理量的正方向如图所示 2 列电路方程 UR Uab E Uab UR E 例 1 24 注意 KCL KVL是电路结构的约束 与电路元件的性质无关 1 25 1 5有源电路元件 一 理想电压源 二 理想电流源 理想电压源的端电压恒定 而流过的电流由外电路所决定 理想电流源的输出电流恒定 而端电压由外电路所决定 1 26 三 实际的电源元件及模型 实际的电压源模型由理想电压源及电阻串联表示 实际的电压源模型 实际的电流源模型 实际的电流源模型由理想电流源及电阻并联表示 1 27 四 实际电源间的等效互换 等效互换的概念 对外的电压电流相等 1 28 等效变换的注意事项 1 等效 是指 对外 等效对内不等效 2 注意转换前后E与Is的方向 3 恒压源和恒流源不能等效互换 4 进行电路计算时 恒压源串电阻可以化为恒流源并联电阻 反之也可以 两者之间均可等效变换 1 29 应用举例 R5 1 30 应用举例 1 31 应用举例 1 32 1 33 1 6电路的基本状态和电气设备的额定值 一 电路的基本状态1 有载工作状态2 开路 空载 状态3 短路状态 1 34 P PE P 外特性 功率平衡式 UI EI ROI2 在一个电路中 电源产生的功率和负载取用的功率以及内阻上所消耗的功率是平衡的 1 有载工作状态 1 35 2 开路 空载 开路电压就是电源电动势 1 36 3 短路 严重事故 应加保护措施 1 37 1 额定值用下标 N 表示 如UN IN PN等 2 当电压相同时 负载指功率大小 不是指电阻大小 满载指I IN欠载指IIN 长时间不允许 经济 可靠 寿命长 利用率低 二 电气设备的额定值 对电源来说 1 38 本章小结 一 正方向 等效 额定值概念 二 电路的三种状态 各自U I P的特征 三 电压源 电流源特性及其等效变换