(電路理論)第一章-電路基本概念和定律

(電路理論)第一章-電路基本概念和定律CATALOGUE目錄電路基本概念與組成電流、電壓及其參考方向電阻元件與歐姆定律電源元件及其性質基爾霍夫定律及應用電路基本分析方法總結回顧與拓展延伸01電路基本概念與組成電路是由電氣設備和元器件按一定方式連接而成，用以實現(xiàn)電能傳輸、分配和轉換的系統(tǒng)。電路定義電路的主要功能包括傳遞和處理信號，分配、傳輸和轉換電能，以及實現(xiàn)各種電氣控制等。電路功能電路定義及功能提供電能的裝置，如電池、發(fā)電機等。電源負載中間環(huán)節(jié)消耗電能的裝置，如電燈、電動機等。連接電源和負載的部分，如導線、開關、保護設備等。030201電路組成要素用理想元件和理想電路來模擬實際電路，以便進行分析和設計。電路中的元件和設備都有相應的符號表示，如電阻、電容、電感、電源等。電路模型與符號表示符號表示電路模型實際電路實際電路中存在電阻、電容、電感等元件的實際效應，以及導線電阻、接觸電阻等影響因素。理想電路理想電路忽略了元件的實際效應和導線的電阻等因素，只考慮電路的基本結構和功能。因此，理想電路是一種簡化的電路模型，便于分析和設計。實際電路與理想電路對比02電流、電壓及其參考方向電流定義電荷的定向移動形成電流，單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量稱為電流強度，簡稱電流。電流分類根據(jù)電流的性質，可分為直流電流和交流電流。直流電流方向不隨時間變化，而交流電流方向隨時間周期性變化。電流概念及分類電壓是電場中兩點之間的電位差，表示單位正電荷移動的勢能差或電場力所做的功。電壓定義根據(jù)電壓的大小和方向是否隨時間變化，可分為直流電壓和交流電壓。直流電壓大小和方向均不隨時間變化，而交流電壓大小和方向隨時間周期性變化。電壓分類電壓概念及分類參考方向選擇與約定參考方向選擇在電路分析中，為了統(tǒng)一標準，需要人為地規(guī)定電流和電壓的正方向，稱為參考方向。參考方向約定通常規(guī)定正電荷移動的方向為電流的正方向，電位降低的方向為電壓的正方向。在實際電路中，可根據(jù)需要靈活選擇參考方向。在電路元件中，如果電流和電壓的參考方向一致（即電流從電壓高的一端流向電壓低的一端），則稱為關聯(lián)參考方向。關聯(lián)參考方向如果電流和電壓的參考方向相反，則稱為非關聯(lián)參考方向。在電路分析中，關聯(lián)參考方向的選擇有助于簡化計算和理解電路元件的工作原理。非關聯(lián)參考方向關聯(lián)參考方向應用03電阻元件與歐姆定律阻礙電流通過的元件，用字母R表示，單位是歐姆（Ω）。電阻元件阻值不隨電壓或電流變化而變化的電阻。線性電阻阻值隨電壓或電流變化而變化的電阻，如壓敏電阻、熱敏電阻等。非線性電阻電阻元件特性及分類理解要點適用于線性電阻電路。注意公式中各物理量的單位。電壓、電流需采用關聯(lián)參考方向。歐姆定律表述：在閉合電路中，通過某段導體的電流跟這段導體兩端的電壓成正比，跟這段導體的電阻成反比。歐姆定律表述與理解線性電阻滿足歐姆定律的電阻元件，其伏安特性曲線是一條通過原點的直線。非線性電阻不滿足歐姆定律的電阻元件，其伏安特性曲線不是一條直線，而是曲線。常見的非線性電阻有二極管、三極管等。線性非線性電阻概念區(qū)分VS總電阻等于各串聯(lián)電阻之和，即R=R1+R2+...+Rn。串聯(lián)電路具有分壓作用，各電阻上的電壓與其阻值成正比。電阻并聯(lián)總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和，即1/R=1/R1+1/R2+...+1/Rn。并聯(lián)電路具有分流作用，各電阻上的電流與其阻值成反比。電阻串聯(lián)電阻串聯(lián)并聯(lián)計算方法04電源元件及其性質電壓源是電路中提供恒定或時變電壓的元件，其電壓值不受電路中其他元件影響。電壓源定義理想電壓源內(nèi)阻為零，輸出電壓恒定，不隨負載變化。理想電壓源性質實際電壓源存在內(nèi)阻，輸出電壓會隨負載變化而有所降低。實際電壓源模型在電路圖中，電壓源通常用符號“V”表示，并標注其電壓值和極性。電壓源符號與表示方法電壓源模型及性質分析電流源是電路中提供恒定或時變電流的元件，其電流值不受電路中其他元件影響。電流源定義理想電流源性質實際電流源模型電流源符號與表示方法理想電流源內(nèi)阻為無窮大，輸出電流恒定，不隨負載變化。實際電流源存在內(nèi)阻，輸出電流會隨負載變化而有所降低。在電路圖中，電流源通常用符號“I”表示，并標注其電流值和方向。電流源模型及性質分析

實際電源模型簡化方法電源內(nèi)阻忽略不計對于內(nèi)阻較小的電源，可以忽略其內(nèi)阻，簡化為理想電源模型。電源內(nèi)阻等效變換對于內(nèi)阻較大的電源，可以將其內(nèi)阻等效為一個電阻與理想電源串聯(lián)或并聯(lián)的模型。電源模型間轉換根據(jù)實際需要，可以在不同電源模型間進行轉換，如將電壓源轉換為電流源等。通過電源等效變換，可以將電壓源轉換為電流源，或將電流源轉換為電壓源。電壓源與電流源轉換對于交流電源，可以通過整流、濾波等電路將其轉換為直流電源；對于直流電源，也可以通過逆變等電路將其轉換為交流電源。交流電源與直流電源轉換通過變壓器、升壓電路、降壓電路等，可以實現(xiàn)不同電壓等級電源之間的轉換。不同電壓等級電源轉換不同類型電源間轉換技巧05基爾霍夫定律及應用在集總電路中，任何時刻，對任一節(jié)點，所有流出節(jié)點的電流的代數(shù)和恒等于零。KCL實質上是電荷守恒定律在集總電路中的體現(xiàn)。在電路中，電流是電荷的流動，而電荷不會憑空產(chǎn)生也不會憑空消失，因此在一個封閉系統(tǒng)中，流入一個節(jié)點的電荷量必須等于流出該節(jié)點的電荷量。表述理解基爾霍夫第一定律（KCL）表述與理解表述在集總電路中，任何時刻，沿任一回路，所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零。理解KVL實質上是能量守恒定律在集總電路中的體現(xiàn)。在電路中，電壓表示電場力對電荷做功的能力，而電荷在電場中移動一周，電場力對其做的總功必須為零，否則電荷將無限加速，這是不可能的。基爾霍夫第二定律（KVL）表述與理解復雜電路中KCL和KVL應用舉例在復雜電路中，選擇一個節(jié)點作為參考點，列出該節(jié)點的KCL方程，可以求解出該節(jié)點的電流分布情況。KCL應用舉例在復雜電路中，選擇一個回路作為分析對象，列出該回路的KVL方程，可以求解出該回路中各元件的電壓和電流。KVL應用舉例注意事項在應用KCL和KVL時，要注意電流和電壓的參考方向。在列寫方程時，要按照電流的流出或電壓的降方向來取正負號。要點一要點二易錯點提示易錯點主要在于對參考方向的理解和應用。在實際電路中，電流的流向和電壓的極性可能并不明確，需要通過分析或測量來確定。如果參考方向選擇不當，可能會導致方程錯誤或解出的結果與實際不符。注意事項和易錯點提示06電路基本分析方法原理支路電流法是以支路電流作為未知量，通過列寫KCL、KVL方程來求解電路的方法。步驟1）選定支路電流的參考方向；2）列寫KCL、KVL方程；3）解方程求解支路電流。支路電流法原理及步驟介紹節(jié)點電壓法是以節(jié)點電壓為未知量，通過列寫節(jié)點電壓方程來求解電路的方法。原理1）選定參考節(jié)點，標出節(jié)點電壓；2）列寫節(jié)點電壓方程；3）解方程求解節(jié)點電壓，再求支路電流。步驟節(jié)點電壓法原理及步驟介紹原理網(wǎng)孔電流法是以假想的網(wǎng)孔電流為未知量，通過列寫KVL方程來求解電路的方法。步驟1）選定網(wǎng)孔電流的環(huán)繞方向；2）列寫KVL方程；3）解方程求解網(wǎng)孔電流，再求支路電流。網(wǎng)孔電流法原理及步驟介紹不同分析方法比較與選擇建議適用于支路數(shù)不多、方程數(shù)較少的電路分析，但方程數(shù)較多時求解復雜。適用于節(jié)點數(shù)較少、支路數(shù)較多的電路分析，可減少方程數(shù)和未知數(shù)個數(shù)。適用于平面電路分析，特別是含有較少網(wǎng)孔的電路，方程數(shù)較少且易于列寫。根據(jù)電路的具體情況和特點選擇合適的分析方法，可結合多種方法進行電路分析。支路電流法節(jié)點電壓法網(wǎng)孔電流法選擇建議07總結回顧與拓展延伸電路基本概念電路基本定律電阻電路的等效變換電路基本分析方法章節(jié)知識點總結回顧包括電流、電壓、電阻、功率等定義及其單位，電路元件的符號和分類。掌握電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)的等效變換方法，以及電源模型的等效變換。重點掌握歐姆定律、基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）的內(nèi)容和應用。了解支路電流法、網(wǎng)孔電流法、節(jié)點電壓法等電路分析方法的基本原理和步驟。非線性元件特性了解非線性電阻、電容和電感的基本特性，如伏安特性曲線的非線性。非線性電路分析方法簡要介紹圖解法、小信號分析法等非線性電路分析方法的基本思想