电路第1章电路理论课件.ppt
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- 电路 理论 课件
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1、电电 路路 分分 析析南京邮电学院南京邮电学院 本课程是电类本科学生的第一门专业本课程是电类本科学生的第一门专业基础课。是后续课程基础课。是后续课程“信号与线性系统信号与线性系统”、“模拟电子电路模拟电子电路”、“数字电路数字电路”等课程的基础。等课程的基础。学习要求:学习要求:1.有问题下课来问有问题下课来问,建议写在小纸条上;建议写在小纸条上;2.及时复习很重要,否则积欠越拖越多,容易及时复习很重要,否则积欠越拖越多,容易最终彻底放弃(最终彻底放弃(“这次又要不及格了这次又要不及格了”的故事的故事)3.平时的体会和看参考书后的收获一定要做笔平时的体会和看参考书后的收获一定要做笔记记下来,对
2、考研帮助很大;记记下来,对考研帮助很大;4.认真作业,必须独立完成;认真作业,必须独立完成;必须必须抄题目、画抄题目、画电路电路,电路图使用铅笔和尺子,每周交一次。,电路图使用铅笔和尺子,每周交一次。引引 言言1、技术基础课。、技术基础课。一、课程的性质、任务及地位一、课程的性质、任务及地位2、掌握电路分析的、掌握电路分析的基本概念基本概念、基本理基本理论论和和基本分析方法基本分析方法。二、学习方法二、学习方法认真听课认真听课详细阅读教材详细阅读教材及时认真作习题及时认真作习题看参考书看参考书预习,听讲,预习,听讲,笔记,复习,笔记,复习,独立完成作业独立完成作业(订正),(订正),答疑,总结
3、。答疑,总结。三、电路理论三、电路理论电路分析:已知电路分析:已知 已知已知 求解求解输入输入 输出输出 电路电路包括包括电路分析电路分析和和电路综合电路综合两方面内容两方面内容电路综合:已知电路综合:已知 求解求解 已知已知显然,电路分析是电路综合的基础。显然,电路分析是电路综合的基础。电路分析与电路综合电路分析与电路综合示意图示意图实际电路实际电路电路模型电路模型计算分析计算分析电气特性电气特性电路分析电路分析电路综合电路综合1.1.李翰荪,李翰荪,电路分析基础电路分析基础(第三版)(第三版),高等教育出版社高等教育出版社 19941994年。年。四四 参考书目参考书目2.2.吴大正吴大正
4、 等,等,电路基础电路基础(修订版)(修订版),西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社 20002000年。年。3.3.林争辉,林争辉,电路理论电路理论,高等教育出版社,高等教育出版社,1979年。年。第一章第一章 电路基本概念电路基本概念1-1 实际实际电路和电路模型电路和电路模型1-2 电路分析的变量电路分析的变量1-3 电路元件电路元件1-4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1-1 实际电路和电路模型实际电路和电路模型 实际电路实际电路是由一定的电工、电子器件是由一定的电工、电子器件按照一定的方式相互联接起来,构成电按照一定的方式相互联接起来,构成电流通路,并具有一定功能的整体。流通路,并
5、具有一定功能的整体。电路模型电路模型是实际电路的抽象化,理想是实际电路的抽象化,理想化,近似化。化,近似化。电路理论中所说的电路是指由各种电路理论中所说的电路是指由各种理理想电路元件想电路元件按一定方式连接组成的总体按一定方式连接组成的总体。电路理论 电路理论是研究静止和运动电荷的电磁领域理论的特例。广义的电磁理论是研究电信号的出发点,但是其应用不仅麻烦,而且需要使用高深的数学。如果满足3个基本假设,就可以利用电路理论而不是电磁理论研究电路形式的物理系统。三个假设 1.电效应在瞬间贯穿整个系统。电信号传播速度接近光速,如果系统在物理结构上足够小使得电信号同时影响系统中所有点,就称为集总参数系统
6、。2.系统里所有元件的净电荷总是零。3.系统里元件之间没有磁耦合。稍后会学到,磁耦合能够发生在元件内部。实际器件实际器件 理想元件理想元件 符号符号 图形图形 反映特性反映特性电阻器电阻器 电阻元件电阻元件 R 消耗电能消耗电能电容器电容器 电容元件电容元件 C 贮存电场能贮存电场能电感器电感器 电感元件电感元件 L 贮存磁场能贮存磁场能互感器互感器 互感元件互感元件 M 贮存磁场能贮存磁场能实际器件实际器件与与理想元件理想元件的区别:的区别:实际器件实际器件有大小、尺寸,代表有大小、尺寸,代表多种多种电磁现象;电磁现象;理想元件理想元件是一种是一种假想元件假想元件,没有大,没有大小和尺寸,即
7、它的特性表现在空间的一小和尺寸,即它的特性表现在空间的一个点上,仅代表个点上,仅代表一种一种电磁现象。电磁现象。多小的系统有资格作为集总参数系统?多小的系统有资格作为集总参数系统?集总参数电路集总参数电路:电器器件的几何尺寸远:电器器件的几何尺寸远远小于其上通过的电压、电流的波长时,远小于其上通过的电压、电流的波长时,其元件特性表现在一个点上。有时也称其元件特性表现在一个点上。有时也称为集为集中中参数电路。参数电路。波长等于信号传播速度除以频率,以光波长等于信号传播速度除以频率,以光速速C C3 310E8m/s10E8m/s作为传播速度。作为传播速度。怎样定义远小于?好的标准是十分之一。分布
8、参数电路分布参数电路 :电器器件的几何尺:电器器件的几何尺寸与其上通过的电压、电流的波长寸与其上通过的电压、电流的波长属同一数量级。属同一数量级。例例 晶体管调频收音机最高工作频率约晶体管调频收音机最高工作频率约108MHz108MHz。问该收音机的电路是集中参数电问该收音机的电路是集中参数电路还是分布参数电路路还是分布参数电路?m78.21010810368fc 几何尺寸几何尺寸d2.78mdba-b;022)4/cos(4)0(i022)4/5cos(4)5.0(iAtti)4/2cos(4)(解:(解:(1 1)(2)(2)参考方向改变,代数表达式也改变参考方向改变,代数表达式也改变,但
9、真实方向不变。即为但真实方向不变。即为表明表明此时此时真实方向与参考方向相反,真实方向与参考方向相反,从从b-ab-a1-2-2 电压及其参考方向电压及其参考方向qtwtud)(d)(1 1 电压电压:即两点间的电位差。:即两点间的电位差。abab间的间的电压,数值上为单位正电荷从电压,数值上为单位正电荷从a a到到b b移移动时所获得或失去的能量。动时所获得或失去的能量。大小:大小:单位:伏,单位:伏,V;1 1伏伏=1=1焦焦/库库方向:方向:电压降落电压降落的方向为电压方向;的方向为电压方向;高电位端标高电位端标“+”+”,低电位端标,低电位端标“-”-”。2 直流电压直流电压大小、方向
10、恒定,用大小、方向恒定,用大写字母大写字母U表示。表示。abu +-+-a ba b在电子电路课程中也可用在电子电路课程中也可用箭头箭头表示。表示。3 参考方向参考方向:也称:也称参考极性参考极性。两种表示方法:两种表示方法:在图上标正负号;在图上标正负号;用双下标表示用双下标表示在假设参考方向(极性)下,若在假设参考方向(极性)下,若计算计算值为正,表明电压值为正,表明电压真实方向真实方向与参考方与参考方向一致;若计算值为负,表明电压真向一致;若计算值为负,表明电压真实方向与参考方向相反。实方向与参考方向相反。注意:计算前,一定要标明电压极性;注意:计算前,一定要标明电压极性;参考方向可任意
11、选定,但一旦参考方向可任意选定,但一旦 选定,便不再改变。选定,便不再改变。若若没有确定参考方向,计算结果是没没有确定参考方向,计算结果是没有意义的。有意义的。解:(解:(1)相当于正电荷从)相当于正电荷从b到到a失去能量,失去能量,故电压的真实极性为:故电压的真实极性为:b”+”,a”-”。+u -a b例例 2(1)若单位负电荷从)若单位负电荷从a移到移到b,失去失去4J能能量,问电压的真实极性。量,问电压的真实极性。(2)若电压的参考方向如图,则该电压)若电压的参考方向如图,则该电压u为为多少?多少?(2)单位负电荷移到时,失去单位负电荷移到时,失去4J能量,说能量,说明电压大小为明电压
12、大小为4伏,由于电压的参考极性与伏,由于电压的参考极性与真实方向相反,因而,真实方向相反,因而,u=-4伏。伏。1-2-3 关联参考方向关联参考方向a i b +u -关联关联:电压与电流的参考方向选为:电压与电流的参考方向选为一致一致。为了方便,电压与电流参考方向关联时,为了方便,电压与电流参考方向关联时,只须标上其中之一即可只须标上其中之一即可。即即 电流的参考方向为从电压参考极性的电流的参考方向为从电压参考极性的正极端正极端“+”流向流向“”极端。极端。1-2-4 功率与能量功率与能量)W(dd)(twtpiutqqwtpdddd)(功率功率:能量随时间的变化率:能量随时间的变化率直流时
13、,直流时,公式写为公式写为 P=UI单位:瓦(单位:瓦(W),),1W=1 J/S=1VA注意:注意:)()()(titutp)()()(titutpu 与与 i 关联时关联时 ,u与与 i 不不关联时关联时 ,无论用上面的哪一个公式,其计算结果无论用上面的哪一个公式,其计算结果0 p若若 ,表示该元件,表示该元件吸收吸收功率;功率;0 p若若 ,表示该元件,表示该元件产生产生功率。功率。例例3 3 已知已知i1=i2=2A,i3=3A,i4=-1Au1=3V,u2=-5Vu3=-u4=-8V求:各段电路的功求:各段电路的功率,是吸收还是产生功率。率,是吸收还是产生功率。ABCD+u1 -u3
14、 +-i2u2+i3+u4 _ i4i1解:解:A段,段,u1 ,i1关联,关联,2)5(22iuPB11ivPA ABCD+u1 -u3 +-i2u2+i3+u4 _ i4 i111iuPA吸收功率吸收功率=6W0,B段,段,u2,i2 不关联,不关联,=10 W0,吸收功率吸收功率C段,段,u3,i3 关联,关联,0243)8(33iuPC8)1()8(44iuPDDCBAPPPP BCD-u3 +i3+u4 _ i4 产生功率产生功率D段,段,u4,i4不关联,不关联,0,吸收功率吸收功率验证:验证:=0 称为功率守恒称为功率守恒ttdiudptw)()()()(能量能量:从到:从到 t
15、 时间内电路吸收时间内电路吸收的总能量。的总能量。电路元件电路元件特性描述特性描述:伏安关系(:伏安关系(VCR)1-3 电路元件电路元件0)()(dptwt有源元件有源元件:在任意电路中,在:在任意电路中,在某个某个时间时间 t 内,内,w(t)0,供出电能。供出电能。无源元件无源元件:该元件在:该元件在任意任意电路中,电路中,全部全部时间里,输入的能量不为负。时间里,输入的能量不为负。即即uSiS如电压源如电压源 、电流源、电流源 等。等。如如R、L、C 1-3-1 电阻元件电阻元件线性线性:VCR曲线为曲线为通过原点通过原点的的直线直线。否则,为非线性。否则,为非线性。非时变非时变(时不
16、变时不变):VCR曲线不随时间改变而曲线不随时间改变而 改变。改变。否则,为时变。否则,为时变。即:即:VCR曲线随时间改变而改变。曲线随时间改变而改变。电阻元件有以下四种类型:电阻元件有以下四种类型:u-i特性特性 线性线性非线性非线性 u u 时不变时不变 i i u t1 t2 u t1 t2时变时变 i i 1 线性时不变电阻线性时不变电阻(定常电阻定常电阻)iRuVCR即欧姆定律:即欧姆定律:也称线性电阻元件的也称线性电阻元件的约束关系约束关系。当元件端电压当元件端电压 u 确定时,确定时,R 增大,则增大,则 i 减小。减小。体现出阻碍电流的能力大小。体现出阻碍电流的能力大小。单位
17、:欧姆单位:欧姆()G=1/R 称为称为电导电导,单位:西门子,单位:西门子(S)。uGRui/RiuuGi注意:注意:欧姆定律欧姆定律的的另一个表现形式另一个表现形式:R当当 (G=0)时,相当于断开时,相当于断开,“开开路路”G当当 (R=0)时,相当于导线时,相当于导线,“短短路路”u与与 i 非非关联时关联时,欧姆定理应改写为,欧姆定理应改写为解:关联解:关联 非关联非关联V632IRUA326/RUI例例4 分别求下图中的电压分别求下图中的电压U或电流或电流I。3A 2+U -+-6V -I 2iu线性电阻R的VCR电阻是电阻是耗能耗能元件,元件,022RiRuiup瞬时功率:瞬时功
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