电路第1章电路模型与电定律ppt课件

1、电路分析基础电路分析基础第1章 电路的基本概念 和基本定律 内容提要本章主要介绍电路模型的概念、关联参考方向、功率和能量、集总参数元件、基尔霍夫定律。电路分析基础电路分析基础1.1 电路与电路模型1.3 电路的功率与能量1.4 电阻元件1.5 电压源与电流源1.6 基尔霍夫定律1.7 电位及其计算1.2 电路的基本物理量电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回 电路在现代生活领域随处可见，例如日常生活中常用电路在现代生活领域随处可见，例如日常生活中常用的手电筒、半导体收音机、电力传输、工业自动化控制系的手电筒、半导体收音机、电力传输、工业自动化控制系统、通信系统等各个方面

2、都离不开电路。那么什么是电路？统、通信系统等各个方面都离不开电路。那么什么是电路？给出手电筒照明电路如图所示。给出手电筒照明电路如图所示。如何分析流过小灯泡的电流如何分析流过小灯泡的电流? ?【引例】电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回1.1 电路与电路模型电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回1.1.1 实际电路实际电路：由多种电气元件和器件例如二极管、晶实际电路：由多种电气元件和器件例如二极管、晶体管、运算放大器、变压器、电阻、电容、电感等体管、运算放大器、变压器、电阻、电容、电感等通过导线按照一定的方式连接而成的电流通路。通过导线按照一定

3、的方式连接而成的电流通路。 日光灯照明电路 晶体管放大电路示意图 电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回1.1.2 电路模型电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回1.1.3 集总参数电路集总参数电路：电磁能量在空间传播，如果实际电路集总参数电路：电磁能量在空间传播，如果实际电路的几何尺寸远小于其工作电磁波的波长，可认为送到的几何尺寸远小于其工作电磁波的波长，可认为送到实际电路各处的电磁能量是同时到达的，此时电路尺实际电路各处的电磁能量是同时到达的，此时电路尺寸可忽略不计。寸可忽略不计。集总参数元件：在集总参数电路中能用一个参数或几集总参数元件：在

4、集总参数电路中能用一个参数或几个参数来表征的理想化电路元件。个参数来表征的理想化电路元件。 注意：在任何时刻，流入二端元件的一个端子的电流注意：在任何时刻，流入二端元件的一个端子的电流一定等于从另一端子流出的电流，且两个端子之间的一定等于从另一端子流出的电流，且两个端子之间的电压为单值量。电压为单值量。 电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回1.2 电路的基本物理量 磁链磁链电流电流电压电压电荷电荷电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回1.2.1 电流及其参考方向1.1.电流定义：单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流定义：单位时间内通过导体横截

5、面的电荷量。 tqtidd2.2.电流表达式：电流表达式：3.3.电流的实际方向：电流的实际方向：很难判断电流很难判断电流的实际方向的实际方向电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回4.4.电流的参考方向：任意假定的电流方向。电流的参考方向：任意假定的电流方向。在规定的参考方向下，计算后若在规定的参考方向下，计算后若 i 0 i 0 参考方向与实际方向一参考方向与实际方向一致；致； i 0 i 0 u 0 参考方向与实际方参考方向与实际方向一致；向一致； u 0 u 0 p 0 元件吸收功率；元件吸收功率； p 0 p 0 电源吸收功率，起负载作用；电源吸收功率，起负载作

6、用； P 0 电流源吸收功率，起负载作用；电流源吸收功率，起负载作用； P 0 电流源发出功率，起电源作用。电流源发出功率，起电源作用。 tituPS3.3.理想电流源的功率理想电流源的功率电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回1.6 基尔霍夫定律 古斯塔夫古斯塔夫罗伯特罗伯特基尔霍夫基尔霍夫 （Gustav Robert KirchhoffGustav Robert Kirchhoff，1824 1824 1887 1887 ） 德国物理学家，柏林科学院院士德国物理学家，柏林科学院院士电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回 u 1847年发表的

7、两个电路定律年发表的两个电路定律u（基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律），（基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律），u发展了欧姆定律，对电路理论有重大作用。发展了欧姆定律，对电路理论有重大作用。u 与化学家本生一同开拓出一个新的学科领域与化学家本生一同开拓出一个新的学科领域 u光谱分析，并发现了铯和锶两种元素。光谱分析，并发现了铯和锶两种元素。u 提出热辐射中的基尔霍夫辐射定律，这是辐射提出热辐射中的基尔霍夫辐射定律，这是辐射u 理论的重要基础。理论的重要基础。 基尔霍夫定律，阐明了集总参数电路中与各结点相连基尔霍夫定律，阐明了集总参数电路中与各结点相连的所有支路电流所满足的关系和与各回路相关的

8、所有的所有支路电流所满足的关系和与各回路相关的所有支路电压所满足的关系。基尔霍夫定律是分析集总参支路电压所满足的关系。基尔霍夫定律是分析集总参数电路的重要定律，是电路理论的奠基石。数电路的重要定律，是电路理论的奠基石。 电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回1.6.1 几个基本概念支路支路: :电路中的每个电路中的每个分支。分支。结点：结点：2 2条及条及2 2条以上支条以上支路的连接点。路的连接点。回路：任一闭合路径。回路：任一闭合路径。网孔：最小的回路。网孔：最小的回路。电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回1.6.2 基尔霍夫电流定律基尔霍

9、夫电流定律基尔霍夫电流定律KCLKCL表述为：在集总参数电路表述为：在集总参数电路中，在任一时刻，流入或流出任一结点或封闭面的所中，在任一时刻，流入或流出任一结点或封闭面的所有支路电流的代数和等于零，即有支路电流的代数和等于零，即 KCL实质上是电流连续性的体现，即在任何瞬间，实质上是电流连续性的体现，即在任何瞬间，流入该结点的电流等于流出该结点的电流。流入该结点的电流等于流出该结点的电流。 0i电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回结点结点 0641iii结点结点 结点结点 结点结点 结点结点 0321iii0752iii054ii0763iiiKCL电流方程电流方程

10、电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回广义的结点假想曲面）：广义的结点假想曲面）：0ECBiii0321iii电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回A21IA62IA33IA35I4I6I【例【例1.3】 如图所示直流电路中，知如图所示直流电路中，知，。求电流。求电流和和。，电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回04321IIII0654III对结点对结点a a，根据，根据KCLKCL列出方程，即列出方程，即【解】【解】 对结点对结点b b，根据，根据KCLKCL，有，有代入数据代入数据, ,解得解得代入数据代入数据, ,

11、解得：解得：A14IA26I电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回1.6.3 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律KVLKVL）：在集总参数电路中，在）：在集总参数电路中，在任一时刻沿任一回路，任一瞬时沿该回路绕行一周，任一时刻沿任一回路，任一瞬时沿该回路绕行一周，则该回路的各段支路电压的代数和为零，即则该回路的各段支路电压的代数和为零，即 KVL实质上是电位单值性的体现，即当电路选定电实质上是电位单值性的体现，即当电路选定电位参考点以后，其余各结点都具有一定的电位值。位参考点以后，其余各结点都具有一定的电位值。0u电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基

12、本概念和基本定律返回回路回路1 1 回路回路2 2 回路回路3 3 0631uuu0372uuu01254uuuuKVL电压方程电压方程电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回广义回路广义回路( (开口回路）：开口回路）：213UUU电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-考虑：此电路有多少支路、节点、网孔和回路？考虑：此电路有多少支路、节点、网孔和回路？电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回021 I0121U【解】【解】 列结点列结点a a的的KCLK

13、CL电流方程，有电流方程，有 按绕行方向，列回路按绕行方向，列回路1 1的的KVLKVL方程方程V2U那么那么A3I那么那么【例【例1.4】 如图所示直流电路中，求电流如图所示直流电路中，求电流和电压和电压。IU电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回1.6.4 电路定律在直流电路中的应用【例【例1.5】 试写出下图所示支路电压试写出下图所示支路电压 和支路电流和支路电流 之间的关系。之间的关系。IUSSIIRUUIIRUUSS电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回【例【例1.6】 如图所示直流电路中，求电流如图所示直流电路中，求电流和和。1I2I

14、【解】【解】 根据绕行方向列回路根据绕行方向列回路1 1的的KVLKVL方程方程 0383021II列节点列节点a a的的KCLKCL方程方程 0121 II解上面两个方程得解上面两个方程得 A45. 21IA45. 32I电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回【例【例1.7】 电路如图电路如图a所示，求电流所示，求电流、和电压和电压。、1I2I3I1U2U电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回【解】【解】 设三个回路的绕行参考方向如图设三个回路的绕行参考方向如图b所示。所示。 A51I2AA32102I30I V37V257275221111I

15、IIUV8V22252222212IIU电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回1.7 电位及其计算 二极管的正向伏安特性的电位测量二极管的正向伏安特性的电位测量 o 电位：在电路中取任意一结点电位：在电路中取任意一结点 作为参考点，把作为参考点，把 由某结点由某结点a a到此参考点的电压到此参考点的电压 aoV结点的电位结点的电位 aV称为该称为该 。一般参考点都用接地符号表示。一般参考点都用接地符号表示。 o电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回 晶体管的输入特性的电位测量晶体管的输入特性的电位测量 baabVVU两点的电位差两点的电位差 电位

16、的计算步骤如下：电位的计算步骤如下：(1) (1) 任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；(2) (2) 标出各电流和电压的参考方向；标出各电流和电压的参考方向；(3) (3) 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回 【例【例1.8】 电路如图电路如图a所示，分别设所示，分别设a、b为参考点。为参考点。 试求试求a、b、c、d各点的电位。各点的电位。【解】【解】 根据电位的概念，设根据电位的概念，设a点为参考点如图点为参考点如图b所示。所示。V60V610babUVV80V204cacUVV30V65dadUVV0aV电路分析基础电路分析基础 第1章 电路的基本概念和基本定律返回 设设b b点为参考点如图点为参考点如图c c所示。所示。V0bVV60V610abaUVV140S1cbcUUVV90S2dbdUUV习惯上在电路图中不画出电源，而习惯上在电路图中不画出电源，而是在电源的非接是在电源的非接“地的一端标出地的一端标出其电位的极性及数值，如图其电位的极性及数值，如图d d