第01章-电路模型与电路定律...ppt

1,绪论,一、目的、任务与研究对象,1、掌握电路的基本理论知识,2、掌握电路的分析方法,3、为后续课程的学习奠定必要的基础。,4、培养实验技能,目的、任务,研究对象：,电路模型和理想元件,2,电路应用举例,1、电力工业（能源、电力、电工制造）,电工理论学科是电力工业主要依靠的技术学科,3,电路应用举例,2、基础工业（运输、铁路、冶金、化工、机械）,电工理论学科是基础工业,必不可少的支持技术,4,电路应用举例,3、高新技术（生物、光学、半导体、卫星、空间站、核弹、导弹等）,电路是高新技术,必不可少的组成部分,5,二、参考书目：,1、电路基本理论狄苏尔.葛守仁著人民教育出版社,2、电路理论基础裴留庆编北京师范大学出版社,3、电路基础陕西机械学院电工原理教研室编机械工业出版社,6,三、学习方法：,1、预习,2、听讲,3、复习、做作业,7,第一章电路模型与电路定律,第一节电路与电路模型,一、电路的分类（按功能）,1、进行能量的传输、分配及转换的电路。如电力系统,2、信号的处理、传输和储存电路。如调谐电路、放大电路。,8,实际电路的组成,由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算放大器、传输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和设备连接而成的电路，称为实际电路。实际器件和设备举例:,9,电容器,电池,晶体管,电阻器,运算放大器,线圈,10,低频信号发生器的内部结构,11,12,二、电路的概念,电源：向电路提供电能或电信号。,负载：在电路中吸收电能或接受电信号。,传输控制器件,电路：为实现某种功能而把电源、负载和传输控制器件进行适当组合的一个整体。,US,RS,R,S,13,三、理想元件,重要假设：当构成电路器件以及电路本身的尺寸远小于电路工作时的电磁波的波长（两个数量级），实际的元件可以看成理想元件。,即：具体条件：L0,则:A(+)、B(-)。,25,2、电压的参考方向,u0,真实方向与参考方向相同，即：图中所示方向；u0吸收功率（负载）2）p01）i0P=-usi0吸收功率，负载状态3）i=0P=0开路状态,52,二、电流源,53,2、伏安关系,伏安特性,54,3、电流源的特性,u=RiR大，u变大R小，u变小,1）、i=is(t)与外电路无关（独立源）2）、电路工作时，流源两端的电压，由外电路决定。,55,4、工作状态,设is01）u0P=-uis0吸收功率，负载状态3）u=0P=0短路状态,56,总结：电压源VS：独立源、负载、开路。电流源CS：独立源、负载、短路。,说明：,2）Cs决不允许开路。,1）Vs决不允许短路！操作时容易出现情况。,57,3、实际的电压源、电流源,58,思考题：,1、当R增大时，I2变不变？R两端的电压会不会变？,2、当R增大时，U2变不变？U1变不变？,59,作业：P2514（a）、（d）、（e)16，6，8,60,第七节受控电源,61,一、为什么要引入受控源？,62,二、受控源的分类,1VCCS（电压控制电流源）,2VCVS（电压控制电压源）,VoltageControlledCurrentSource,63,3CCCS（电流控制电流源）,4CCVS（电流控制电压源）,64,理想受控源：输入端不耗功率，电流源不考虑并联R，串联R在电压源中不考虑。,65,小结点放大电路,+-,+-,66,例：计算独立源和受控源各自发出的功率,三、受控源的特点,67,解：,68,得到：1受控源是有源元件2受控源受控制量摆布，与控制量共存。3受控源与独立源区别受控源是非独立源受控源是反映电路耦合关系的电路模型,69,4受控源和R的区别：受控源为四端，两条支路关系；R为两端，本支路关系受控源耦合的、有源的、能够向外提供能量、电阻性的(即U、I成代数关系)四端元件电阻R:无源的、二端元件,70,步骤：1把受控源视为独立源列方程2化去控制量，求解,四、受控源的计算,71,例1Us=6V，求U=？,+-,+U-,I,2I,I,2I,72,解：设I1如图所示，由KCL（1）对图示回路列KVL（2）由（1）,（2）得,73,例2电路如图所示，求Ix,3A,I,+-,+-,10V,74,解：设I方向如图KCL（1）选回路方向如图KVL（2）由（1）（2）得Ix=1.4A,75,备注：当电路中出现多个控制源作用时，可采用“叠加性”此时电路中的在其他源作用于单独作用时但注意受控源由于不能单独作用，因而不可省。,+-,76,第八节基尔霍夫定律,77,1电荷守恒2能量守恒,一、电路理论的两个公设,78,1支路：一个元件可以构成一个支路。,4网孔：最小的回路。即：在回路内部不另含有支路的回路。,3回路：形成一个闭合路径的支路组合。（支路组合最小组合）,2节点：二条以上支路的连接点。特例,二、名词解释,79,6个支路（branch）4个节点（note）3个网孔（mesh）,2,5,1,3,4,6,i1,i2,i4,i5,i3,i6,80,1定律内容：在集总电路中对于任意节点任意时刻，流出或流入该节点的所有支路电流的代数和为零。,KCL：i=0i流出=i流入规定：流出节点，取“+”；流入节点，取“”,三、基尔霍夫电流定律（KCL）,对上图各个节点列KCL方程，如下：,81,KCL：节点1：i1+i2+i4=0节点2：-i2+i3+i5=0节点3：-i3-i1+i6=0节点4：-i4-i5-i6=0,2物理解释1）是电荷守恒的必然结果2）电流连续性的体现,82,3KCL的推广：广义节点（流出，流入封闭面电流）对于广义节点，KCL仍成立。ia+i1+i3=0-ib+i1+i2=0-ic-i2+i3=0+：-ia-ib-ic=0,a,b,c,ia,ib,ic,i1,i3,i2,83,4备注1）KCL与元件特性无关，仅与电路拓扑（电路内元件的连接）有关。2）KCL与电流的波形无关。前面两A条件：AnyNode,AnyTime3）只适用集中参数电路。,84,练习：图示节点处有四个支路电流，在不同时刻其中三个电流的数值如表中所示。试填写该表所缺各项。,i1,i2,i3,i4,2,2,5,5,-1,-5,-1,-2,-4,0.5,3,-3,1,7,7,实际流出节点的电流,实际流入节点的电流,i1,i2,i3,i4,85,练习：图示节点处有四个支路电流，在不同时刻其中三个电流的数值如表中所示。试填写该表所缺各项。,i1,i2,i3,i4,2,2,5,5,-1,-5,-1,-2,-4,0.5,3,-3,1,7,7,实际流出节点的电流,实际流入节点的电流,86,四、基尔霍夫电压定律（KVL),1定律内容：对于任一集中电路中的任一回路，在任一时刻，沿着该回路的所有支路电压降的代数和为零。KVL：u=0u降=u升,87,KVL：回路1：u1-u2-u3=0回路2：u2-u4+u5=0回路3：u2+u3-u4-u6=0,升-；降+,88,2KVL物理意义1）能量守恒的体现负载消耗能量=电源供给能量2）电位单值性的表现,3备注1）KVL与元件无关，仅与电路拓扑（电路内元件的连接）有关。2）KVL与电压的波形无关。3）KVL适用于线性、非线性、时变、时不变的集中参数电路。,89,练习：图中电压U3的参考极性已确定，若该电路的两个KVL方程为：U1-U2-U3=0；-U2-U3+U5-U6=0试确定U1、U2、U5及U6的极性；能否进一步确定U4的参考极性；若给定U2=10V，U3=5V，U6=-4V，试确定其余各电压。,90,练习：如图所示电路，R1=30，R2=60，R3=10，US=120V。试计算各元件的功