電路原理1.ppt

1、電路原理,計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 電子信息教研室（主樓322） 辦公電話：85716438 主講教師：陳戈珩,第一章電路模型和電路定理,1.1電路和電路模型 一.電路 1.電路的定義 若干個(gè)電器設(shè)備或器件按一定的方 式組成電流的通路（簡稱電流的通路） 2.電路的作用 1能量的轉(zhuǎn)換、傳輸分配 2加工、處理電信號(hào)（可以是電壓或電流）,3.電路的種類 1實(shí)際電路由各種實(shí)際電器元件組成以反映一定的電磁性能的電路。 2.抽象電路用一些足以反映實(shí)際電路電磁性能的理想電路元件組成的電路。 二.電路模型理想導(dǎo)線和理想電路元件所構(gòu)成的 電路。 1.理想電路元件 具有確定的電磁性質(zhì)的假設(shè)元件。是一種 理想化的模型并

2、具有精確的數(shù)學(xué)定義。,以規(guī)定的元件符號(hào)表示 消耗電能的電阻元件： 儲(chǔ)存磁場能量的電感元件： 儲(chǔ)存電場能量的電容元件： 供給電能的電源元件： 理想電路元件適當(dāng)組合可以反映實(shí)際電路元件的電磁性質(zhì)及現(xiàn)象 2.實(shí)際電路元件 可以由一種或幾種以上的理想電路元件加以組合,實(shí)際電路 實(shí)際的電壓源理想電壓源與電阻串聯(lián) 。 元件線圈理想電感與電阻的串聯(lián) 。 將實(shí)際電路抽象為由理想導(dǎo)線和若干種理想電路元件以相應(yīng)的方式連接構(gòu)成的電路圖電路模型圖，對(duì)其進(jìn)行分析和計(jì)算。,三.集中參數(shù)電路全部由集中參數(shù)元件組成的電 路（電路模型）。 1.集中參數(shù)元件 電磁過程在元件內(nèi)部進(jìn)行，其特性可由它的端點(diǎn)電 壓電流關(guān)系確定其關(guān)系可由

3、參數(shù)描述。 以上四種理想電路元件均為集中參數(shù)元件。 2.集中參數(shù)電路特點(diǎn)： 電路尺寸電路工作時(shí)最高頻率所對(duì)應(yīng)的電磁波長 四.電路理論分析的主要內(nèi)容 本課程研究的是集中參數(shù)電路的基本定律、基本定理及分析與計(jì)算方法 。,1.2 電流、電壓及參考方向 一.電流及參考方向 1.電流定義帶電質(zhì)點(diǎn)有規(guī)律的運(yùn)動(dòng) 2.電流的實(shí)際方向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。 3.電流的種類 直流電流：大小方向不隨時(shí)間改變 。 交流電流：大小方向隨時(shí)間交變。,4.電流的強(qiáng)度 單位時(shí)間穿過導(dǎo)體某截面的電量代數(shù)和。 5.電流的單位安培A，毫安mA，微安A。 6.電流的參考方向任意規(guī)定的方向 把電流看成代數(shù)量： 參考方向與實(shí)際方向一致 參考

4、方向與實(shí)際方向相反 結(jié)論：電流的參考方向與電流的符號(hào)的正負(fù)共同決 定電流的實(shí)際方向。,二.電壓及參考方向 1.電壓的定義 單位正電荷在電場作用下從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場力所做的功。 2.電壓的實(shí)際方向高電位到低電位 3.電壓的種類 直流電壓 交流電壓,4.電壓的單位伏特V，毫伏m，微伏V。 5.電壓的參考方向任意規(guī)定的方向， 電壓u也是看成代數(shù)量 參考方向與實(shí)際方向一致 參考方向與實(shí)際方向相反 結(jié)論：電壓的參考方向與電壓的符號(hào)的正負(fù)共同決定電壓的實(shí)際方向。 電路圖中所標(biāo)出的方向一定全部為參考方向 。 所有電路分析計(jì)算前必須先標(biāo)明所用到的電壓電流的參考方向，否則計(jì)算無效。,三.電位及性質(zhì) 1.電位的定

5、義 單位正電荷在電場作用下從一點(diǎn)移到參考點(diǎn)電場力所做的功。 單位與電壓相同 參考點(diǎn)電位為零。 為了方便分析在恒定電場中任選的一點(diǎn)。 接地點(diǎn)=零點(diǎn)位=參考點(diǎn) 電位也可以稱電場中任意點(diǎn)與參考點(diǎn)間的電壓。,2.電位的性質(zhì) 1電位的單值性參考點(diǎn)一旦選定后，各點(diǎn)的電位固定 2參考點(diǎn)選擇的不同，各點(diǎn)電位也不同 3電壓為兩點(diǎn)之間的電位差 4恒定電場中任意兩點(diǎn)間的電壓只與這兩點(diǎn)的位置有關(guān)，而與電荷移動(dòng)的路徑無關(guān)。 1.3 電功率與能量 一.電能 1.電能的定義：從t0到t時(shí)間內(nèi)，元件所吸收的電能為：,2.單位：當(dāng)電壓的單位為伏，電流的單位為安培時(shí)，電能的單位是焦耳J 功率是電能量對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。 二.功率 1.

6、定義：單位時(shí)間電場所做的功。 也可以 正電荷在電場的作用下從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)電場力所做功有兩種情況 元件吸收電能（吸收功率）； 元件釋放電能（發(fā)出功率）；,2.單位：焦耳/秒為瓦特W 簡稱瓦 電能單位為千瓦小時(shí)=1度電 通過流經(jīng)元件的電流及兩端電壓的參考方向和功率符號(hào)的正負(fù)來判斷。 3.功率與電壓與電流的參考方向 1元件上的電壓與電流為關(guān)聯(lián)方向 元件吸收功率（能量） 元件發(fā)出功率（能量） 2元件上的電壓與電流為非關(guān)聯(lián)方向 元件發(fā)出功率（能量） 元件吸收功率（能量）,4.功率守恒 對(duì)一個(gè)電路而言，發(fā)出的功率恒等于吸收的功率 。 1.4 電路元件 一.電阻元件 1.符號(hào)與單位： 2.伏安特性 電流與

7、電壓的關(guān)系 線性電阻的伏安特性是一條過原點(diǎn)的直線 電壓與電流成正比 3.歐姆定律,1關(guān)聯(lián)方向的歐姆定律 2非關(guān)聯(lián)方向的歐姆定律 *公式必須與參考方向配套使用 4.電阻是無記憶元件也是耗能元件 今后我們說到電阻，除了特殊聲明以外均指線性電阻,R電阻元件 電阻參數(shù)值 為無記憶、耗能的無源元件 .電阻器實(shí)際電路元件 寄生影響 工作指標(biāo) 二.獨(dú)立電源元件 .理想的獨(dú)立電壓源提供確定電壓的電源 特點(diǎn)：電壓固定（與外接電路無關(guān)） 電流任意（與外接電路有關(guān)） 即：其電流大小、方向與所聯(lián)的外電路有關(guān)。,凡兩端電壓按照給定規(guī)率變化而與其電流無關(guān)的電源稱為理想電壓源 凡與理想電壓源并聯(lián)的元件上電壓恒為理想電壓源電

8、壓 符號(hào)與外特性 電池與直流電壓源： 交流電壓源： 電源電壓與電動(dòng)勢的數(shù)值和方向 電源電壓值電源電動(dòng)勢值 電源電壓的方向與電源電動(dòng)勢方向相反： 電源電壓方向從電源電動(dòng)勢方向從,電壓源的實(shí)際電流方向決定電壓源的性質(zhì) 電壓源的實(shí)際電流方向與實(shí)際電壓方向相反則電壓源發(fā)出電能作電源 電壓與電流非關(guān)聯(lián)方向 電壓源的實(shí)際電流方向與實(shí)際電壓方向相同則電壓源吸收電能作負(fù)載 電壓與電流關(guān)聯(lián)方向 實(shí)際電壓源 其兩端電壓會(huì)隨電流變化而變化,實(shí)際的電池用一個(gè)理想的電阻與理想電壓源串聯(lián)組合來模擬實(shí)際電池特性。 .理想獨(dú)立電流源提供確定電流的電源 特點(diǎn)：電流固定（與外接電路無關(guān)） 電壓任意（與外接電路有關(guān)） 即：其電壓大

9、小、方向與所聯(lián)的外電路有關(guān)。 凡電流按照給定規(guī)率變化而與其兩端電壓無關(guān)的電源稱為理想電流源 凡與理想電流源串聯(lián)的元件上電流恒為理想電流源電流,符號(hào)及外特性 電流源的實(shí)際電壓方向決定電流源的性質(zhì) 電流源的實(shí)際電流方向與實(shí)際電壓方向相反則電壓源發(fā)出電能作電源 電壓電流非關(guān)聯(lián)方向 電流源的實(shí)際電流方向與實(shí)際電壓方向相同則電壓源吸收電能作負(fù)載 電壓電流關(guān)聯(lián)方向,三.非獨(dú)立電源元件受控源 1.受控源的概念 其本身不直接起激勵(lì)作用，只是用來反映電路中某處電壓或電流能控制另一處電壓或電流的現(xiàn)象。 2.種類及符號(hào),a ,b ,g ,r 均為控制系數(shù)，線性受控源均為實(shí)常數(shù) .受控源的處理方法 將其當(dāng)作獨(dú)立電源處

10、理即可，只不過它的電源值（電壓值和電流值）取決于被控制量 。 重要術(shù)語 支路電路中的每一個(gè)分支 。 有源支路和無源支路,節(jié)點(diǎn)三個(gè)或三個(gè)以上的支路聯(lián)接點(diǎn)（支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)） a,b是節(jié)點(diǎn)，1,2,3不是節(jié)點(diǎn)（但可以是“圖”中的節(jié)點(diǎn)） 支路也可以稱為連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的一段電路 回路電路中任意閉合路徑 （若干個(gè)支路組成的閉合路徑） 網(wǎng)孔平面電路中不穿過支路的閉合路徑 短路在集中參數(shù)電路中，連線上無電阻稱為短路線。 特點(diǎn)：R=0，電壓為零，電流任意。 斷路也稱開路。連線斷開。 特點(diǎn)：R=，電流為零，電壓任意。,1.5基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律和 基爾霍夫電壓定律 一. 基爾霍夫電流定律（）它是確定節(jié)點(diǎn)處電流

11、間關(guān)系的定律 .內(nèi)容： 在集中參數(shù)電路中，任意時(shí)刻，對(duì)任意節(jié)點(diǎn)所聯(lián)接的所有支路電流的代數(shù)和恒為零。 電路中的各支路電流的參考方向流出節(jié)點(diǎn)的為正，流入節(jié)點(diǎn)的為負(fù)（也可作相反規(guī)定）。,的第二種說法：在集中參數(shù)電路中，任意時(shí)刻，流入任意節(jié)點(diǎn)電流之和恒等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和 。 .是電流守恒的反映電流連續(xù)性 .的兩套符號(hào)問題 公式所約定的符號(hào)（流出的為正，流入的為負(fù)） 電流本身的參考方向與其實(shí)際方向是否一致引出的正負(fù)號(hào),.不僅適用于節(jié)點(diǎn)也適用于閉合面 二. 基爾霍夫電壓定律（）它是確定回路中各元件電壓間關(guān)系的定律 .內(nèi)容： 在集中參數(shù)電路中，任意時(shí)刻，任意回路內(nèi)各支路（元件）電壓的代數(shù)和恒為零。 規(guī)

12、定： 回路的繞行方向及回路中各支路（元件）電壓參考方向及標(biāo)號(hào)。 電壓參考方向與繞行方向一致時(shí)，該電壓取正號(hào) 電壓參考方向與繞行方向相反時(shí)，該電壓取負(fù)號(hào) .反映兩點(diǎn)電壓只與起點(diǎn)與終點(diǎn)位置有關(guān)而與路徑無關(guān)的結(jié)論。,3.KVL的兩套符號(hào)問題 1KVL公式中各項(xiàng)電壓是否與繞行方向一致所引出的正負(fù)號(hào) 2電壓參考方向是否與實(shí)際方向一致所引出的正負(fù)號(hào) 4.節(jié)點(diǎn)電壓的概念任意節(jié)點(diǎn)與參考點(diǎn)之間的電壓。 參考點(diǎn)的選取是任意的。參考點(diǎn)不同，各點(diǎn)的電位不同，但任意兩點(diǎn)間電壓不變。一旦參考點(diǎn)確定，各點(diǎn)的電位也確定單值性。,5.KVL公式的表示形式 1定義形式： 不適用，規(guī)定如前。 2兩點(diǎn)間電壓表示形式：電壓的起點(diǎn)指向終點(diǎn)為繞行方向，規(guī)定如前 （不方便） 3以電流與電阻之積表示電壓的表示形式規(guī)定如下： 規(guī)定支路電流的參考方向及標(biāo)號(hào)，規(guī)定回路 繞行方向。 支路電流參考方向與回路繞行方向一致時(shí)， 前取正號(hào)，反之取負(fù)號(hào)。 電壓源電動(dòng)勢方向與回路繞行方向一致時(shí)， 前取正號(hào)，反之取負(fù)號(hào)。,4以電流與電阻之積表示電壓的表示形式 電壓起點(diǎn)到終點(diǎn)的走行方向已知 規(guī)定如下： 規(guī)定支路電流的參考方向及標(biāo)號(hào)。 支路電流參考方向與電壓走行方