《电路分析》课件1.4.ppt

1、 内容简介内容简介 本教材理论推导从简，计算思路交待详细，本教材理论推导从简，计算思路交待详细，概念述明来龙去脉，增加例题数量和难度档次，概念述明来龙去脉，增加例题数量和难度档次，章节分章节分“重计算重计算”及及“重概念重概念”两类区别对待，两类区别对待，编排讲究逐步引深的递进关系，联系工程实际，编排讲究逐步引深的递进关系，联系工程实际，训练动手能力，尽力为后续课程铺垫。借助类比训练动手能力，尽力为后续课程铺垫。借助类比及对偶手法，语言朴实简练，图文印刷结合紧密，及对偶手法，语言朴实简练，图文印刷结合紧密，便于自学与记忆，便于节省理论教学时数。适用便于自学与记忆，便于节省理论教学时数。适用于于

2、应用型本科应用型本科及及高职高高职高专电力类、自动化类、机专电力类、自动化类、机电类、电器类、仪器仪表类、电子类及测控技术电类、电器类、仪器仪表类、电子类及测控技术类专业。类专业。第第1章电路的基本概念和定律章电路的基本概念和定律 1.1电路与电路模型电路与电路模型1.2电流、电压及其参考方向电流、电压及其参考方向1.3基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.4欧姆定律及有源二端网络的伏安关系式欧姆定律及有源二端网络的伏安关系式 1.4欧姆定律及有源二端网络的伏安关系式欧姆定律及有源二端网络的伏安关系式1.4欧姆定律及有源二端网络的伏安关系式欧姆定律及有源二端网络的伏安关系式 1.4.1 线性电阻元件的伏

3、安关系式线性电阻元件的伏安关系式 线性电阻元件的电压与电流之间的关系简称为伏安关系线性电阻元件的电压与电流之间的关系简称为伏安关系（英文缩写（英文缩写VCR），可以用），可以用UI平面上一条过原点的直线来平面上一条过原点的直线来描述，这条直线称为伏安关系曲线。描述，这条直线称为伏安关系曲线。关联参考方向下，线性电阻元件及伏关联参考方向下，线性电阻元件及伏安关系曲线如图安关系曲线如图118（a）所示，而欧姆）所示，而欧姆定律就是线性电阻元件的伏安关系式定律就是线性电阻元件的伏安关系式（VCR式），即式），即 URURII，线性电阻元件的电压与电流的比值是一个常数，等于它的线性电阻元件的电压与电流

4、的比值是一个常数，等于它的电阻值电阻值R，R值越大，加相同电压时通过的电流越小。值越大，加相同电压时通过的电流越小。非线性电阻元件其电压与电流的比值不是常数，在不非线性电阻元件其电压与电流的比值不是常数，在不同电流、电压下电阻值同电流、电压下电阻值R会发生变化，其会发生变化，其VCR曲线也不是过曲线也不是过原点的直线，不符合欧姆定律，其计算方法在第十章学习。原点的直线，不符合欧姆定律，其计算方法在第十章学习。非关联参考方向下，为了保证非关联参考方向下，为了保证线性电阻元件的电阻值线性电阻元件的电阻值R恒为正值，恒为正值，欧姆定律的表达形式有所变化，为欧姆定律的表达形式有所变化，为 URURII

5、 ，这是因为电阻元件总是吸收功率的，其电流、电压这是因为电阻元件总是吸收功率的，其电流、电压的实际方向总是相同的，因此在非关联参考方向下，的实际方向总是相同的，因此在非关联参考方向下，电阻元件的电流、电压值会一正一负，其伏安关系电阻元件的电流、电压值会一正一负，其伏安关系曲线如图曲线如图118（b）所示。）所示。电阻在电路中阻碍电流通过的特性反映在电阻值电阻在电路中阻碍电流通过的特性反映在电阻值R中，电阻值越大阻碍电流的能力越强；另一侧面，中，电阻值越大阻碍电流的能力越强；另一侧面，电阻也有导通电流的特性，没有电阻在电路的两点之电阻也有导通电流的特性，没有电阻在电路的两点之间间“搭桥搭桥”，电

6、流就流不过去，电阻导通电流的特性，电流就流不过去，电阻导通电流的特性反映在电导值中，电导用字母反映在电导值中，电导用字母G表示，关联参考方向表示，关联参考方向下用电导表示的欧姆定律为下用电导表示的欧姆定律为 1IGIGUUR或电导的单位为西门子（电导的单位为西门子（S，），电，），电导值越大导通电流的能力越强。导值越大导通电流的能力越强。1西门子欧姆一根导线在电路中往往看成理想导线，忽略其一根导线在电路中往往看成理想导线，忽略其电阻。但也在某些特定场合要考虑其电阻值，导线电阻。但也在某些特定场合要考虑其电阻值，导线的电阻为的电阻为 LLRRSS或者其中其中L为导线长度，为导线长度，S为为导线横

7、截面积，导线横截面积，为电阻率，为电阻率，为电导率，电导率是表示导线材料导通电流能力为电导率，电导率是表示导线材料导通电流能力的物理量，与电阻率互为倒数的物理量，与电阻率互为倒数。电阻的常用单位是欧姆（电阻的常用单位是欧姆（），它与其十进制），它与其十进制倍数单位和分数单位的换算关系如下：倍数单位和分数单位的换算关系如下：1M=1000k，1k=1000，1=1000m=106 电阻原件的功率计算如下：电阻原件的功率计算如下：222U()UPUII RRUPUII RR 关联参考方向下：非关联参考方向下：上式表明上式表明电阻元件的功率与其电流或电压的平方成正比，电阻元件的功率与其电流或电压的平

8、方成正比，恒为正值，线性电阻元件始终吸收功率。恒为正值，线性电阻元件始终吸收功率。电阻元件在工作中有两种特殊状态，应该引起注意：电阻元件在工作中有两种特殊状态，应该引起注意：(1)开路状态开路状态(R=)，此时无论电压，此时无论电压U为何值，电流为何值，电流I=0；(2)短路状态短路状态(R=0)，此时无论电流，此时无论电流I为何值，电压为何值，电压U=0。在运用欧姆定律时要注意单位的统一，下面两种形式最常见：在运用欧姆定律时要注意单位的统一，下面两种形式最常见：(V)(V)(A)(mA)()(k)UUIIRR，1.4.2 有源二端网络的伏安关系式有源二端网络的伏安关系式 有源二端网络，是完整

9、电路的一部分，其中有电源，两有源二端网络，是完整电路的一部分，其中有电源，两个输出端子（也称为一对输出端口）与外部的其它电路相连。个输出端子（也称为一对输出端口）与外部的其它电路相连。图（图（a）、（）、（b）是理想电压源与电阻的串联组合，）是理想电压源与电阻的串联组合，VCR式式写成电压表达式更方便，此时的写成电压表达式更方便，此时的VCR式就是式就是KVL式。必须看式。必须看清端口电流、电压间参考方向是否关联，写电压表达式时从清端口电流、电压间参考方向是否关联，写电压表达式时从其正极出发逐个元件写到负极，其正极出发逐个元件写到负极，途经电阻逆着途经电阻逆着I的方向通过的方向通过时，电位升高

10、了，其电压项前面加负号；顺着时，电位升高了，其电压项前面加负号；顺着I的方向通过的方向通过时，电位降低了，其电压项前面加正号。时，电位降低了，其电压项前面加正号。图（图（a）、（）、（b）的）的VCR式分别为式分别为 21025SSURIUIURIUI ，图（图（c）、（）、（d）是理想电流源与电阻的并联组合，）是理想电流源与电阻的并联组合，VCR式写成电流表达式更方便，此时的式写成电流表达式更方便，此时的VCR式就是式就是KCL式式 11662(26)260.2ssUUIIIUIIIURR ，图（图（c）、（）、（d）也可以写电压表达式）也可以写电压表达式11()(6)0.50.53()(2

11、6)51305SSURIIIRIIURIII RII P14 例例16解解要列写要列写VCR式，最式，最好将每条支路的电流先用端好将每条支路的电流先用端子电流或端子电压表示出来。子电流或端子电压表示出来。列列c点的点的KCL方程，有方程，有 11SIIII该有源二端网络的结构以串联为主，串中有并，列该有源二端网络的结构以串联为主，串中有并，列写这种结构的写这种结构的VCR式以电流为自变量、电压为因式以电流为自变量、电压为因变量，列写电压的表达式更方便，得变量，列写电压的表达式更方便，得 11272722(1)10914SSUIUIUIIUI即P14 例例17解解该有源二端网络的结构以该有源二端

12、网络的结构以并联为主，并中有串，列写这种结并联为主，并中有串，列写这种结构的构的VCR式以电压为自变量、电流式以电压为自变量、电流为因变量，列写电流的表达式更方为因变量，列写电流的表达式更方便。也需将每条支路的电流先用端便。也需将每条支路的电流先用端子电流或端子电压表示出来。子电流或端子电压表示出来。222112VCR221010210VCR10KCL10(5)0.610102SSUIUIUIUIaUUIIIIU 由最左支路式，得即电阻的式然后再列写 点的方程P15 例例18解解先按顺时针绕向列写先按顺时针绕向列写KVL方程方程 12312121232123S11S1S22S212()0126

13、1A3 12()6W12 112W6 16W 61260SSSSRRRRR IUUUUIRRRPIRRRUIPU IUIPU IPPP 三个电阻吸收的功率为：与 非关联参考方向：与 关联参考方向：验证功率守恒：（）电压源电压源US1通过电阻向另一个电压源通过电阻向另一个电压源US2充电，正电荷从充电，正电荷从US2的正的正极流入，极流入，US2处于负载地位（受电地位）。处于负载地位（受电地位）。P15 例例19解解该电路所有支路并联该电路所有支路并联在一起，在一起，a、b间短路，间短路，Uab=0，若能设法先求得左边四条支路若能设法先求得左边四条支路的电流，则根据的电流，则根据KCL可求出可求

14、出I。222223 333312342341VCR21608AVCR 2.51004AaKCL0842 17AabSabSssssUR IUIIUR IUIIIIIIIIIIII 左侧第二条支路的式，左侧第三条支路的式，列写 节点的方程，设流出节点的电流为正，得（）P16 例例110解解该电路虽然支路数较多，但该电路虽然支路数较多，但许多支路都是电源，其电流、电压为许多支路都是电源，其电流、电压为已知，这种情况单独运用已知，这种情况单独运用KCL、KVL定律就能达到计算目的。定律就能达到计算目的。先寻找解题突破口，看哪个量列先寻找解题突破口，看哪个量列出出KCL、KVL方程后只有一个未知量，方程后只有一个未知量，就先计算这个量。就先计算这个量。cdcbbd111eceddbbc33434112321133 34 32+35A110-3-21A2+3cKCL05 1 15A2 124V3 1 1034VSSababcbabeddbUUUIRRUUUUIRRRRIIIIIIIIUUR IUUR IUU 列出 点的方程计算有两种绕法，分别从左侧或右侧都可以