电路的基本概念

第一章电路的基本概念、基本定律与分析方法,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,I,R,Uab,E,+,_,a,b,U,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AB？,电流方向BA？,(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=UI0,若P=UI0,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UabE；,（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,复习：,在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向,（一）参考方向,(1)先假定一个正方向，作为参考方向；,(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；,E,IR,R,UR,a,b,U,（二）电路元件,（1）电阻,（2）电感,u,i,在直流电路中电感相当于短路,（3）电容,在直流电路中电容相当于断路,（3）电压源,理想电压源,实际电压源模型,（4）电流源,理想电流源,实际电流源模型,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UabE时，I0表明方向与图中假设方向一致当UabE时，I0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,即：,或：,克氏