第1章电路的基本概念和基本定律课件.ppt

1、第一章第一章 电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基本定律1.1 1.1 电路与电路模型电路与电路模型1.2 1.2 电压、电流电压、电流及其参考及其参考方向方向1.3 1.3 电路的功和功率电路的功和功率1.4 1.4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.5 1.5 无源电路元件无源电路元件1.6 1.6 有源电路元件有源电路元件*1.7 1.7 受控源受控源1.8 1.8 电路的基本状态和电气设备的额定值电路的基本状态和电气设备的额定值1.11.1电路与电路模型电路与电路模型一、电路的组成一、电路的组成 1.1.电路：将一些电气设备或器件按照一电路：将一些电气设备或器件按照一 定的方式连接的电

2、流通路。定的方式连接的电流通路。2.2.电路的组成：电源、负载、中间环节。电路的组成：电源、负载、中间环节。第一章第一章 电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基本定律 电源：提供电能的元件，将非电能转换为电能。电源：提供电能的元件，将非电能转换为电能。负载：将电能转换为非电能或电信号元件。负载：将电能转换为非电能或电信号元件。中间环节：连接电源和负载的导线、开关。中间环节：连接电源和负载的导线、开关。二、电路的功能和分类二、电路的功能和分类 1.1.力能力能(强电）电路：起传输和分配电能的作用。强电）电路：起传输和分配电能的作用。特点：电压高，电流和功率大。特点：电压高，电流和功率大。要求

3、：功率损耗小，电能转换和传输的效率高。要求：功率损耗小，电能转换和传输的效率高。2.2.信号信号(弱电弱电)电路：起传递和处理信号的作用。电路：起传递和处理信号的作用。特点：电压低，电流和功率小。特点：电压低，电流和功率小。要求：输出信号强，传递信号不失真。要求：输出信号强，传递信号不失真。1.1.理想电路元件：具有单一性能的电路元件。理想电路元件：具有单一性能的电路元件。三、电路模型三、电路模型RC+USIS电阻元件电阻元件电容元件电容元件理想电压源理想电压源理想电流源理想电流源L电感元件电感元件例：一个实际的电感线圈在不同频率下的电路模型例：一个实际的电感线圈在不同频率下的电路模型2.电路

4、模型电路模型模型化电 路 分 析四、网络和系统四、网络和系统（一）术语（一）术语支路支路：电路中的每一条分支。电路中的每一条分支。节点节点：三条以上支路的汇节点。三条以上支路的汇节点。回路回路：由支路构成的闭合路径。由支路构成的闭合路径。有源支路有源支路无源支路无源支路除组成回路本身的支除组成回路本身的支路外，内部不包含其路外，内部不包含其他支路的回路。他支路的回路。网孔网孔：4个节点个节点-n=46条支路条支路-b=67个回路个回路-L=73个网孔个网孔-M=3该电路拥有该电路拥有（二）网络和系统（二）网络和系统端钮端钮端钮四端网络四端网络二端网络二端网络端口端口端口一端口网络一端口网络二端

5、口网络二端口网络网络：比较复杂的电路。网络：比较复杂的电路。分类：有源网络和无源网络分类：有源网络和无源网络系统：完成一定功能的复杂电路。系统：完成一定功能的复杂电路。自由电子1.21.2电流、电压及其参考方向电流、电压及其参考方向一、电流一、电流 电流：电荷的定向运动电流：电荷的定向运动。变动电流：变动电流：dqidt直流：直流：电流的实际方向：正电荷运动的方向。电流的实际方向：正电荷运动的方向。e-+正离子正离子负离子负离子电极电极电解液电解液TQI：1A=103mA=106A=109nA 电路中电路中a、b两点间的电压定义为单位正电两点间的电压定义为单位正电 荷由荷由a点移至点移至b点电

6、场力所做的功。点电场力所做的功。电压是电路中产生电流的根本原因。电压是电路中产生电流的根本原因。dqdwuababQWUabab：A 点的电位是点的电位是A 点与参考点间的电压，记做点与参考点间的电压，记做UA.电动势是指电场力将电位正电荷从电源的低电位点移到高电动势是指电场力将电位正电荷从电源的低电位点移到高 电位点所做的功。电动势用电位点所做的功。电动势用E 表示，实际方向为电位升的表示，实际方向为电位升的 方向，与电压方向相反。方向，与电压方向相反。电压、电压降、电位差、电位、电动势电压、电压降、电位差、电位、电动势三三.解题前在电路图上标示的电压、解题前在电路图上标示的电压、电流方向称

7、为参考方向。电流方向称为参考方向。aIRUb aIRUb +-+-1.31.3电路的功和功率电路的功和功率电能做功的单位为焦耳：电能做功的单位为焦耳：工程单位为千瓦时：工程单位为千瓦时：电功率：电功率：单位为瓦单位为瓦：00()()()()()()qTdwdqu ti tw tu t dqu t i t dtdqdt1J1W 1s1Ws611KWh 1000W 3600s 3.6 10 J度331W10kW10 mW负载吸收或消耗的电能负载吸收或消耗的电能:()()()dwp tu t i tdt12功率的判定：功率的判定：1.4 1.4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 是

8、电路理论的核心是电路理论的核心,是分析电路的依据。是分析电路的依据。一、基尔霍夫电流定律（一、基尔霍夫电流定律（KCL）KCL是确定连接在是确定连接在同一结点同一结点上的上的各支路电流各支路电流之之间的关系定律。间的关系定律。146III245III3560III1230III1230III结点结点B B：结点结点C C：结点结点D D：结点结点A A：广义结点：广义结点：二、基尔霍夫电压定律（二、基尔霍夫电压定律（KVLKVL）KVLKVL描述了电路中描述了电路中任意闭合回路任意闭合回路中各部分中各部分电压之电压之间间的关系。的关系。1221144UI RI RI R2332255UI RI

9、 RI R554466I RI RI R5544BDI RI RU对网孔对网孔ABCAABCA：对网孔对网孔ACDAACDA：对网孔对网孔BDCBBDCB：对不闭合回路：对不闭合回路：1.5 1.5 无源电路元件无源电路元件一、电阻元件一、电阻元件0.25W金属膜电阻金属膜电阻2W金属膜电阻金属膜电阻瓷釉电阻瓷釉电阻电阻排电阻排电位器电位器可调电阻可调电阻伏安特性关系：伏安特性关系：uiR功率：关联正方向功率：关联正方向 伏安特性曲线伏安特性曲线：空心电感空心电感电感线圈电感线圈二、电感元件二、电感元件环形电感环形电感可调电感可调电感根据韦安特性关系：根据韦安特性关系：Li伏安特性：电感的自感

10、电动式与电感的磁伏安特性：电感的自感电动式与电感的磁通量的变化率成正比通量的变化率成正比 ，其中负号表示自感电动势是阻碍磁通量的变化。阻碍磁通量的变化。lddieLdtdt 因此，关联正方向下，电感存储的能量为：因此，关联正方向下，电感存储的能量为：LLdiPu iLidtldedt 于是有于是有：或或三、电容元件三、电容元件CBB聚丙烯电容聚丙烯电容钽电解电容钽电解电容铝电解电容铝电解电容独石电容独石电容电容的电容的q-u q-u 特性关系：特性关系：由于电容由于电容上存储的电荷建立起电容极板上上存储的电荷建立起电容极板上的电压，其大小关系为的电压，其大小关系为qCu电容的伏安特性：电容的伏

11、安特性：dqduiCdtdt因此，在关联正方向下，电容的存储的能量为：因此，在关联正方向下，电容的存储的能量为：CduPuiCudt1.6 1.6 有源电路元件有源电路元件 一、电压源一、电压源1 1、理想电压源、理想电压源:提供一个恒定不变的电压。提供一个恒定不变的电压。电源输出电压电源输出电压与负载无关，与负载无关，电源输出电流电源输出电流由外电路负载由外电路负载决定。决定。2 2、实际电压源模型、实际电压源模型伏安特性：伏安特性：SSUUIRSSUIRR电源输出电压电源输出电压、电流、电流都与负载有关。都与负载有关。二、电流源二、电流源1.1.理想电流源：理想电流源：能够提供恒定不变的电

12、流。能够提供恒定不变的电流。电源输出电源输出电流电流与负载无关，与负载无关，电源输出电压电源输出电压由外电路负载由外电路负载决定。决定。2 2实际电流源模型实际电流源模型伏安特性：伏安特性：SSUIIR电源输出电流电源输出电流与与都与负载有关。都与负载有关。三、两种电源组合模型的等效互换三、两种电源组合模型的等效互换1.7 1.7 受控源受控源1.8 1.8 电路的基本状态和电气设备的额定值电路的基本状态和电气设备的额定值一、电路的基本状态一、电路的基本状态1.1.通路：根据通路：根据KVL SSLUIRIR2.2.开路（空载）开路（空载）开路电压开路电压0I S0RUOCSUU3.3.短路短路短路电流短路电流 SSCSUIRL0RUL0RPL0RISSRUUL0RUL0RP二、电气设备的额定值二、电气设备的额定值额定电压额定电压 过电压（电击穿）过电压（电击穿）额定电流额定电流 过电流（热损坏）过电流（热损坏）额定功率额定功率 第一章第一章 作业作业第一次作业：第一次作业：11、14、17、19第二次作业：第二次作业：23、26、29、33