電路的基本概念和電壓電流的約束關(guān)系_第1頁
電路的基本概念和電壓電流的約束關(guān)系_第2頁
電路的基本概念和電壓電流的約束關(guān)系_第3頁
電路的基本概念和電壓電流的約束關(guān)系_第4頁
電路的基本概念和電壓電流的約束關(guān)系_第5頁
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文檔簡介

關(guān)于電路的基本概念和電壓電流的約束關(guān)系第1頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五升壓變壓器升壓變壓器升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐發(fā)電機輸電線例如電力系統(tǒng)輸送、分配電能的電路:1.實現(xiàn)電能的傳輸與轉(zhuǎn)換返回第2頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五

2.實現(xiàn)電信號的傳遞和處理(去噪、放大等)例如常見的擴音機電路:放大器話筒返回第3頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五二、電路的組成1、電路的主要組成電源:提供電能或電信號的裝置負(fù)載:用電設(shè)備—消耗電功率“負(fù)載增加”——負(fù)載消耗電功率增加,即負(fù)載電流增加。電源實際輸出功率取決于負(fù)載。中間環(huán)節(jié):輸送和分配電能設(shè)備,即導(dǎo)線、開關(guān)、轉(zhuǎn)換電路控制及保護(hù)部分等??傆扇糠纸M成:電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)第4頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五例如:手電筒電源:電池負(fù)載:小燈泡中間環(huán)節(jié):彈簧、開關(guān)等負(fù)載中間環(huán)節(jié)電源中間環(huán)節(jié)負(fù)載放大器話筒揚聲器信號源(電源)又例如:擴音機電路第5頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五2、電路模型理想導(dǎo)線:既無電阻性,又無電感性、電容性的導(dǎo)線。電路模型:由理想元件和理想導(dǎo)線組成的電路。電路模型中每個理想元件都可用數(shù)學(xué)式子來精確定義,因而可以方便地建立起描述電路模型的數(shù)學(xué)關(guān)系式,并用數(shù)學(xué)方法分析、計算電路,從而掌握電路的特性。例如:手電筒電路的實際元件有干電池、電珠、開關(guān)和筒體,電路模型如圖所示。理想元件:在一定條件下對實際元件加以理想化,僅僅表征實際元件的主要電磁性質(zhì),可以用其電流和電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式來表示其性能。第6頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五負(fù)載電源燈泡電池EIRU+_手電筒電路的電路模型第7頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五常用理想元件和符號電阻元件R電容元件C電感元件L電流源IS電壓源US+-第8頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五色環(huán)電阻電阻排電位器電容極性電容第9頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五電路的激勵和響應(yīng)返回激勵:輸入(電能或信號)響應(yīng):輸出(電能或信號)激勵與響應(yīng)以電壓電流的形式表現(xiàn)。電路中電源和信號源的電壓或電流稱為激勵,它推動電路的工作。由激勵而在電路中產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。第10頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五前綴符號冪阿[托]a10-18飛[母托]f10-15皮[可]p10-12納[諾]n10-9微μ10-6毫m10-3厘c10-2分d10-1十da10百h102千k103兆M106吉[咖]G109太[拉]T1012表示10的冪的標(biāo)準(zhǔn)前綴補充第11頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五電路的基本物理量1、電路的基本物理量電流——電路中電荷流動量的度量,它表示單位時間流過電路中某一截面的凈電荷量。即:i(或

I)=dq/dt單位:安培(A)電壓——電路中電場強弱的度量,它表示單位正電荷從電路中一點移動到另一點,電場力所作的功,即在移動過程中單位正電荷所失去的電位能。即:u(或

U)=dW/dq單位:伏特(V)第12頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五電動勢電源內(nèi)部的電源力通過電源內(nèi)部運送電荷的能力。即:外力驅(qū)動正電荷移動的本領(lǐng)。單位:伏特(V)第13頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五實際方向:物理中對電量規(guī)定的方向。電流I:正電荷運動的方向。電源負(fù)載++--II

電流流過電源時,是從電源的負(fù)極到正極;電流流過負(fù)載時,是從負(fù)載的高電位到低電位。USR+_+_II2、電流和電壓的實際方向第14頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五電壓U:

從高電位到低電位——電位降的方向。電動勢E:

從電源的負(fù)極到電源的正極——電位升的方向。電源負(fù)載+-ER+_EUSR+_+_EU電源負(fù)載++--UU第15頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五3、電流和電壓的參考方向1)問題的提出:電流、電壓既然具有方向性,也就不能單用數(shù)值來表示,必須同時標(biāo)定其方向。但在對復(fù)雜電路分析之前顯然也不能確定其實際方向。電路如何求解?電流方向AB?電流方向BA?E1ABRE2IR如:第16頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五2)解決的方法(1)在解題前先假設(shè)一個電流方向,作為參考方向。(2)根據(jù)電路的基本定律,列出電壓、電流方程。

(3)根據(jù)計算結(jié)果確定電流的實際方向:

若計算結(jié)果

I3為正,則實際方向與參考方向一致;若計算結(jié)果

I3為負(fù),則實際方向與參考方向相反。I3第17頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五3)參考方向的三種表示正負(fù)號,下標(biāo)a、b和箭頭都是表示電位降低的方向。第18頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五同一電路元件上既有電流參考方向,也有電壓參考方向。作為參考方向,都是人為假設(shè)出來的,兩者之間沒有實際聯(lián)系。但是,為了分析的方便,我們在一個元件上定義兩個獨立的參考方向是不合適的。因此,通常我們在分析電路時采用所謂關(guān)聯(lián)的參考方向(關(guān)聯(lián)正方向):即在同一電路元件或電路部分,電壓和電流的參考方向采用一致的方向。否則,稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。4、電流和電壓的關(guān)聯(lián)參考方向第19頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五注意:1.分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向。

2.參考方向選定之后,在計算過程中不能改變。關(guān)聯(lián)參考方向:電壓與電流的參考方向相同非關(guān)聯(lián)參考方向:電壓與電流的參考方向相反關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)第20頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五【例1.2】已知元件A、B的電壓、電流參考方向如圖所示。試判斷A、B元件的電壓、電流的參考方向是否關(guān)聯(lián)?解:A元件的電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián);B元件的電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)。+-BA第21頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五

IRURab假設(shè):與的正方向一致(關(guān)聯(lián))例

IRURab假設(shè):與的正方向相反(非關(guān)聯(lián))第22頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五解因為所以電源電壓的參考方向與實際方向相同。【例1.1】第23頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五5、電位及其計算1)電位的概念電位是描述電場的一個標(biāo)量物理量,是一個相對量,只有定義了參考點,電位才有意義。電位的單位是伏特。2)參考點及其參考電位為了分析方便,在電路中選取一個點為參考點,并設(shè)參考點的電位(參考電位)為0伏特。稱為“接地”并用接地符號標(biāo)出。3)電位與電壓的關(guān)系定義了參考點后,電路中每點都有一個電位值。兩點之間的電壓實際上就是這兩點電位之差,因此,電壓也稱為“電位差”。反過來看,某點電位實際上就是該點到參考點之間的電壓。因此,通常我們并不十分強調(diào)電壓與電位之間的差別。第24頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五E1aE2+20Ω+_bd_6A4A10A5Ω6Ω140V90V

C則可得出從上面的結(jié)果可以看出,a、c、d點的電位比b點分別高60V、140V、90V。例在圖示電路中,若設(shè)為b參考點,即Vb=0,第25頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五E1aE2+20Ω+_bd_6A4A10A5Ω6Ω140V90V

C若設(shè)a為參考點,即Va=0,則可得出進(jìn)而有:第26頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五由此得出結(jié)論:E1+_E2+_R1R2R3電位在電路中的表示法R1R2R3+E1-E2電位值是相對的,參考點選得不同,電路中其它各點的電位也將隨之改變。而電壓(兩點電位之差)是絕對的,它不隨參考點的不同而改變。第27頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五4)電位的計算計算電路中某點的電位,首先要使該點電位有意義,因此電位計算的過程可分兩步進(jìn)行:(1)在電路中設(shè)定參考點一般選則電壓源的一端、連接支路最多的結(jié)點為參考點。(2)計算各點到參考節(jié)點的電壓因為某點的電位就是它到參考點的電壓,因此,電位的計算可轉(zhuǎn)化為電壓的計算。方法:從該點出發(fā),逐點推算。即Vi=∑U第28頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五例已知:Va=12V,Vb=-10V,求:VcVc=Ucb+Ubo=(Va–Vb)+Vb=Uab+Vb=(12+10)+(-10)=1V或

Vc=Uca+Uao=Uba+Va=(Vb-Va)+Va=(-10–12)+12=1VacboRR第29頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五6、電功率和電能量1)電功率的概念電功率——電路元件消耗電能快慢的度量,它表示單位時間內(nèi)電路元件消耗的電場能量。2)電功率的符號與單位電路中用P或p

表示電功率,按照定義:

p(或

P)=dW/dt

在關(guān)聯(lián)參考方向時第30頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五3)電功率正負(fù)的意義aIRUb設(shè)電路任意兩點間的電壓為

U,流入此部分電路的電流為I,U與I正方向關(guān)聯(lián),則這部分電路消耗的功率為:功率有無正負(fù)?第31頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五在U、I正方向選擇一致的前提下,

IRUab或IRUab“吸收功率”(負(fù)載)“發(fā)出功率”(電源)若P=UI0若P=UI0IUab+-根據(jù)能量守衡關(guān)系P(吸收)=P(發(fā)出)IUab+-(即U、I實際方向一致)(即U、I實際方向相反)第32頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五當(dāng)計算的P>0

時,則說明U、I

的實際方向一致,此部分電路消耗電功率,為負(fù)載。

所以,從P的+或-可以區(qū)分器件的性質(zhì),或是電源,或是負(fù)載。結(jié)論在進(jìn)行功率計算時,如果假設(shè)U、I

正方向一致。當(dāng)計算的P<0

時,則說明U、I

的實際方向相反,此部分電路發(fā)出電功率,為電源。第33頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五例E、IS哪個是電源?哪個是負(fù)載?E:IS、U實際方向相反,(E、IS

實際方向相同)。IS:IS、U實際方向相同,是負(fù)載。+-E=3VIS=2A

U是電源。第34頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五解:

可判斷:A元件是電源,B元件是負(fù)載。試判斷A、B元件是電源還是負(fù)載?【例1.3】第35頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五例誰產(chǎn)生功率?產(chǎn)生多少功率?+-EISR40v1A10E:IS、U實際方向一致,P﹥0,是負(fù)載?!遀S=E+ISR=40+1×10=50﹥0,US、IS反向∴IS

是電源產(chǎn)生功率P=USIS=50×1=50WUS消耗功率P=EIS+RIS2=40×1+10×1=50W∴功率守恒第36頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五4)電能量單位焦耳(J)功率為1W的用電設(shè)備在1s時間內(nèi)所消耗的電能量為1焦耳工程上常用的電能量單位是千瓦小時(kWh)俗稱“度”1度=1kW·h=103×3600J=3.6×106J第37頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五流過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比,即可見,當(dāng)電壓U一定時,電阻R

越大,電流I

越小。則電阻具有阻礙電流增大的性質(zhì)。

電阻的單位:一、無源元件理想電路元件及其伏安特性1、電阻元件及其伏安特性起阻礙電流作用的元器件稱為電阻。第38頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五伏-安特性iuRiu+-由歐姆定律得出:單位:SR

稱為電阻,單位:

G

稱為電導(dǎo),單位:S

第39頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五電阻元件的伏安特性線性電阻非線性電阻第40頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五RUI注意:用歐姆定律列方程時,一定要在圖中標(biāo)明參考方向。RUIRUI——歐姆定律與U、I正方向的關(guān)系歐姆定律的幾種表示形式第41頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五

結(jié)論:電阻元件是耗能元件,在任何時刻總是消耗功率的。電阻的功率第42頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五電路基礎(chǔ)第43頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五電容參數(shù):單位電壓下存儲的電荷單位:F,F,nF,pF符號有極性無極性++++----+q-qui+-+2、電容元件在外電源作用下,正負(fù)電極上分別帶上等量異號電荷,撤去電源,電極上的電荷仍可長久地聚集下去,是一種儲存電能的部件。第44頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五當(dāng)(直流)時,電容在直流電路中相當(dāng)于斷路。uiC+_電容的電流與電壓關(guān)系:第45頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五電容是一種儲能元件,儲存的電場能量為:電容的儲能:第46頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五第47頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五電路基礎(chǔ)3、電感元件及其伏安特性電感元件:把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實際電感線圈,當(dāng)電流通過線圈時,將產(chǎn)生磁通,是一種抵抗電流變化、儲存磁能的部件。(t)=N(t)電路符號第48頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五(單位:H,mH,H)電感參數(shù):單位電流產(chǎn)生的磁鏈線圈匝數(shù)磁通uiL+-3、電感元件把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實際電感線圈,當(dāng)電流通過線圈時,將產(chǎn)生磁通,是一種抵抗電流變化、儲存磁能的部件。第49頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五電感的電流與電壓關(guān)系:當(dāng)(直流)時,所以,在直流電路中電感相當(dāng)于短路。uei+-+-因為所以第50頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五電感是一種儲能元件,儲存的磁場能量為:電感的儲能:第51頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五例1-3AD590是半導(dǎo)體集成兩端感溫電流源,當(dāng)某一固定溫度時,該器件工作在一定電壓下,將輸出恒定的電流。其溫度與電流的關(guān)系為:。

電路如圖1-11所示,若測溫范圍-55C°-150C°,問輸出電壓U0的變化范圍是多少?解:當(dāng)溫度在-55C°時,當(dāng)溫度在150C°時,則電壓變換范圍在218.15mV到423.15mV。第52頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五1.電壓源:能向負(fù)載提供一個確定的電壓或給定的時間函數(shù)二.獨立電源元件特點:輸出電壓不變,其值恒等于電動勢。即Uab

E;電壓源中的電流由外電路決定。伏安特性IUabEIE+_abUab+_RL恒壓源第53頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五設(shè):

E=10V當(dāng)R1

R2

同時接入時:I=10AIE+_abUab2R1R22例當(dāng)R1接入時:I=5A則:電壓源中的電流由外電路決定。第54頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五2.電流源:能向負(fù)載提供一個確定的電流。特點:輸出電流不變,其值恒等于電流源電流IS;IUIS伏安特性輸出電壓由外電路決定。abIUIs+_RL恒流源第55頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsR設(shè):

IS=1A

R=10

時,U=10

V

R=1

時,U=1

V則:例第56頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五電壓源中的電流如何決定?電流源兩端的電壓等于多少?例IER_+abUab=?Is原則:Is不能變,E不能變。電壓源中的電流I=IS恒流源兩端的電壓第57頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒流源不變量變化量E+_abIUabUab=E

(常數(shù))Uab的大小、方向均為恒定,外電路負(fù)載對Uab

無影響。IabUabIsI=Is

(常數(shù))I

的大小、方向均為恒定,外電路負(fù)載對I

無影響。輸出電流I

可變-----

I

的大小、方向均由外電路決定端電壓Uab

可變-----Uab

的大小、方向均由外電路決定第58頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五例

AD590是半導(dǎo)體集成兩端感溫電流源,當(dāng)某一固定溫度時,該器件工作在一定電壓下,將輸出恒定的電流。其溫度與電流的關(guān)系為:。

電路如圖1-11所示,若測溫范圍-55C°-150C°,問輸出電壓U0的變化范圍是多少?電路基礎(chǔ)解:當(dāng)溫度在-55C°時,當(dāng)溫度在150C°時,則電壓變換范圍在218.15mV到423.15mV。第59頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五二.受控源(非獨立源)定義:電壓或電流的大小和方向不是給定的時間函數(shù),而是受電路中某個地方的電壓(或電流)控制的電源,稱受控源,由于控制量的存在,受控源是四端元件。+–理想的受控源共有四種,即電壓控制電流源(簡稱VCCS)、電壓控制電壓源(簡稱VCVS)、電流控制電流源(簡稱CCCS)、電流控制電壓源(簡稱CCVS)。第60頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五受控源分類U1壓控電壓源+-+-E壓控電流源U1I2流控電流源I2I1I1+-流控電壓源+-E第61頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五獨立源和非獨立源的異同相同點:兩者性質(zhì)都屬電源,均可向電路提供電壓或電流。不同點:獨立電源的電動勢或電流是由非電能量提供的,其大小、方向和電路中的電壓、電流無關(guān);受控源的電動勢或輸出電流,受電路中某個電壓或電流的控制。它不能獨立存在,其大小、方向由控制量決定。獨立源在電路中起“激勵”作用,在電路中產(chǎn)生電壓、電流,而受控源是反映電路中某處的電壓或電流對另一處的電壓或電流的控制關(guān)系,在電路中不能作為“激勵”。第62頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五電路基礎(chǔ)例求:電壓u2解5i1+_u2_i1++-3u1=6V第63頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五(1)有載工作狀態(tài)電源元件接有負(fù)載元件,存在電功率的傳遞,這種工作狀態(tài)稱為電路的有載工作狀態(tài)。電路的基本工作狀態(tài)開關(guān)S閉合有載開關(guān)S斷開開路cd短接短路ERO+U-RIabdcS

電路的工作狀態(tài)分為有載、開路、短路三種。第64頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五(2)額定工作狀態(tài)、額定值元器件生產(chǎn)廠商根據(jù)產(chǎn)品特點,規(guī)定元器件正常運行的工作條件稱為額定工作狀態(tài)。在額定工作狀態(tài)下元器件的各項指標(biāo)參數(shù)稱為額定值。由廠家的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)給出。如:UN、IN、PN、RN。例如,某指示燈額定工作狀態(tài)為12V50Hz交流,額定功率為5W。說明該燈正常工作應(yīng)接在12V50Hz交流電源上,此時,該燈的功率為5W。第65頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五

額定值就是制造廠根據(jù)設(shè)備具有最高效率與一定壽命所規(guī)定的最佳使用值。如:燈泡220V,40W額定電壓額定功率——用于280V,效率很高,但加至297V,用1分鐘,相當(dāng)于220V的1小時的壽命。UN=110VRN=1K220VPR=U2/R=1102/103=12.1WPN=12.5W又如,電阻的額定值有兩個:阻值、功率。電源:(電壓、電流、容量)負(fù)載:(電壓、電流、功率)第66頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五有載工作狀態(tài):滿載——額定工作狀態(tài)。P=PN輕載——欠載,P<PN過載——超載,P>PN,不允許。第67頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五

【例】已知一直流電源的額定電壓UN=220V,第68頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五解:(1)電源的額定電流和電動勢(2)電源帶一個負(fù)載時,電源輸出的電流、電壓及輸出功率。電源處于輕載工作狀態(tài),電源的利用率低。第69頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五(3)電源帶五個這樣的負(fù)載負(fù)載時,電源輸出的電流、電壓及輸出功率。電源處于超載工作狀態(tài),長時間運行將燒毀電源。第70頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五當(dāng)電源開路時:

Uoc+-ERoRI輸出電流:

I=0開路電壓:Uoc=E輸出功率:P=0注意:開路時電源電壓降到開路端?;鹁€V220V!(3)開路工作狀態(tài)當(dāng)電路中某元件與外部連接斷開時,電路中將沒有電流流過該元件,這種工作狀態(tài)稱為——開路狀態(tài)。顯然,開路狀態(tài)的元件電流為0,這時其兩端電壓稱為開路電壓,用下標(biāo)OC表示:UOC第71頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五Isc+-ERoR當(dāng)電源短路時:

輸出電壓:U=0短路電流:Isc=E/Ro——很大!不允許!輸出功率:P=0(4)短路工作狀態(tài)當(dāng)電路中某元件的外接端用導(dǎo)線直接相連時,元件兩端將成等電位,無電壓,這種工作狀態(tài)稱為——短路狀態(tài)。(ShortCircuit)顯然,短路狀態(tài)的元件電壓為0,這時流過它電流稱為短路電流,用下標(biāo)SC表示:ISC短路通常是一種事故,應(yīng)避免發(fā)生。第72頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五基爾霍夫定律

——又稱克希荷夫定律基爾霍夫(Kirchhof’sLaw)定律從物質(zhì)不滅和能量守恒出發(fā),描述了電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系,其中包括基爾霍夫電流和基爾霍夫電壓兩個定律。這是來自于元件連接方式對各元件電壓、電流值的約束第73頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五電路中各元件電壓、電流值受元件連接方式的約束受元件性質(zhì)的約束-由基爾霍夫定律描敘-由元件的端電壓與流過電流的關(guān)系定律(伏安特性)描敘如電阻元件的歐姆定律等這就是電路的基本規(guī)律,是我們分析電路的重要依據(jù)。第74頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五bR1R2E2E1+-R3+_acdfe

ab、acdb、aefb(共3條)

a、b(共2個)

abdca、eabfe、eacdbfe(共3個)例支路:節(jié)點:回路:(一)名詞注釋:I3I2I1123節(jié)點:三個或三個以上支路的聯(lián)結(jié)點支路:電路中每一個分支(流過同一電流的一段電路)回路:電路中任一閉合路徑網(wǎng)孔:不包含其他電路元件的回路

abdca、eabfe(共2個)網(wǎng)孔:第75頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五支路:ab、ad、…...(共6條)回路:abda、bcdb、…...(共7個)節(jié)點:a、b、…...(共4個)例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-第76頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五(二)基爾霍夫電流定律對任何節(jié)點,在任一瞬間,流入節(jié)點的電流等于由節(jié)點流出的電流?;蛘哒f,在任一瞬間,一個節(jié)點上電流的代數(shù)和為0。I1I2I3I4電流定律的依據(jù):電流的連續(xù)性,電荷守恒。I=0即:例或:第77頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五電流定律還可以擴展到電路的任意封閉面。例I1+I2=I3例I=0!基氏電流定律的擴展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R第78頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五(三)基爾霍夫電壓定律

對電路中的任一回路,沿任意循行方向繞一周,其電位升等于電位降。或,電壓的代數(shù)和為0。即:E=IR電位升電位降基氏電壓定律的依據(jù):電位的單值性,能量守恒。注意:上公式中U、E、I的正負(fù)由它與回路的循行方向是否一致決定。

有I1R1+E2=E1+I2R2I1I2I3或-E2+I2R2-I1R1+E1=0bR2fR1E2E1+-R3+cedab-例:回路e-a-c-d-b-f-e或∑U=0第79頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五基爾霍夫電壓定律擴展到開口電路:E+_RabUabI+-將開口電路假想接一個無窮大的電阻,組成閉合電路,設(shè)無窮大電阻兩端的電壓為。E+_RabUabI+-R【例1.8】第80頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五(四)關(guān)于獨立方程式的討論問題的提出:在用基氏電流定律或電壓定律列方程時,究竟可以列出多少個獨立的方程?例aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1分析以下電路時可以列幾個獨立的電流方程?幾個獨立的電壓方程?第81頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五基氏電流方程:節(jié)點a:節(jié)點b:獨立方程只有1個基氏電壓方程:#1#2#3獨立方程只有2個aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1第82頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1基氏電壓方程:#1#2#3獨立方程只有2個怎樣列出獨立回路電壓方程:

一般選網(wǎng)孔回路:如選#1、#2

也可選其他回路:

如選#1、#3,

或#2、#3

第83頁,共96頁,2022年,5月20日,16點51分,星期五設(shè):電路中有N個節(jié)點,B個支路N=2、B=3bR1R2E2E1+-R3+_a小結(jié)獨立的節(jié)點電流方程有

(N-1)個獨立的回路電壓方程有

(B-N+1)個則:(一般為網(wǎng)孔

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