第1章 基本概念和基本定律2

1、共八十页目 录第1章 电路(dinl)的基本概念和基本定律第2章 电路(dinl)的基本分析方法第4章 正弦交流电路第5章 三相正弦交流电路第6章 互感耦合电路第3章 电路的基本定理共八十页第7章 谐振(xizhn)电路第9章 线性动态(dngti)电路分析第12章 异步电动机第10章 二端口网络第11章 磁路与交流铁心线圈第8章 非正弦周期电流电路共八十页 第1章 电路(dinl)分析的基本概念和基本定律共八十页共八十页教学内容 电路和电路模型的概念，电路的基本物理量，电阻、电源元件(yunjin)的概念。教学要求 1.理解电路和电路模型的概念。 2.熟练掌握电流、电压、电位和电功率的概念。

2、 3.掌握电阻、电源元件的概念。 教学重点和难点 重点：电流、电压的参考方向及关联参考方向和电功率的计算。 难点：电路发出和吸收功率的判断。共八十页1-1 电路(dinl)和电路(dinl)模型电路：由电器元件按一定方式连接起来的总体，为电流(dinli)流通提供了路径。一、电路共八十页实际(shj)电路实际(shj)电路视频或图片共八十页前者如电力(dinl)供电电路、电器设备的控制电路等。实现能量的转换和传输实现信号的传递和处理电路的作用： 发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉.输电线后者如通信电路(dinl)、测量电路(dinl)等。放大器扬声器话筒共八十页 理想电路元件：将实际元/

3、器件加以理想化，在一定(ydng)条件下忽略其次要电磁性质，用足以表征其主要电磁性质的理想化的电路元件来表示。二、电路(dinl)模型例如，电阻元件（R）消耗电能 电感元件（L）储存磁场能量 电容元件（C）储存电场能量 电源元件（US或IS）产生电能 电路模型：由理想电路元件组成的电路。共八十页灯泡电池开关负载电源UUSIR+_控制环节手电筒电路(dinl)模型电路(dinl)模型共八十页电路图分为：原理图、装配图、电路模型图。 前两种用于工程中安装(nzhung)、检修和调试； 后者用于电路分析。原理图：只表示线路的接法。图形符号见表1-1；装配图：除表示电路的实际接法外，还画出有关部分 的

4、装置与结构，反映出电路的几何尺寸和各 元件实际形状。电路模型图：由理想电路元件通过一定的连接构成的 图。电路元件符号见表1-2。关于(guny)电路图共八十页共八十页共八十页1-2 电路(dinl)的基本物理量一、电流(dinli)国际单位制（SI）中，电流的单位为安培（A）1.定义：带电粒子的定向移动称为电流。其大小用电流强度表示。电流强度：单位时间内通过导体某一横截面的电荷量，即单位换算共八十页2.方向实际(shj)方向：规定为正电荷的移动方向。参考方向：人为规定。二者关系：i0,相同，i0ab电流的实际方向电流的参考方向i0,相同，u0+-ab电压的实际方向电压的参考方向u0 ，表示点电

5、位高于参考点电位。说明：参考点的选择是任意的。参考点的电位为零。工程上常选大地或机壳为参考点。共八十页如图所示，以电路(dinl)中的o点为参考点，则有 Va=Uao，Vb=Ubo。电位(din wi)表示图R1R2VaVbba共八十页 对于(duy)任意一个二端元件，如下图中的元件A。当正电荷在电场力作用下，从元件A的电压“+”极端，经元件移到电压“-”极端，即从高电位端移到低电位端，这时，电场力对正电荷做了功，该元件吸收了电能，如图a所示。四、电功率元件吸收和发出(fch)能量1.电能（单位：焦耳J）Aaib+u- (a) 共八十页 相反，正电荷从元件A的电压“-”极经元件移到电压的“+”

6、极，是外力克服电场力做了功，该元件发出(fch)了电能，如图b所示。 Aaib+u-(b)元件吸收和发出(fch)能量共八十页单位换算：2.电功率国际制（SI）中，功率的单位为瓦特(wt)，简称瓦（W）。p=ui对交流对直流P=UI定义(dngy)：单位时间内元件吸收或发出的电能为该电路的功率，用p表示，即共八十页u、i 方向与 p 的关系(gun x)：（1）u、i 取关联参考方向时，p=ui： p0为吸收功率， p0为吸收功率， p0为发出功率； 所以，从 P 的正或负可以区分元器件的性质，或是电源(dinyun)，或是负载。共八十页例1-1 如图所示，已知元件A的U=-4V，I=2A；已

7、知元件B的U=5V，I=-3A，求元件A、B的功率是多少，并说明(shumng)是吸收还是发出功率。例1-1电路图解:AaIb+ U - (a) BaIb+ U - (b) (1)对于元件A,U、I为关联(gunlin)参考方向PA=UI=-42W=-8W0，元件A发出功率。(2)对于元件B,U、I为非关联参考方向PB=-UI=-（5-3）W=15W0，元件B吸收功率。共八十页例1-2 某电路中的一部分如图所示，三个元件中流过相同(xin tn)电流I= -1A，U1=2V，（1）求元件a的功率P1，并说明是吸收还是发出功率；（2）若已知元件b吸收功率为12W，元件c发出功率为10W，求U2，

8、U3。P1U1I2（-1）W-2W0，说明(shumng)元件a发出功率2W。 c b aI+ U1-+ U2 -+ U3-例1-2图（1）对于元件a，U1、I为关联参考方向解:共八十页（2）元件b的U2、I为关联参考方向，且吸收(xshu)功率，则P2为正值，即P2U2I12W ， 所以U2=12/（-1）=-12V c b aI+ U1-+ U2 -+ U3-例1-2图(3)元件(yunjin)c的U3、I为非关联参考方向，且发出功率，则P3为负值，即P3-U3I-10W， 所以U3-10V共八十页小结(xioji)：1.实际电路或实际电路元件可以用理想电路元件或理想电路元件组合的电路模型

9、(mxng)来表示。2.电流、电压均有实际方向和参考方向之分，后者原则上可任意规定。同一支路二者参考方向有关联参考方向和非关联参考方向之分，一般无源元件取前者，有源元件取后者。 3.判断元件吸收还是发出功率，应先根据其电压、电流参考方向是否关联来正确地表达功率运算式，然后由算出的结果进行判断。共八十页共八十页教学内容 电阻和电阻元件的概念，电压源和电流源的概念。教学要求 1.了解线性电阻和非线性电阻的概念，掌握欧姆定律，会计算(j sun)电阻元件的功率。 2.掌握理想电压源、理想电流源的特点。 3.初步掌握受控源的概念。教学重点和难点 重点：理想电压源、理想电流源的特点，欧姆定律。 难点：对

10、电源特点的理解。共八十页1-3 电阻(dinz)元件一、电阻(dinz)物体对电流的阻碍作用称为电阻。单位欧姆（）换算关系：1M=106 1k=103物体对电流的传导作用称为电导。单位西门子（S）电阻与电导的关系：材料的电阻率，因材料的不同而不同共八十页二、电阻(dinz)元件Riu伏 - 安 特性iuui线性电阻非线性电阻1.线性电阻(dinz)与非线性电阻(dinz)共八十页欧姆定律的表示(biosh)和记忆：2.欧姆定律(线性电阻的电压电流关系，也称元件(yunjin)约束）或u=RiiuRi=u/RiuRR=u/iiuR共八十页注意： 应用欧姆定律时，要注意电压(diny)、电流的参考

11、方向，取关联参考方向时，i=u/R；若取非关联参考方向，i=-u/R。电阻元件(yunjin)吸收的功率为：共八十页电阻(dinz)的功率 由于P大于N ，该电阻(dinz)将烧毁。可见，要使该电阻正常工作，外加电压不能超过20V。（1）根据欧姆定律，电流 （2）电阻功率则：例1-3 某一电阻元件为10，额定功率PN = 40W，（1）当加在电阻两端电压为30V时，该电阻能正常工作吗？（2）若要使该电阻正常工作，外加电压不能超过多少伏？解:共八十页1-4 电源(dinyun)元件 1.电压(diny)源 理想电压源简称电压源。其特点是：它两端的电压是一个定值Us或是一定的时间函数us（t），与

12、流过它的电流无关；而流过它的电流由与之相联接的外电路共同确定。+u-+us-iOuiUs电压源模型及直流电压源的外特性图 电压源不能短路共八十页伏安特性IUUSRS越大斜率越大实际电压源模型UIRS+-UsU=Us-IRs 实际直流电压源模型(mxng)及其外特性图 可见，实际电压源的内阻(ni z)越小，其特性越接近于理想电压源。 共八十页2.电流(dinli)源 理想电流源简称(jinchng)电流源。其特点是：它向外输出的电流是定值Is或是一定的时间函数is（t），而与它的端电压无关；它的端电压由与之相联接的外电路确定。OuiIs+u-Isi 电流源模型及直流电流源的外特性图 电流源不能

13、开路共八十页实际(shj)直流电流源模型及其外特性 可见，实际直流源的内电导越小，内部(nib)分流越小，其特性就越接近理想电流源。 ISRSUII=Is-GsUs 实际电流源模型GS越小曲线越陡IsUIGS伏安特性共八十页 流过电压源的电流I=1A。电压(diny)源的电压(diny)、电流为关联参考方向，其功率PU=USI=3I=31W=3W0（吸收）例1-4 电路(dinl)如图所示，分析电路(dinl)各元件的功率。 +Us=3V -+U-Is=1AI例1-4电路图解:电流源的端电压U=3V。电流源的电压、电流为非关联参考方向，其功率PI= -UIS= -USIS = -31W= -3

14、W0（发出）共八十页说明(shumng): 电源吸收功率，说明此电压源在该电路中是负载，或许(hux)此时在进行充电。 电源发出功率，说明此电流源在该电路中是为电路提供电能的电源。共八十页3.受控源 受控电压源的电压和受控电流源的电流不是独立的，而是受电路中某个(mu )电压或电流控制的。四种(s zhn)受控源的图形符号下如图所示。(a)VCVS +u2-+u1-+u1-i1 i2(b)CCVS +u2-+ri1-+u1-i1 i2(d)CCCS +u2-i1+u1-i1 i2(c)VCCS +u2-gu1+u1-i1 i2线性受控源输出特性 VCVS：u2=u1VCCS：i2=gu1 CC

15、VS：u2=ri1CCCS：i2=i1共八十页三极管的输入电阻 受控源实际上是有源器件的电路(dinl)模型，如晶体管、电子管、场效应管、运算放大器等。beibiccibe晶体三极管ibibicRiCCCS受控源ic=ib共八十页例1-5 图示电路为VCCS，已知I2=2U1，电流(dinli)源的Is=1A，求电压U2。先求出控制电压U1，从左方(zu fn)电路可知,故有例1-5电路图I2Is2 +U1-5 +U2-解:共八十页小结(xioji)：1.元件电阻(dinz)是耗能元件；理想电压源和理想电流源是产生能量的元件；受控源的电压或电流不是独立的，而是受电路中某个电压或电流控制的。2.

16、欧姆定律 u=Ri共八十页3.电源特点理想电压源的电压恒定不变，电流随外电路而变化。理想电流源的电流恒定不变，电压随外电路而变化。实际(shj)电源的电路模型有两种：实际(shj)电压源和实际(shj)电流源，它们分别为理想电压源和电阻串联组成、理想电流源和电阻并联组成。共八十页共八十页教学内容 1.电路的工作状态。 2.基尔霍夫电压和电流定律。 3.电路中电位(din wi)分析。教学要求 1.了解电路三种状态的特点。 2.熟练掌握基尔霍夫定律的应用和计算。 3.掌握电路中电位分析方法。教学重点和难点 重点：基尔霍夫定律的应用及电位分析方法。 难点：对基尔霍夫定律的物理本质的认识。共八十页1

17、-5 电路的三种(sn zhn)状态 一、开路(kil) 电源与负载未构成闭合电路，即电路处于开路状态。 因为实际电流源的内电导Gs一般都比较小，其开路电压Uoc将很大，会损坏电源设备，所以电流源不应处于开路状态。 UGsRLIIsS实际电流源开路 SURsUsIRL实际电压源开路 共八十页 电源(dinyun)开路时的特征I = 0U = US P = 0当开关断开(dun ki)时，电源处于开路(空载)状态。SURsUsIRL 实际电压源 共八十页二. 短路(dunl) 短路是指电路的两不同电位点由于(yuy)某种原因而短接在一起的现象。 在实际工作中应经常检查电气设备和线路的绝缘情况，尽量防止短路事故的发生。 RLIscUsRs电路的短路故障 共八十页UIS 电流过大，将烧毁电源！U = 0I = IS = US/ RSP = 0 PS = P = RSIS2 USRSRbcd+_ 电源短路(dunl)时的特征a 当电源两端(lin dun)由于某种原因连在一起时，电源则被短路。 为防止事故发生，需在电路中接入熔断器或自动断路器，用以保护电路。共八十页三. 额定工作(gngzu)状态 电路器件和电气设备所能承受的电压和电流有一定的限度，其工作电压、电流、功率都