




版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
石生電路基本分析課件第一章第1頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)容概述:
本章主要介紹實(shí)際電路,電路模型,電路中的基本物理量:電流、電壓、功率和能量,電阻元件,獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源,基爾霍夫電壓定律(KVL)和電流定律(KCL)。
1.電流、電壓的參考方向概念及功率的計(jì)算。
2.基爾霍夫電壓定律和電流定律實(shí)質(zhì)及應(yīng)用。難點(diǎn):
1.功率的計(jì)算。
2.依據(jù)基爾霍夫電壓定律和電流定律列方程求解電量。重點(diǎn):第2頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月1.3.1
實(shí)際電路和電路模型
一、實(shí)際電路
實(shí)際電路元件:實(shí)際中電氣元件的物理實(shí)體。如:電燈等。
實(shí)際電路:由實(shí)際電路元件按一定方式連接起來(lái)的物理實(shí)體。如:日光燈等。第3頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
電路的功能:
(1)進(jìn)行電能的產(chǎn)生、傳輸、分配與轉(zhuǎn)化。
(2)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的產(chǎn)生、傳遞、變換、處理與控制。
二、理想電路元件、電路模型
理想電路元件:是實(shí)際電氣器件主要電磁特性的科學(xué)抽象。電阻R:消耗電能的單一電磁特性;電感L:建立磁場(chǎng),儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的單一電磁特性;電容C:建立電場(chǎng),儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的單一電磁特性;第4頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月電路模型:由理想電路元件組成的電路。例如:一實(shí)際線圈
三、電路圖
電路原理圖:只表示元件的連接關(guān)系。電氣圖所用元件圖形符號(hào)見(jiàn)表1-1。
電路模型圖:由理想電路元件通過(guò)一定的連接構(gòu)成的圖。模型圖所用元件圖形符號(hào)見(jiàn)表1-2。第5頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第6頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第7頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月四、集總參數(shù)電路與分布參數(shù)電路
1.集總參數(shù)電路:其電路的幾何尺寸l<<電路的工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ。如:電力系統(tǒng)工頻50Hz時(shí),波長(zhǎng)λ=6000km,所以大多數(shù)電路滿足l<<λ
,可作為集總參數(shù)電路分析。集總參數(shù)電路又分為線性電路和非線性電路。
線性電路:元件參數(shù)是常數(shù)。
2.分布參數(shù)電路:l≈λ
的電路。如:無(wú)線電接收系統(tǒng)的頻率100MHz,波長(zhǎng)λ=3m,所以接收天線工作狀態(tài)要用分布參數(shù)電路分析。
本門(mén)課程學(xué)習(xí)集總參數(shù)線性電路的分析方法。第8頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月1.3.2電路的基本物理量
一、電流及電流的參考方向
1.定義:電荷的定向運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為電流。其大小用電流強(qiáng)度表示。
電流強(qiáng)度:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電荷量??杀頌椋?jiǎn)挝患皳Q算單位:時(shí)間t:秒(s);電荷q:庫(kù)侖(c);,電流i:安培(A)第9頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2.方向(1)實(shí)際方向:規(guī)定為正電荷的移動(dòng)方向。(2)參考方向:人為規(guī)定。
為什么引入?yún)⒖挤较颍?/p>
交流電路,方向瞬變。標(biāo)示:實(shí)線箭頭二者關(guān)系:i>0,相同;i<0,相反。實(shí)際方向與參考方向相同實(shí)際方向與參考方向相反如:參考方向如:電路復(fù)雜,方向難定;第10頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(shí)際方向和參考方向相同,由ab。解:(1)
例1-1
電流參考方向如圖示。已知:(1)q=2tA;(2)q=100sintA,求
i并指出其實(shí)際方向。(2)
(k=0,1,2…)二者方向相同,由abt在時(shí),i>0t在時(shí),i<0(k=0,1,2…)二者方向相反,由ba第11頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
二、電壓、電位及電壓的參考方向
1.電壓:
定義:?jiǎn)挝徽姾蓮腶點(diǎn)移至b點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所作的功,稱(chēng)為a、b兩點(diǎn)間的電壓。表示為單位及換算:?jiǎn)挝唬弘姾蓂:庫(kù)侖(c);功A:焦耳(J);電壓u:伏特(V)第12頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2.電位定義:?jiǎn)挝徽姾蓮腶點(diǎn)沿任意路徑移至參考點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所作的功,稱(chēng)為a點(diǎn)的電位。表示為Va。單位:伏特(V)
參考點(diǎn):電路中的任意點(diǎn)。常用o表示。規(guī)定參考點(diǎn)電位為零。則uao=VA。工程上常選大地或機(jī)殼為參考點(diǎn)。
3.電壓與電位的關(guān)系:電壓與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān),電位與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)。第13頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
4.方向:
(1)電壓的實(shí)際方向:電荷能量失去的方向,即高電位指向低電位。高電位用“+”,低電位用“-”。
(2)電壓的參考方向:人為規(guī)定。標(biāo)示:極性或?qū)嵕€箭頭。二者關(guān)系:u>0
相同,u<0
相反。
(3)電位的參考方向規(guī)定為從某點(diǎn)指向參考點(diǎn)。說(shuō)明:電位是可正、可負(fù)的。正號(hào)表示某點(diǎn)電位高于參考點(diǎn)電位,負(fù)號(hào)表示某點(diǎn)電位低于參考點(diǎn)電位。。如:參考方向第14頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月5.電動(dòng)勢(shì)定義:在非電場(chǎng)力作用下,單位正電荷在電源內(nèi)部從低電位向高電位移動(dòng)時(shí)所增加的電能。實(shí)際方向:由電源負(fù)極指向正極,即由低電位指向高電位。參考方向:人為規(guī)定。電動(dòng)勢(shì)與電壓的參考方向關(guān)系:(a)
u=e
(b)
u=e
(c)
u=-e第15頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月三、電壓電流的參考方向之間的關(guān)系電壓電流的參考方向關(guān)系共4種:分兩類(lèi):(1)一致方向稱(chēng)為關(guān)聯(lián)參考方向;(2)不一致方向稱(chēng)為非關(guān)聯(lián)參考方向。說(shuō)明:
1.選用哪一種,原則上任意。習(xí)慣上:R、L、C取一致方向;電源元件取不一致方向。
2.u、i
參考方向一經(jīng)確定,計(jì)算過(guò)程中不得改變。
3.電路圖中標(biāo)出的方向均為參考方向。第16頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月四、電功率與電能1.電功率:?jiǎn)挝粫r(shí)間電路吸收的能量稱(chēng)為電路吸收的電功率。簡(jiǎn)稱(chēng)功率。表示為:p=uiu、i參考方向一致,dt內(nèi):dq=idt
,
dw=udq代入上式,得:?jiǎn)挝唬弘妷簎:伏特(V);電流:安培(A);功率:瓦特(W);——此段電路吸收的功率第17頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月u、i
參考方向與p
的關(guān)系:(1)u、i
取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí):p=ui為吸收功率,
p>0為實(shí)際吸收功率,p<0為實(shí)際發(fā)出功率;(2)u、i
取非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí):p=ui為發(fā)出功率,
p>0為實(shí)際發(fā)出功率,p<0為實(shí)際吸收功率。2.電能定義:一段時(shí)間內(nèi)電路消耗的功率。表示為:?jiǎn)挝唬航苟?J)能量的吸收、發(fā)出與u、i參考方向之間的關(guān)系同“功率”類(lèi)似。第18頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月小結(jié):1.實(shí)際電路或?qū)嶋H電路元件可以用理想電路或理想電路元件組合的電路模型進(jìn)行模擬。2.電流、電壓均有實(shí)際方向和參考方向之分,后者原則上可任意規(guī)定。同一支路二者參考方向有關(guān)聯(lián)參考方向和非關(guān)聯(lián)參考方向之分。3.判斷元件吸收還是發(fā)出功率,和其電壓、電流參考方向的選擇有關(guān)。重點(diǎn)掌握電流、電壓的參考方向和功率的計(jì)算。難點(diǎn)在于功率的吸收或發(fā)出與電壓、電流參考方向之間的關(guān)系。第19頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月1.3.3
電阻元件及其特性一、電阻元件
1.定義:二端元件在任一時(shí)刻的電壓電流關(guān)系可由u-i
平面的一條曲線確定,此二端元件稱(chēng)為二端電阻元件。數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
f(u,i)=0此曲線稱(chēng)為伏安特性曲線。2.分類(lèi):
第20頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月iuo(a)非線性時(shí)不變電阻iuot1t2(b)線性時(shí)變電阻iuot1t2(c)非線性時(shí)變電阻
3.線性電阻(線性時(shí)不變電阻)
(1)定義:元件上電壓正比于電流的二端元件稱(chēng)為線性電阻。(2)數(shù)學(xué)表達(dá)式:電阻元件的電路符號(hào)u=Ri
當(dāng)u、i
取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí),上式成立。單位:電壓(V),電流(A),電阻()歐姆定律第21頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月iuO(3)
V-A曲線:
電導(dǎo)的定義:?jiǎn)挝唬何鏖T(mén)子(S)歐姆定律還可表為:i=Gu或(4)吸收的功率u、i
取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí),吸收的功率為:p=ui將歐姆定律代入后得:注意:上面歐姆定律的使用條件為u、i
取關(guān)聯(lián)參考方向。若取非關(guān)聯(lián)參考方向,各式前加負(fù)號(hào)。第22頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月可見(jiàn)吸收的功率p>0,所以,電阻元件永遠(yuǎn)消耗功率。
(5)吸收的電能
u、i
取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí),t時(shí)間內(nèi)吸收的電能為:直流時(shí):i=I上式為:WR=P(t-0)=Pt=RI2t=Gu2t討論:
(1)電阻元件為耗能元件。
(2)R=0,u=0,為短路,短路電流由外電路決定;R=,i=0,為開(kāi)路,開(kāi)路電壓由外電路決定。
(3)R為無(wú)源元件,電源供給u、i時(shí)
,WR0,但R本身不產(chǎn)生能量。第23頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
例1-2
有一個(gè)220V、40W的白熾燈,在額定電壓220V下工作時(shí)電流、電阻為多少?該燈泡消耗1kWh電需要多長(zhǎng)時(shí)間?解:第24頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月獨(dú)立電源是指其對(duì)外特性由電源本身決定,而不受電源以外的其它電路所控制。獨(dú)立電源是實(shí)際電源的一種科學(xué)抽象,是理想電路元件。
一、獨(dú)立電壓源
1.理想電壓源(1)定義:輸出的電壓與流過(guò)該元件的電流無(wú)關(guān)的二端元件。電路符號(hào):+_uSi+_USIi0u直流理想電壓源的V-A特性1.3.4電路中的獨(dú)立電源第25頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月(3)特例情況:US=0時(shí),V-A特性與i
軸重合。電源短路。(4)電源的功率:
uS與i
取非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí),,實(shí)際發(fā)出;,實(shí)際吸收。
uS與i
取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí),電源發(fā)出功率為:電源吸收功率為:,實(shí)際吸收;,實(shí)際發(fā)出。(2)特點(diǎn):(a)其端電壓與外電路無(wú)關(guān);
(b)其電流可以是任意的,由外電路決定。第26頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
2.實(shí)際電源的電壓源模型實(shí)際電源是存在內(nèi)阻的,通過(guò)測(cè)量一實(shí)際的直流電源,可得到其V-A特性曲線,如圖示:可見(jiàn)k為電阻量綱,令k=Rs,uoc=uS有此式為實(shí)際電源的電路方程,由它可畫(huà)出實(shí)際電壓源的電路模型。如圖所示:Rs~電源內(nèi)阻所以,V-A特性曲線方程:第27頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月特例:
(1)不接負(fù)載時(shí),a,b
端開(kāi)路,此時(shí)~開(kāi)路電壓~短路電流
i=0。
(2)a、b短路時(shí),當(dāng)RS很小時(shí),iSC很大,此種情況不允許出現(xiàn)。一般情況下,電源與負(fù)載連接處于工作狀態(tài)。如圖所示:第28頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月例1-3
開(kāi)路時(shí)測(cè)得某直流電源端電壓為24V,接上外電阻R后,用電壓表測(cè)得R兩端電壓為20V,用電流表測(cè)得流經(jīng)R的電流I=10A,求電阻R與電源內(nèi)阻RS。由題意知本題的電路模型如圖所示。解:+_第29頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月(3)特例:IS=0時(shí),V-A特性與u軸重合。此時(shí)電源開(kāi)路。(4)電源發(fā)出的功率計(jì)算與理想電壓源相同。即:uiiS+-二、獨(dú)立電流源1.理想電流源(1)定義:輸出的電流與該元件的端電壓無(wú)關(guān)的二端元件。電路符號(hào):直流理想電流源的V-A特性如圖示。u0i(2)特點(diǎn):(a)其電流與外電路無(wú)關(guān);
(b)其端電壓可以是任意的,由外電路決定。IS第30頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
2.實(shí)際電源的電流源模型可測(cè)得實(shí)際電源端口的V-A特性如圖示。其V-A特性曲線方程可表為:
i=-ku+iS
可見(jiàn)k為電導(dǎo)量綱令k=GS
代入上式有i=-GSu+iS此式為實(shí)際電源的電路方程,由它可畫(huà)出實(shí)際電源的電流源電路模型。如圖示。第31頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
(1)a、b端開(kāi)路,不接負(fù)載時(shí),此時(shí),i=0,特例:=uOC=0(2)a、b端短路,即電源短路時(shí),一般情況下,為帶負(fù)載正常工作。此時(shí),u=0,=0=iSC=iS第32頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月解:
電壓源吸收的功率為
電流源發(fā)出的功率為例1-4
計(jì)算圖示6Ω電阻上的電流和兩電源的功率。
6Ω電阻上的電流:第33頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月小結(jié):
1.
電阻元件是電路中消耗能量的電磁現(xiàn)象。其u、i關(guān)系為:u=Ri;吸收功率:
2.
理想電壓源和理想電流源是忽略了實(shí)際電源內(nèi)阻后的理想電路元件。前者的電壓和后者的電流與負(fù)載無(wú)關(guān),而前者的電流和后者的電壓則與負(fù)載有關(guān)。
3.實(shí)際電壓源模型是理想電壓源與電阻串聯(lián),輸出電壓隨端口電流增大而減??;實(shí)際電流源模型是理想電流源與電導(dǎo)并聯(lián),輸出電流隨端口電壓增大而減小。第34頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月1.3.5基爾霍夫定律1.支路:電路中的每一個(gè)二端元件稱(chēng)為一條支路。習(xí)慣上:幾個(gè)相串聯(lián)的元件分支構(gòu)成一條支路。2.節(jié)點(diǎn):元件之間的聯(lián)接點(diǎn)。習(xí)慣上:三條以及三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。3.回路:電路中任意閉合路徑。
網(wǎng)孔:把電路畫(huà)到平面上,再分不出其他回路的回路(即網(wǎng)孔是最小的回路)。abfgcdeh電路中常用的幾個(gè)名稱(chēng)(10條)(6條)(8個(gè))(4個(gè))(7個(gè))(4個(gè),有3個(gè)內(nèi)網(wǎng)孔,1個(gè)外網(wǎng)孔)第35頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
i2+i3=i1
或?yàn)椋?i1+i2+i3=0∑i入=∑i出i出=0
二、基爾霍夫電流定律
1.
內(nèi)容:對(duì)于集總參數(shù)電路,在任意時(shí)刻,流出電路任一節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流入該節(jié)點(diǎn)的電流之和。即若規(guī)定流出節(jié)點(diǎn)的電流為正,流入的為負(fù),則KCL又可表示為:流出節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和等于零。即例如圖中節(jié)點(diǎn)a的KCL為:第36頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月例如圖中紅色虛線包圍的封閉面有KCL:說(shuō)明:(1)KCL與電路元件的性質(zhì)無(wú)關(guān);(2)KCL對(duì)電路中任意節(jié)點(diǎn)的電流施加了線性約束。
-i2-i3+i4+i6=0上式可由節(jié)點(diǎn)b、d
的KCL方程相加得到:b點(diǎn):
d點(diǎn):2.實(shí)質(zhì):電荷守恒,電流連續(xù)。3.推廣:KCL可以推廣到電路中任意封閉面。第37頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月u=0三、基爾霍夫電壓定律
1.內(nèi)容:對(duì)于集總參數(shù)電路,在任一時(shí)刻,任一回路中,沿該回路全部支路電壓的代數(shù)和等于零。即2.使用KVL的方法:先選定回路,再規(guī)定各支路(或元件的)電壓參考方向,再確定回路繞行方向,最后列出KVL方程。列寫(xiě)KVL方程時(shí),分電壓的參考方向與回路繞行方向一致的項(xiàng)取正號(hào),反之取負(fù)號(hào)。第38頁(yè),課件共43頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月例如圖示電路,則有:-u1+u2+u6-u4=02.實(shí)質(zhì):
電位的單值性,能量守恒的體現(xiàn)。3.推廣:
KVL可以推廣到求電路中任意兩點(diǎn)之間的電壓。由(1)式有:u1=
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 大健康產(chǎn)業(yè)招商戰(zhàn)略規(guī)劃
- 基層醫(yī)療衛(wèi)生健康促進(jìn)法
- Methyl-1S-3-oxocyclopentaneacetate-生命科學(xué)試劑-MCE
- 心衰合并心律失常的管理
- 唐山灤州市事業(yè)單位招聘筆試真題2024
- 大慶市慶雁支持計(jì)劃遴選左右筆試真題2024
- 小學(xué)心理健康教育教案及課件
- 健康評(píng)估身體狀況評(píng)估
- 外科手術(shù)備皮范圍及目的
- 繪就心靈成長(zhǎng)之路:大學(xué)生心理健康教育實(shí)踐與創(chuàng)新
- 2025年山東省高考生物試卷真題(含答案解析)
- 主語(yǔ)從句超全課件
- 跟骨骨折經(jīng)皮復(fù)位與置釘知識(shí)2025
- 《Unit 6 Changing for the seasons》教案-2024-2025學(xué)年人教PEP版(2024)小學(xué)英語(yǔ)四年級(jí)上冊(cè)
- 天津醫(yī)院節(jié)能管理制度
- 軟件服務(wù)運(yùn)維合同范本
- 無(wú)創(chuàng)血流動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)
- GB/T 28583-2025供電服務(wù)規(guī)范
- 恩施市2025屆數(shù)學(xué)三年級(jí)第一學(xué)期期末達(dá)標(biāo)測(cè)試試題含解析
- 安全注射檢查規(guī)范與實(shí)施要點(diǎn)
- 裝修售后維修合同協(xié)議
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論