核电厂电气原理与设备单元01课时01-02电路基础

第1单元

电路基础1.1电路与电路模型电路的概念：构成电流通路的一切设备总和电路的组成

电源：产生电能或提供电信号

负载：消耗电能或取用电信号

中间环节：对电能或电信号进行控制、分配、处理等电路的作用：

进行能量的转换和传输（强电）

进行信号的处理和传递（弱电）

进行信息的存储1.1电路与电路模型

电路模型

可以表征或近似表示一个实际器件（或电路）中所有的主要物理现象

电路模型可以通过理想的电路元件相互联接而成

理想电路元件具有精确的数字定义1.1电路与电路模型

理想电路元件

电阻元件R

电感元件L

电容元件C

无源元件消耗电能..R存储电场能量..C存储磁场能量..L1.1电路与电路模型

理想电路元件

电压源

电流源

有源元件

独立电源..is(t)..Is....us(t)+_Us1.1电路与电路模型1.2电流和电压的参考方向

电流

直流电流：I

量纲：安培（A）

电流--瞬时值1kA=103A；1mA=10-3A；1µA=10-6A

标定方式：在连接导线上用箭头表示

约定：

是一种任意选定的方向

电流的参考方向当i>0时参考方向与实际方向一致当i<0时参考方向与实际方向相反..iAB或在不引起歧义的情况下：iAB1.2电流和电压的参考方向

电压(端电压、电压降、电位差)

直流电压：UAB

量纲：伏特（V）

电压--瞬时值1kV=103V；1mV=10-3V；1µV=10-6V..q+AB1.2电流和电压的参考方向

标定方式：

约定：

是一种任意选定的方向

电压的参考方向当u>0时参考方向与实际方向一致当u<0时参考方向与实际方向相反..ABuu+_“+”为高电位端、“－”为低电位端或：uAB1.2电流和电压的参考方向

电压与电流的关联参考方向

电流与电压的参考方向一致则称为关联参考方向，反之则为非关联参考方向..iABu+_1.2电流和电压的参考方向

电压与电流的关联参考方向

强调：关联参考方向一定是针对一段电路而言Us+_IUR+_RUR与I参考方向关联1.2电流和电压的参考方向

功率

当p>0时，吸收功率

量纲：瓦特（W）,1kW=103W

在关联参考方向下瞬时功率：

当p<0时，发出功率..i(t)ABu(t)+_

若u(t)与i(t)在非关联参考方向下：1.3功率和能量

直流功率的计算..IABU+_..IABU+_1.3功率和能量

直流功率的计算..2AAB5V+_

例：

解：

（吸收功率）1.3功率和能量

能量

电路从0到t时刻所吸收的电能为：

单位：焦耳(J)1度=1千瓦小时.1.3功率和能量

电阻元件

若一个二端元件的电压与电流之间的关系可以用i-u平面上的一条曲线表征时称之为电阻

过原点的直线称为线性电阻0iu

隧道二极管为非线性电阻1.4电阻元件1.4电阻元件0iu

线性电阻..iu+_R（关联）

量纲：欧姆（Ω）1kΩ=103Ω1.4电阻元件

欧姆定律..iu+_R..iu+_R1.4电阻元件

欧姆定律的另一种形式..iu+_R(G);G:电导

量纲：西门子（S）1.4电阻元件

电阻功率的计算..iu+_R..iu+_R,电阻元件始终不发出功率1.4电阻元件

独立电源

指电源输出的电压（电流）仅由独立电源本身性质决定,与电路中其余部分的电压（电流）无关

电压源

电流源1.5电压源和电流源1.5电压源和电流源

电压源

若一个二端元件输出电压恒定则称为理想电压源

电路符号

理想电压源..us(t)+_..Us1.5电压源和电流源1.5电压源和电流源

基本性质

理想电压源Us+_IU+_R

输出电压恒定，和外电路无关

其流过的电流由外电路决定1.5电压源和电流源

伏安曲线

理想电压源Us+_IU+_R0UIUs1.5电压源和电流源

若一个二端元件所输出的电压随流过它的电流变化而变化就称为实际电流源

电路模型

实际电压源us+_Rsi..u+_1.5电压源和电流源

伏安曲线

实际电压源us+_Rsi..u+_0uius1.5电压源和电流源

三种工作状态

实际电压源us+_Rsi..u+_

加载:

开路:(uoc开路电压)

短路:(isc短路电流)1.5电压源和电流源

电流源

若一个二端元件输出电流恒定则称为理想电流源

电路符号

理想电流源..is(t)..Is1.5电压源和电流源

基本性质

理想电流源

输出电流恒定，和外电路无关

其两端电压由外电路决定isIU+_R1.5电压源和电流源

伏安曲线

理想电流源0UIIsisIU+_R1.5电压源和电流源

若一个二端元件所输出的电流随其端电压变化而变化称为实际电流源

电路模型

实际电流源isRsi..u+_(Gs)1.5电压源和电流源

伏安曲线

实际电流源0uiisisRsi..u+_(Gs)1.5电压源和电流源

三种工作状态

实际电流源

加载:

短路:

开路:isRsi..u+_(Gs)..1.5电压源和电流源

实际应用中，电压源不允许短路

实际应用中，电流源不允许开路

us+_Rsi..u+_isRsi..u+_(Gs)..1.5电压源和电流源

电路联接的两种约束

元件性质约束

联接方式约束（拓扑约束）1.6基尔霍夫定律

几个常用名词

支路：任意一个二端元件构成一条支路

节点：三条或三条以上支路的联接点

回路：电路中的任一闭合路径

网孔：当回路中不包括其他支路时称为网孔

网络：复杂电路1.6基尔霍夫定律

基尔霍夫电流定律

定律：任一时刻，流入电路中任一节点的电流代数和恒为零:

约定：流入取负，流出取正.i1i2i3i4i51.6基尔霍夫定律

物理实质：电荷的连续性原理

推广：节点→封闭面（广义节点）

例：已知i1、i2求i3

....i1i2i3i5i6i8i4i71.6基尔霍夫定律

基尔霍夫电压定律

定律：任一时刻，沿任一闭合回路电压降代数和恒为零:

约定：电压降与回路绕行方向一致取正，反之取负u1+_u3+_u2+_u4+_1.6基尔霍夫定律