电工技术第一章

1、第第1 1章章 电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基本定律 电路的基本概念电路的基本概念1.11.21.3理想电路元件理想电路元件基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.参考方向、（非参考方向、（非 ）关联参考方向）关联参考方向 重点重点： 难点难点：2.理想电路元件及元件伏安特性（理想电路元件及元件伏安特性（VCR）3.基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.参考方向的理解参考方向的理解2.基尔霍夫两大定律的灵活应用基尔霍夫两大定律的灵活应用1.1电路的基本概念电路的基本概念1. 实际电路的组成及作用实际电路的组成及作用 实际电路是由电气器件和电气设备用导线相互实际电路是由电气器件和电气设备用导线相互连接，为

2、实现某种功能而构成的电流通路。连接，为实现某种功能而构成的电流通路。实际电路的作用实际电路的作用 (1) (1) 实现电能的传输、分配与转换。实现电能的传输、分配与转换。 (2) (2) 实现信息的传递、控制与处理。实现信息的传递、控制与处理。1.1 电路的基本概念电路的基本概念实际电路的组成实际电路的组成电源电源负载负载中间环节中间环节电源电源 激励（源）激励（源） 输入输入 产生产生电流和电压电流和电压响应响应输出输出说明说明1.1 电路的基本概念电路的基本概念1.1 电路的基本概念电路的基本概念2. 理想电路元件理想电路元件实际的电气器件工作时产生的电磁现象比较复杂；实际的电气器件工作时

3、产生的电磁现象比较复杂； 理想电路元件是对实际电路元件的科学抽象和概括；理想电路元件是对实际电路元件的科学抽象和概括；实际上是一种数学模型，用国家规定的标准符号表示。实际上是一种数学模型，用国家规定的标准符号表示。 基本的理想电路元件具有一种确定电磁性质基本的理想电路元件具有一种确定电磁性质电阻元件：电阻元件：表示消耗电能的元件表示消耗电能的元件电感元件：电感元件：表示产生磁场表示产生磁场，储存磁场能量的元件储存磁场能量的元件电容元件：电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件表示产生电场，储存电场能量的元件电压源和电流源：电压源和电流源：提供电压、电流的元件提供电压、电流的元件受控源：受控源

4、：表示某一处电压电流控制另一处的电磁现象表示某一处电压电流控制另一处的电磁现象1.1 电路的基本概念电路的基本概念1.1 电路的基本概念电路的基本概念3. 电路模型电路模型 电路模型电路模型：由由理想电路元件理想电路元件构成的模型，用于分构成的模型，用于分析计算的析计算的电路图形电路图形。 电路模型电路模型 对于一个实际电路，将实际电气器件用理想电路对于一个实际电路，将实际电气器件用理想电路元件替代，得到的可用电路符号表示的模型，称之元件替代，得到的可用电路符号表示的模型，称之为电路模型或电路图。为电路模型或电路图。l 具有相同主要电磁性能的实际电路部件，具有相同主要电磁性能的实际电路部件，

5、在在一定条件下可用同一电路模型表示。一定条件下可用同一电路模型表示。l 同一实际电路部件在不同的条件下，其电路模同一实际电路部件在不同的条件下，其电路模型可以不同。型可以不同。l 一个实际电路若能用对应的电路模型表示进而分一个实际电路若能用对应的电路模型表示进而分析，必须满足集总化条件。析，必须满足集总化条件。ll -实际电路的最大尺寸实际电路的最大尺寸-工作频率对应的波长工作频率对应的波长1.1 电路的基本概念电路的基本概念注意注意1.1 电路的基本概念电路的基本概念4. 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向电流的定义与实际方向电流的定义与实际方向 规定：规定：正电荷移动的方向为电流实际

6、方向。正电荷移动的方向为电流实际方向。tqidd定义：定义：单位时间内通过导体横截面的电荷量。单位时间内通过导体横截面的电荷量。 实际方向实际方向只有两种可能只有两种可能电压的定义与实际方向电压的定义与实际方向 定义：定义：在数值上等于电场力把单位正电荷从在数值上等于电场力把单位正电荷从A点点移动到移动到B点所做的功，或等于两点之间的电位之差。点所做的功，或等于两点之间的电位之差。 规定：规定：高电位指向低电位的方向，即电位真正降高电位指向低电位的方向，即电位真正降低的方向为电压实际方向。低的方向为电压实际方向。实际方向实际方向只有两种可能只有两种可能qWudd1.1 电路的基本概念电路的基本

7、概念电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向 复杂电路的实际方向不易判断；复杂电路的实际方向不易判断；正弦交流激励时，电路中的电压和电流随时间变化。正弦交流激励时，电路中的电压和电流随时间变化。参考方向参考方向是任意指定的电压（电流）方向是任意指定的电压（电流）方向。（1 1）电流的参考方向）电流的参考方向 i 0i 0u 0 元件吸收功率元件吸收功率p0 元件吸收功率元件吸收功率p0, 电容吸收功率，电容吸收功率，电容充电；电容充电； p 0吸收功率，充当负载吸收功率，充当负载;p0发出功率，起电源作用。发出功率，起电源作用。1.2 理想电路元件理想电路元件（4）实际电压源模型）实际电压源模

8、型注意：实际电压源不允许短路。注意：实际电压源不允许短路。1.2 理想电路元件理想电路元件电流源电流源 (1) 定义、符号定义、符号设流过电流源的电流为设流过电流源的电流为i(t), 则定义可简述为：则定义可简述为：utii(t)S对于任意对于任意 , )( 不论外电路如何，端电流与其端电压不论外电路如何，端电流与其端电压 无关，无关，端电流总能保持给定值或一定的时间函数的元件端电流总能保持给定值或一定的时间函数的元件 其两端的电压受外电路的影响。其两端的电压受外电路的影响。（2）电流源的电压、电流关系（）电流源的电压、电流关系（VCR） 电流源的电流由其本身决定，与外电路无关电流源的电流由其

9、本身决定，与外电路无关;utii(t)S对于任意对于任意 , )( (3) 电流源的功率电流源的功率对于电流源，一般取非关联参考方向对于电流源，一般取非关联参考方向suip1.2 理想电路元件理想电路元件（4）实际电流源模型）实际电流源模型 实际电流源不允许开路。实际电流源不允许开路。 因其内阻大，若开路，电压很大，可能烧毁电源。因其内阻大，若开路，电压很大，可能烧毁电源。 实际电流源向外提供电流时，总小于电流源电流。实际电流源向外提供电流时，总小于电流源电流。1.2 理想电路元件理想电路元件1.2 理想电路元件理想电路元件5. 受控源受控源电路中的受控现象电路中的受控现象ic=b b ibd

10、oAuu A +同相输入端反相输入端uouu+iCui+iB+VBBRb+VCCRcuCEuo基本共射极放大电路基本共射极放大电路1.2 理想电路元件理想电路元件常用电路符号常用电路符号+受控电压源受控电压源受控源的定义受控源的定义受控电流源受控电流源 电压或电流电压或电流不是给定的时间函数，而是受电路中不是给定的时间函数，而是受电路中某处的某处的电压电压(或电流或电流)控制的电源，称受控（电）源。控制的电源，称受控（电）源。被控量被控量控制量控制量1.2 理想电路元件理想电路元件受控源的分类和符号受控源的分类和符号VCVS CCVS VCCS CCCS 根据控制量和被控制量是电压根据控制量和

11、被控制量是电压u 或电流或电流i，受控源，受控源可分可分四种类型：四种类型：1.2 理想电路元件理想电路元件受控源与独立源的比较受控源与独立源的比较 独立源是给定的、独立的，而受控源由控制独立源是给定的、独立的，而受控源由控制量决定。量决定。 独立源独立源起起“激励激励”作用，而作用，而受控源受控源是反映电路是反映电路中某处的电压或电流对另一处的中某处的电压或电流对另一处的电压或电流电压或电流的的控制关系控制关系。受控源的处理方式受控源的处理方式 受控源的控制量一般不能消失受控源的控制量一般不能消失。 一般情况下，可先当独立源处理；一般情况下，可先当独立源处理；例例1-2：图示电路中，电流源：

12、图示电路中，电流源A2siS2g，VCCS的控制系数的控制系数，求，求u。解：解：V1051siuV40102221guu1.2 理想电路元件理想电路元件n1848年，总结了集总参数年，总结了集总参数电路的基本规律，提出电路的基本规律，提出：n基尔霍夫电流定律，基尔霍夫电流定律， 简称简称 KCL；n基尔霍夫电压定律，基尔霍夫电压定律， 简称简称KVL；基尔霍夫基尔霍夫(克希荷夫）克希荷夫） (Kirchhoff)1824 1887 德国物理学家德国物理学家柏林科学院院士柏林科学院院士 被称为被称为“电路求解大师电路求解大师”1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1. 几个概念几个概念支路：支路：每

13、一个二端元件称为一条支路。每一个二端元件称为一条支路。结点结点：支路的连接点。：支路的连接点。b=6n=4 回路回路：由支路构成的闭合路径。：由支路构成的闭合路径。1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律2. 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL） 集总参数电路中，任意时刻，任意结点上的所有集总参数电路中，任意时刻，任意结点上的所有支路电流的支路电流的代数和代数和为零。为零。流出流出该结点的支路电流该结点的支路电流取取“+ +”号号, ,否则取否则取“-”-”号。号。mti1b0)( 出出入入iior 规定：规定：对结点对结点和结点和结点应用应用KCL定律，可得：定律，可得： 0321+iii0

14、543+iii321iii+543iii+或或uKCL实质：电荷守恒和电流连续性。实质：电荷守恒和电流连续性。1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律u广义广义KCL定律定律包含几个结点的闭合面包含几个结点的闭合面KCL对广义结点同样适用对广义结点同样适用广义结点广义结点0321III1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律3.基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL） 在集总参数电路中，任意时刻，任一回路中，在集总参数电路中，任意时刻，任一回路中，所有支路电压的代数和等于零。所有支路电压的代数和等于零。规定规定 支路电压的参考方向与回路方向支路电压的参考方向与回路方向一致取

15、一致取“+”+”号号， 否则取否则取“-”-”号。号。 0)(tu1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律l KVL的实质：电压与路径无关（能量守恒）。的实质：电压与路径无关（能量守恒）。06432+uuuu6243uuuu+l 对于一个假想的回路，对于一个假想的回路，KVL仍然成立。仍然成立。 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律试写出实际电压源的端口试写出实际电压源的端口VCR 。0+ssuuiRiRuussKCL、KVL的进一步说明：的进一步说明：KCL是对支路电流的线性约束，是对支路电流的线性约束，KVL是对支路电是对支路电压的线性约束。压的线性约束。KCL、KVL与支路的元件性质及参数无关。与支

16、路的元件性质及参数无关。KCL表明表明了了电荷守恒；电荷守恒；KVL表明能量守恒表明能量守恒(电压电压与路径无关与路径无关)。1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律4.基尔霍夫定律的应用基尔霍夫定律的应用 例例1-3：已知电流：已知电流I12A，I21A，R65。试按照图中所标的参考方向求电压试按照图中所标的参考方向求电压U。解：解： 对结点对结点a应用应用KCL可得可得A31221+III06+ II由广义由广义KCL可得可得根据欧姆定律可得所求电压根据欧姆定律可得所求电压V15)3(566IRU1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律例例1-4 ：已知：已知Us130V，Us280V，I13A，R110，R220。（。（1）试求元件）试求元件3支路电压支路电压U3和流过的支路电流和流过的支路电流I3，并指出它是电源还是负载。，并指出它是电源还是负载。1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律例例1-4对回路对回路应用应用KVL0122211+ssUUIRIRA12I对结点对结点a应用应用KCL0321+III得得得得A23I对回路对回路应用应用KVL03222+UUIR