第一章-电路的基本规律课件.ppt

1、 本课程定位为理工类本科生的基础课程，课程知识本课程定位为理工类本科生的基础课程，课程知识是对实际问题的抽象研究。课程不涉及具体电器元件，是对实际问题的抽象研究。课程不涉及具体电器元件，主要讲述电路的一般分析计算方法，具有较强的理论主要讲述电路的一般分析计算方法，具有较强的理论性。性。本课程研究内容是电子线路、信号处理、高频电子本课程研究内容是电子线路、信号处理、高频电子线路、自动控制理论、微机控制、计算机电气驱动、线路、自动控制理论、微机控制、计算机电气驱动、电力电子、电力系统等后续课程的基础电力电子、电力系统等后续课程的基础 本课程学习所涉及的准备知识包括物理学、微积分、本课程学习所涉及的

2、准备知识包括物理学、微积分、微分方程、复变函数、线性代数等微分方程、复变函数、线性代数等课程特点：课程特点：第一章第一章 电路的基本规律电路的基本规律1.1.电压、电流的参考方向电压、电流的参考方向3.3.基尔霍夫定律基尔霍夫定律 重点：重点：2.2.电路元件特性电路元件特性4.4.电路的等效变换电路的等效变换 一、一、电路：电路：1、定义：电器元件或设备按一定方式连接而构成的、定义：电器元件或设备按一定方式连接而构成的集合。集合。/由电器装置连接而成的电流通路。由电器装置连接而成的电流通路。2、作用：、作用：（1）能量转换：）能量转换：实现电能传送、转换等。实现电能传送、转换等。（2）信号处

3、理：）信号处理：实现电信号产生、加工、传输、变实现电信号产生、加工、传输、变换等。换等。1.1 引引 言言 3、组成：、组成：（1）电源：供电设备。提供电能的设备。）电源：供电设备。提供电能的设备。（2）负载：消耗电能的设备。）负载：消耗电能的设备。（3）连接导线。）连接导线。（4）辅助元件。如开关、熔断器、测量仪表等。）辅助元件。如开关、熔断器、测量仪表等。1.1 引引 言言10BASE-T wall plate导线导线电池电池开关开关灯泡灯泡 4、分类：、分类：（1）直流电路）直流电路（2）交流电路）交流电路 5、电路的状态：、电路的状态：（1）通路：）通路：电路中有电流，有能量的输送及转

4、换电路中有电流，有能量的输送及转换或信号的传递与处理；或信号的传递与处理；（2）短路：）短路：当电路中某一部分电路的两端用电阻当电路中某一部分电路的两端用电阻可以忽略不计的导线或开关连接起来，使得该部分可以忽略不计的导线或开关连接起来，使得该部分电路中的电流全部被导线或开关所旁路，这一部分电路中的电流全部被导线或开关所旁路，这一部分电路所处的状态称为短路。电路所处的状态称为短路。特点：特点：短路处电压为短路处电压为0，电流试电路而定。，电流试电路而定。（3）开路：）开路：当电路中某一部分断开。当电路中某一部分断开。特点：特点：开路处电流为开路处电流为0，电压试电路情况而定。，电压试电路情况而定

5、。由理想元件（电阻、电容等）及其组合代表实由理想元件（电阻、电容等）及其组合代表实际电路元件，与实际电路具有基本相同的电磁性质际电路元件，与实际电路具有基本相同的电磁性质，称其为电路模型。，称其为电路模型。*电路模型：由理想电路元件组成的电路。电路模型：由理想电路元件组成的电路。10BASE-T wall plate导线导线电池电池开关开关灯泡灯泡例例.sRSUfR二二、电路模型电路模型：电路理论主要研究电路中发生的电磁现象，用电路理论主要研究电路中发生的电磁现象，用电流、电压（电荷、磁通）来描述其中的过程。我电流、电压（电荷、磁通）来描述其中的过程。我们只关心各器件端电流和端子间的电压，而不

6、涉及们只关心各器件端电流和端子间的电压，而不涉及器件内部的物理过程，这只有在满足集中化假设的器件内部的物理过程，这只有在满足集中化假设的条件下才是合理的。条件下才是合理的。*电路模型：当实际电路的几何尺寸远小于工作波电路模型：当实际电路的几何尺寸远小于工作波长时，用能足够精确反映其电磁性质的一些长时，用能足够精确反映其电磁性质的一些理想理想电路元件电路元件或它们的组合来模拟实际元件。或它们的组合来模拟实际元件。三、三、集中参数电路集中参数电路：集中参数元件：集中参数元件：有确定的电磁性质和确切的数学有确定的电磁性质和确切的数学定义的定义的理想化的电路元件理想化的电路元件。集中参数电路：集中参数

7、电路：由集中参数元件连接而成的电路。由集中参数元件连接而成的电路。电路中，电场力将单位正电荷从某点移动到另一电路中，电场力将单位正电荷从某点移动到另一点所作的功定义为这两点之间的电压，也称电位差点所作的功定义为这两点之间的电压，也称电位差，用，用u或或u(t)表示。表示。1.2 1.2 电流、电压、功率电流、电压、功率2、电压的定义、电压的定义一、一、电流与电压的定义电流与电压的定义1、电流的定义：单位时间内通过导体某一横截面的、电流的定义：单位时间内通过导体某一横截面的电量，用电量，用i或或i(t)表示。表示。()()dq ti tdt()()()dw tu tdq t参考方向参考方向:人为

8、假定的方向（正方向）。人为假定的方向（正方向）。1.2 1.2 电流、电压、功率电流、电压、功率i 参考方向参考方向AB二、二、电流与电压的参考方向电流与电压的参考方向1、电流的参考方向、电流的参考方向:i 0i 0参考方向参考方向U+参考方向参考方向U+0 吸收正功率吸收正功率 (实际吸收实际吸收)吸吸P0 发出正功率发出正功率 (实际发出实际发出)发发P04、电导、电导：1）伏安关系为伏安关系为i-u平面过坐标原点的一条直平面过坐标原点的一条直线，斜率为线，斜率为G。2）通过的电流与端电压成正比通过的电流与端电压成正比 即：即：i i=uG G 或或 I=UGI=UG 注意：注意：电流、电

9、压为关联参考方向电流、电压为关联参考方向3）耗能元件：耗能元件：p=ui=i2/G/G=u2G0G单位：单位：S(西门子西门子)Riu+开路与短路当 R=0(G=)，视其为短路。i为有限值时，u=0。当 R=(G=0)，视其为开路。u为有限值时，i=0。ui0开路ui0短路电阻元件(resistor)功率电阻元件(resistor)GtitRitp)()()(22 一般情况下，电阻的功率非负，即电阻是一种耗能元件。()()()()0ttw tpduid1.51.5、理想电压源和理想电流源理想电压源和理想电流源 1 1、符号、符号2 2、伏安特性、伏安特性：+u us s -3 3、特点、特点：

10、电源两端电压由电源本身决定，与外电路无电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；与流经它的电流方向、大小无关。关；与流经它的电流方向、大小无关。通过电压源的电流由电源及外电路共同决定通过电压源的电流由电源及外电路共同决定u us si i(A)(A)u(u(V)V)0一、一、理想电压源理想电压源p=uis 4、功率、功率二、理想电流源元件二、理想电流源元件 1 1、符号、符号 2 2、伏安特性、伏安特性：i is s3 3、特点、特点：I Is su(v)u(v)i(i(A)A)0i i电流源的输出电流由电源本电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无关；与它身决定，与外电路无关；与它两端电压

11、方向、大小无关两端电压方向、大小无关电流源两端的电压由电源及外电路共同决定电流源两端的电压由电源及外电路共同决定p=uis 4、功率、功率三、受控源元件三、受控源元件 1 1、定义：电压或电流的大小和方向不是给定的时、定义：电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数，而是受电路中某个地方的电压间函数，而是受电路中某个地方的电压(或电流或电流)控制的电源。控制的电源。2 2、电路结构特征：、电路结构特征：具有两条支路：具有两条支路：电流源或电压源所在支路电流源或电压源所在支路 受控支路受控支路 控制电流或电压所在支路控制电流或电压所在支路 控制支路控制支路4 4、受控源电路模型、受控源电路模型：（

12、1 1）电压控制电压源电压控制电压源（2 2）电压控制电流源电压控制电流源u u1 1gugu1 1u u1 1 u u1 1i i+_ _+_ _（VCVS)VCVS)+_ _（VCCS)VCCS)12uu电压放大系数电压放大系数12ugi g 转移电导转移电导（3）电流控制电压源电流控制电压源（4）电流控制电流源电流控制电流源i1 i1 i1i1（CCVS)i+_+u1 -+u2 _+u1 -i2 （CCCS)r 转移电阻转移电阻 电流放大系数电流放大系数 21ii21uri5 5、受控源特点：、受控源特点：（1 1）非独立的电源：非独立的电源：不能独立向外电路提供能量。不能独立向外电路提

13、供能量。（2 2）具有两重性：具有两重性：电源性、电阻性。电源性、电阻性。注意注意：独立电源在电路中可以独立地起：独立电源在电路中可以独立地起“激励激励”作用，是实际电路电能或电信号的作用，是实际电路电能或电信号的“源泉源泉”。受控源是描述电子器件中某一支路对另一支路控受控源是描述电子器件中某一支路对另一支路控制作用的理想模型，本身不直接起制作用的理想模型，本身不直接起“激励激励”作用。作用。例：例：图示电路，求电压图示电路，求电压U和电流和电流I。解解：+2-10+6U+2I+2I=0由由KVL，有，有4I+6U=8又有又有U=2I+2联立解得联立解得U=1.5vI=-0.25A 练习练习：

14、图示电路，图示电路，i i1 1=3A,u=3A,u2 2=4V=4V。求电流。求电流i i、电、电压压u u、u us s 和电阻和电阻R R,并求电源、受控源发出的功率。并求电源、受控源发出的功率。+u1 -+u2 -4u1ii i1 1L1L2usus=30vu=20vi=2AR=10 Pus=90wP4u1=-24w1 电路及电路模型：电路及电路模型：电路作用、分类、理想元件、理想电路模型电路作用、分类、理想元件、理想电路模型本章要点：本章要点：3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 KCL、KVL内容、推广形式、物理意义内容、推广形式、物理意义4 电路常用元件电路常用元件 无源元件（电阻、电感、电容）；无源元件（电阻、电感、电容）；有源元件（理想电压源、理想电流源）；有源元件（理想电压源、理想电流源）；受控源（受控源（VCCS、CCCS、VCVS、VCVS)2 电路分析基本变量电路分析基本变量 定义、大小、单位；方向：关联参考方向定义、大小、单位；方向：关联参考方向 集总参数电路集总参数电路：由集总参数元件构成的电路。：由集总参数元件构成的电路。一个实际电路要能用集总参数电路近似，一个实际电路要能用集总参数电路近似，要满足如下条件：即要满足如下条件：即实际电路的尺寸必须远小实际电路的尺寸必须远小于电路工作频率下的电磁波的波长于电路工作频率下的电磁波的波长。