第一章電路的基本概念和定律ppt課件

1、第一章 電路的基本概念與定律重重 點點1基本概念：電路模型、電路變量及電路元件的基本概念：電路模型、電路變量及電路元件的VCR、獨立、獨立電壓源和獨立電流源、受控電源；電壓源和獨立電流源、受控電源；2基本定律基本定律 基爾霍夫定律基爾霍夫定律KVL和和KCL。 難難 點點1理想電路模型的概念；理想電路模型的概念；2電壓和電流參考方向在直流電路分析計算中的應用；電壓和電流參考方向在直流電路分析計算中的應用；3對動態(tài)元件的理解；對動態(tài)元件的理解；4受控電源。受控電源。 第一節(jié) 電路與電路模型 第二節(jié) 電路的基本物理量 第三節(jié) 基爾霍夫定律1 . 1 電路與電路模型電路與電路模型一、電路的作用與組成

2、一、電路的作用與組成1、作用、作用 電路的功能主要分兩類：電路的功能主要分兩類：1傳輸、分配和使用電能，如下圖手電筒實際電路和電路模型。傳輸、分配和使用電能，如下圖手電筒實際電路和電路模型。2傳輸、變換、存儲和處理電信號，常見的例子如擴音機傳聲器話筒）。2、組成 電路主要組成部分都是由電源、負載和傳輸環(huán)節(jié)包括連接導線和控制設(shè)備三部分組成：電源是提供電能和電信號的設(shè)備；負載是用電或輸出信號的設(shè)備；傳輸環(huán)節(jié)用于傳輸電能和電信號。二、 理想電路元件與電路模型 為了便于分析，人們根據(jù)實際器件的主要電磁性能引人一些由數(shù)學定義的假想電路元件，稱為理想電路元件，簡稱元件。 電路理論中引用的元件主要有電阻、電

3、容、電感、理想電壓源、理想電流源，這些元件都具有兩個端鈕，稱為二端元件。這些元件又稱為集總元件，由集總元件組成的電路稱為集總電路。 當實際電路中電流或電壓的最高工作頻率所對應的電磁波波長 遠大于電路最大幾何尺寸 d 時即 d ) ，電路器件的端電流和端電壓具有確定的單值，稱這種電路為集總參數(shù)電路，簡稱集總電路。 本課程研究的都是集總電路。1 . 2 電路的基本物理量電路的基本物理量一、電流及其參考方向一、電流及其參考方向1、電流的大小、電流的大小 在電路中，帶電粒子的定向運動，就形成電流。衡量電流大小的量是電在電路中，帶電粒子的定向運動，就形成電流。衡量電流大小的量是電流強度，簡稱電流。電路中

4、某處電流的大小為流強度，簡稱電流。電路中某處電流的大小為 電流的 SI 單位是安培，用字母A表示，常用的還有毫安mA10-3A) ，微安A （10-6A) ，千安kA （103A) 等。2、電流的方向 規(guī)定在電場力的作用下，正電荷的移動方向為電流的方向。3、電流的參考方向 一條電路中的的電流有兩個可能的方向，規(guī)定其中一個方向為分析計算時的電流方向，即電流的參考方向。實際電流方向與參考方向一致，電流為正；反之，電流為負。4、電流方向的表示 電流的方向可用箭頭和雙下標表示，如下圖示。說明：1電流只有在指定參考方向下才有正負之分； 2指定參考方向不同時，不會影響電流的大小，只會影響正負取值。二、電壓

5、、電位與電動勢及其參考方向1、電壓 電路中 a 、 b 兩點間的電壓為單位正電荷在電場力的作用下由 a 點移動到 b 點時減少的電能，用符號 uab 表示，即電壓的單位為伏特，用字母V表示，常用的還有毫伏mV10-3A) ，千伏kV （103V) 等。2、電位 在電路中任選一點 o作為參考點，則某點的電位就是由 a 點到參考點 o 的電壓，用a表示，即電位的單位也為伏特，與電壓單位相同。 電壓與電位的關(guān)系為： a 、 b 兩點間的電壓等于這兩點間的電位之差，即 電位的參考點可以任意選取，參考點選擇的不同，同一點的電位相應不同，但電壓與參考點的選擇是無關(guān)的。3、電動勢 正電荷在電源力的作用下將從

6、低電位處移向高電位處。由于電源力而使電源兩端具有的電位差叫做電動勢，用 e 表示，其大小為 電動勢的單位為伏特，符號為 V 。4、電壓、電動勢的參考方向 在分析計算電路的電壓、電動勢時，也引進參考方向，即假定的電壓和電動勢的方向。當電壓、電動勢的實際方向與參考方向相同時，數(shù)值為正，反之為負。電壓、電動勢的參考方向，一般有三種表示形式：說明：1只有在指定參考方向后，電壓、電動勢才有正負之分； 2選擇的參考方向不同，不會影響電壓、電動勢大小，只影響正負取值； 3規(guī)定電壓的方向與電動勢的方向相符三、關(guān)聯(lián)參考方向三、關(guān)聯(lián)參考方向 支路電流參考方向和支路電壓參考方向可以分別獨立規(guī)定。一個支路電流、支路支

7、路電流參考方向和支路電壓參考方向可以分別獨立規(guī)定。一個支路電流、支路電壓，可以選擇一致的參考方向，叫做關(guān)聯(lián)參考方向，即電流的參考方向是從電壓的電壓，可以選擇一致的參考方向，叫做關(guān)聯(lián)參考方向，即電流的參考方向是從電壓的“十極流人，十極流人，“一極流出。也可以選擇不一致的參考方向，叫做非關(guān)聯(lián)參考方向。一極流出。也可以選擇不一致的參考方向，叫做非關(guān)聯(lián)參考方向。本書中如果不加以說明，都選擇關(guān)聯(lián)參考方向。本書中如果不加以說明，都選擇關(guān)聯(lián)參考方向。功率的單位為瓦特簡稱瓦，符號為 W , IW 二 IVA 。 規(guī)定：當電流、電壓為關(guān)聯(lián)參考方向時，功率為“吸收”；當電流、電壓為非關(guān)聯(lián)參考方向時，功率為“發(fā)出”

8、。 實際計算時，若計算值為負值，則功率的性質(zhì)與假定相反。四、電能與電功率四、電能與電功率1、電功率、電功率 傳送和轉(zhuǎn)換電能的速率叫電功率，簡稱功率。用傳送和轉(zhuǎn)換電能的速率叫電功率，簡稱功率。用 p 或或 P 表示，大小為表示，大小為2、電能 支路在 t0 到 t 時間內(nèi)吸收或發(fā)出的能量，為 電能 SI 單位是焦耳，簡稱焦，符號為 J ，它等于功率為 IW 的用電設(shè)備在 15 內(nèi)消耗的電能。在實際應用上還采用 kw h （千瓦時作為電能的單位，它等于功率為 Ikw 的用電設(shè)備在 1h ( 3600s內(nèi)消耗的電能，簡稱度。 能量轉(zhuǎn)換與守恒定律是自然界的基本定律之一，電路當然也遵守這一定律。一個電路

9、中，每一瞬間，所有元件吸收功率的代數(shù)和為零。這個結(jié)論也叫“電路的功率平衡”。1 . 3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律一、一、 電路結(jié)構(gòu)的有關(guān)術(shù)語電路結(jié)構(gòu)的有關(guān)術(shù)語 串聯(lián)和并聯(lián)：成串相連，中間沒有分支的一些二端元件稱為串聯(lián)；串聯(lián)和并聯(lián)：成串相連，中間沒有分支的一些二端元件稱為串聯(lián)；而一些二端元件的兩個端鈕分別聯(lián)接在一起時稱為并聯(lián)。圖示電路中，而一些二端元件的兩個端鈕分別聯(lián)接在一起時稱為并聯(lián)。圖示電路中，元件元件 1、2、3串聯(lián)，元件串聯(lián)，元件 4、5串聯(lián)，元件串聯(lián)，元件 6、7 聯(lián)及元件聯(lián)及元件8、9并聯(lián)。并聯(lián)。 支路和節(jié)點：每一個二端元件稱為支路和節(jié)點：每一個二端元件稱為1 條支路，兩條及兩條以上

10、的支條支路，兩條及兩條以上的支路的聯(lián)接點稱為節(jié)點。圖示電路共有路的聯(lián)接點稱為節(jié)點。圖示電路共有9 支路，共有支路，共有 a、b g 等等 7 個節(jié)個節(jié)點。點。 回路和網(wǎng)孔：由幾條支路組成的閉合路徑稱為回路，圖示電路中，回路和網(wǎng)孔：由幾條支路組成的閉合路徑稱為回路，圖示電路中，元件元件1、4、5、3、2組成回路，元件組成回路，元件6、7、8、5、4組成一個回路，元組成一個回路，元件件8、9組成一個回路，元件組成一個回路，元件1、6、7、9、3、2組成一個回路等。組成一個回路等。 網(wǎng)孔是回路中的一種，將電路畫在平面上，在回路內(nèi)部不含有支路的回路稱為網(wǎng)孔。圖 示電路中，元件1、4、5、3、2組成的回

11、路稱為網(wǎng)孔，元件1、6、7、8、3、2組成的回路不稱為網(wǎng)孔。二、二、 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律1、KCL的內(nèi)容：電路的任一瞬間，聯(lián)接在任一節(jié)點的各支路的的內(nèi)容：電路的任一瞬間，聯(lián)接在任一節(jié)點的各支路的電流的代數(shù)和為零，即電流的代數(shù)和為零，即直流電路則為右圖中節(jié)點a ，根據(jù)KCL有 由 KCL 決定的各支路電流的關(guān)系式有節(jié)點電流方程之稱。列節(jié)點電流方程時，一般對參考方向背離節(jié)點的電流取“十號，同時對指向節(jié)點的電流取“一號。當然，也可以作相反規(guī)定，其結(jié)果是等效的。 KCL 決定了串聯(lián)的各個支路的電流相等。2、KCL 的推廣 ：1通過電路中任一封閉面的電流的代數(shù)和為零。如左下圖示虛線封閉面包

12、圍的電路 N1 中有 3 條支路與電路的其余部分聯(lián)接，其流出的電流為 i1、i2和 i3 （電流的方向都是參考方向），則有2兩部分電路之間只有一條導線相聯(lián)接，流過該導線的電流 i 必為零。 如右上圖如電路 ，i=0三、基爾霍夫電壓定律三、基爾霍夫電壓定律1、KVL的內(nèi)容：沿電路的任一回路繞行一周，回路中各支路的內(nèi)容：沿電路的任一回路繞行一周，回路中各支路電壓的代數(shù)和為零，即電壓的代數(shù)和為零，即 一般規(guī)定對參考方向與“繞行方向一致的電壓取正號，則對參考方向與繞行方向相反的電壓取負號。繞行方向是任選的，下圖中取的是順時針方向，則有在直流情況下，則有2、推廣 KVL 也可以推廣應用于假想回路，例如在左圖中，可以假想有回路 abca , 其中 ab 段未畫出支路。對于這個假想回路，如從 a 動身，順時針方向繞行一周，按圖中規(guī)定的參考方向，有例：試計算右上電路圖中各元件的功率，已知數(shù)據(jù)標在圖中。解：idb = 10A ，idc-5A 回路 cabdc 、 adba ，有 uca-2+10-5= 0 ， uad-10+2 = 0 ,得 uca -3(V) , uad8(V