电路窦新第一章PPT课件

1,姓名：赵烨电话：2901552（办）Email:zhaoye114,自我介绍,2,电路分析基础课程建设网,教学资源实验教学网上答疑重点、难点分析作业答案,3,第1章电路模型和电路定律,(circuitmodelandcircuitlaws),1.1电路和电路模型,一.电路：,各种电器元件(电源.开关.负载等)，按一定的方式连接起来，所构成的电流通路。,1.电路的功能：,传送处理及放大信号；,测量及提供电能等。,存贮信息数据；,4,实例,电力系统,音响,5,二.电路模型,各种实际部件都可以用模型来近似表示它的性能。,电池,开关,灯泡,6,1.2电流和电压的参考方向(currentandvoltagereferencedirection),电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链、能量、电功率等。在线性电路分析中人们主要关心的是电流、电压和功率。,一.电流,1.电流产生的必要条件,电路必须是闭合路径。,2.电流的大小及方向,(1)电流大小：单位时间内通过导体截面的电量为电流强度，简称电流。i(t)=dq/dt,(2)电流方向：正电荷移动的方向。,(3)电流的单位:安培(A)1A=1000mA1mA=1000uA,7,3.电流参考方向,参考方向与真实方向的关系,例1.1:,如何表示1A的电流从a点流向b点。,解:,I1,I2,I1=1A,I2=-1A,电流表要串联接入被测量支路,4.电流的测量,8,二.电压,（1)电压大小：单位正电荷从a点移到b点所获得的能量u(t)=dw/dq,1.电压的大小和极性,（2)电压极性：高电位指向低电位，即电压降方向。,(3)电压的单位:伏特（V)1V=1000mV1mV=1000uV,2.电压的参考极性,参考方向与真实方向的关系,9,例1.2:,3.电压的测量,电压表应并联在被测元件两端,如何表示出正电荷由a点移到b点,ab两点间的电压为1V。,解:,U1=1V,U2=-1V,+U1-,-U2+,10,三.关联参考方向,1.关联参考方向,2.非关联参考方向,电流与电压降的参考方向一致,电流与电压降的参考方向相反,关联参考方向,11,1.3电功率和能量,1.功率是单位时间内吸收或产生的能量,(1)功率的大小：,(2)功率的单位：瓦特（w)1w=1000mw1mw=1000w,p=ui,2.根据关联方向判定功率的吸收和产生,关联：,p=-ui,非关联:,12,例1.3：,电压源Ps=-USI=-101=-10W（产生）,电阻元件PR=URI=101=10W,例1.4:在同一个电路中吸收的功率和产生的功率总是平衡的。,PS+PR=0,求各元件的功率。,解:,解:,（吸收）,13,1.4电路元件,电路元件是电路的最基本单元,1.二端元件、,三端元件、,四端元件,无源元件,2.有源元件、,4.时不变元件、,3.线性元件、,非线性元件,时变元件,集总参数元件：,器件的尺寸远小于工作频率所对应的波长,=光速/频率,甚高频：300MHZ:=1m,例：光速=299792458米/秒,14,1.5电阻元件(resistor),电阻元件,一.定义：,在电压和电流取关联参考方向下，在任一时刻它的电压和电流关系服从欧姆定律，则此二端元件为线性电阻。,伏安特性,15,RT碳膜电阻,RJ金属膜电阻,色码电阻,RX线绕电阻,电阻器,16,开关电位器,普通电位器,同轴双联电位器,开关双联电位器,微调电位器,电位器,17,色码电阻,6,7,1,2,3,4,有效数值,0的个数,误差等级,5,0,8,00,=6.8K,5%,10%,18,二.电阻元件的特性,1.耗能的无源元件,2.无记忆元件,3.电阻的单位是欧姆（）,1k=1000；1M=1000k,U=RI关联,4.电导：G=1/R，单位(S)，U=I/G,三.线性电阻的两种特殊情况,不论i多大、u都为零,不论u多大、i都为零,19,例1.5：,PR=UI,五.电阻额定值（工作时不能超过的值）,已知:R=100,P=1w,求：额定值U、I。,解：由(1)式:,U=IR=0.1100=10V,单位：WVA,=I2R,=U2/R(1),四.电阻功率,20,1.6电压源和电流源,一.理想电压源,一个元件在其两端总能保持一定的电压而不论流过的电流为多少。(理想)电压源,1.它的端电压是定值Us或是一定的时间函数us(t),与流过的电流无关。,性质,定义：,2.电压源的电压是由它本身确定，流过它的电流是任意的。,21,伏安特性：(VAR),(电压与电流之间的关系),us,符号：,22,例1.8:,电压源不能短路！,电压源的功率,电压、电流是非关联参考方向,电流（正电荷）由低电位向高电位移动，外力克服电场力作功电源发出功率。,发出功率，起电源作用,23,例1.9:,计算各元件的功率。,解:,吸收,满足：P（产）P（吸）,产生,吸收,24,实际电压源,考虑内阻,伏安特性:,一个好的电压源要求:,实际电压源也不允许短路。因其内阻小，若短路，电流很大，可能烧毁电源。,25,二.理想电流源,一个元件不论其端电压是多少，其输出电流总能保持定值。(理想)电流源,定义：,1.它发出的电流是定值IS,或是一定的时间函数IS(t),与两端的电压无关。,性质：,2.电流源的电流是由它本身确定，它的端电压是任意的,由外电路决定。,符号：,26,伏安特性：(VAR),is,电流源不能开路！,27,例1.10:,计算各元件的功率。,解:,产生10W,产生-10W,满足：P（产）P（吸）,28,实际电流源,考虑内阻,伏安特性:,实际电流源也不允许开路，因内阻大。,一个好的电流源要求,若开路，电压很高，可能烧毁电源。,29,1.7受控电源(非独立源)(controlledsourceordependentsource),电源,独立电源,非独立电源,受控源,它的电压或电流受其他支路的电压或电流来控制,30,一.受控源的分类,根据控制量和被控制量是电压u或电流i，受控源可分四种类型：当被控制量是电压时，用受控电压源表示；当被控制量是电流时，用受控电流源表示。,:电压放大倍数,r:转移电阻,31,二.受控源的特点,g:转移电导,:电流放大倍数,1.受控源是双口元件，由控制支路、受控支路组成。,2.受控源不能独立存在，若控制量为零，输出也为零。,3.控制量改变方向时，受控源输出也改变方向。,4.受控源的功率由受控支路计算。P=I2.U2,32,例:1.11,求：电压u2。,解:,33,1.8基尔霍夫定律(KirchhoffsLaws),一.名词介绍,支路:,节点:,回路:,网孔:,网络:,节点1,节点2,节点3,6个回路,3个网孔,34,二.基尔霍夫电流定律(KCL),1.定义：对于任一集总电路中的任一节点，在任一时刻，流出（或流入）该节点的所有支路电流的代数和为零。,(t)=0,i1,i2,i3,+,_,=0,35,2.KCL适用于节点，也适用于封闭面。,列KCL方程时应注意：,1.先标出所有电流的参考方向；,2.若取流入的电流为正，则流出的电流为负；若取流入的电流为负，则流出的电流为正；,3.定律与元件的性质无关。,例1.12:,节点b:,节点a:,b,a,I1+I2-I3=0,I3-I2-I1=0,a,36,例1.12:,求I4=?,解：根据KCL定律：,I1-I2-I3+I4=0,I4=I2+I3-I1,例1.13:求I=?,I=-1A,I+2-1=0,解：根据KCL定律：,=2+(-3)-5,=-6A,37,三.基尔霍夫电压定律(KVL),1.定义：对于任一电路中的任一回路，在任一时刻，沿着该回路的所有支路电压降的代数和为零。,或：,38,例1.16:,+U5-,求U5的值。,解：先画绕行方向,-U1,+U2,-U6,-U5,+U4,+U3,=0,根据KVL：,电压降,电压升,或：,U2,+U3,+U4,+U6,+U5,=U1,-（2）,+（3）,+（3）,+（-7）,-U5,-（2）,=0,U5=-5V,39,例1.17:,求a、b两点间的电压。,解:(1)沿上边路径,-U1,+U2,U6,+U5,-U4,-U3,Uab=,=-（2）+（3）=1V,Uab=,=(2)+(-5)-(-7)-(3)=1V,电压和路径无关,(2)沿下边路径,40,例1.18：,求(1)电流I;(2)电压Uab。,解：(1)由KVL:,-Us1,+Us2,+U1,+U4,+U3,+U2,=0,U1+U2+U3+U4=US1-US2,I(R1+R2+R3+R4)=US1-US2,(2)右边路经：Uab=US2+U2+U3,左边路经：Uab=-U1+US1-U4,左,右,电压和路径无关,=9.6V,=9.6V,41,例1.19:,求I=?、Uab=?、Ucd=?,解：(1).由KVL:,(10)I=12-8;,10I=4;,I=0.4A,(2).Uab下=2I+8+1I+2I,(3).Ucd=uab+ubd,Uab上=-2I+12-1I-2I,=5I+8,=5(0.4)+8=10V,=12-5(0.4)=10V,=12-5I,=10+(-8)=2V,42,四.KCL