电路模型和电路定律PPT精选PPT.ppt

关于电路模型和电路定律PPT第1页，讲稿共119张，创作于星期二1.1.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.电阻元件和电源元件的特性电阻元件和电源元件的特性第2页，讲稿共119张，创作于星期二1-1 1-1 1-1 1-1 电路和电路模型电路和电路模型电路和电路模型电路和电路模型1.1.1.1.实际电路实际电路实际电路实际电路功能功能(a)能量的传输、分配与转换；能量的传输、分配与转换；(b)信息的传递、控制与处理。信息的传递、控制与处理。建立在同一电路理论基础上。建立在同一电路理论基础上。由电工设备和电气器件按预期目由电工设备和电气器件按预期目的连接构成的电流的通路。的连接构成的电流的通路。共性共性第3页，讲稿共119张，创作于星期二 反映实际电路部件的主要电磁反映实际电路部件的主要电磁 性质的理想电路元件及其组合。性质的理想电路元件及其组合。2.2.电路模型电路模型导线导线电电池池开关开关白炽灯白炽灯电路图电路图理想电路元件理想电路元件有某种确定的电磁性能的理想有某种确定的电磁性能的理想元件。元件。电路模型电路模型第4页，讲稿共119张，创作于星期二5种基本的理想电路元件：种基本的理想电路元件：电阻元件：表示消耗电能的元件。电阻元件：表示消耗电能的元件。电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件。电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件。电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件。电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件。电压源和电流源：表示将其他形式的能量转变成电压源和电流源：表示将其他形式的能量转变成 电能的元件。电能的元件。5种基本理想电路元件有三个特征：种基本理想电路元件有三个特征：（a a）只有两个端子；只有两个端子；（b b）可以用电压或电流按数学方式描述；可以用电压或电流按数学方式描述；（c c）不能被分解为其他元件。不能被分解为其他元件。注意第5页，讲稿共119张，创作于星期二具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用同一电路模型表示。条件下可用同一电路模型表示。同一实际电路部件在不同的应用条件下，其电路模同一实际电路部件在不同的应用条件下，其电路模型可以有不同的形式。型可以有不同的形式。例例电感线圈的电路模型电感线圈的电路模型注意第6页，讲稿共119张，创作于星期二1-2 1-2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向 电电路路中中的的主主要要物物理理量量有有电电压压、电电流流、电电荷荷、磁磁链链、能能量量、电电功功率率等等。在在线线性性电电路路分分析析中中人人们们主主要要关关心心的的物物理理量量是是电电流流、电压和功率。电压和功率。1.1.1.1.电流的参考方向电流的参考方向电流的参考方向电流的参考方向电流电流电流强度电流强度带电粒子有规则的定向运动带电粒子有规则的定向运动单位时间内通过导体横截面的电荷单位时间内通过导体横截面的电荷第7页，讲稿共119张，创作于星期二方向方向 规定正电荷的规定正电荷的 运动方向为电流的实际运动方向为电流的实际 方向方向单位单位1kA=103A1mA=10-3A1 A=10-6AA（安（安培培）、）、kA、mA、A元件元件(导线导线)中电流流动的实际方向只有两种可能中电流流动的实际方向只有两种可能:实际方向实际方向AB实际方向实际方向AB 对于复杂电路或电路中的电流随时间变化对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时，电流的实际方向往往很难事先判断。时，电流的实际方向往往很难事先判断。问题第8页，讲稿共119张，创作于星期二参考方向参考方向 大小大小方向方向(正负）正负）电流电流(代数量代数量)任意假定一个正电荷运动的方向任意假定一个正电荷运动的方向即为电流的参考方向。即为电流的参考方向。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)p0 发出正功率发出正功率 (实际发出实际发出)p0,电容吸收功率。电容吸收功率。当电容放电时，当电容放电时，p 0,电感吸收功率。电感吸收功率。当电流减小，当电流减小，p0,电感发出功率。电感发出功率。电感能在一段时间内吸收外部供给的能电感能在一段时间内吸收外部供给的能量并转化为磁场能量储存起来，在另一段时间内又量并转化为磁场能量储存起来，在另一段时间内又把能量释放回电路，因此电感元件是无源元件、储把能量释放回电路，因此电感元件是无源元件、储能元件，它本身不消耗能量。能元件，它本身不消耗能量。表明第83页，讲稿共119张，创作于星期二从从t0到到 t 电感储能的变化量为电感储能的变化量为 电感的储能电感的储能0 0第84页，讲稿共119张，创作于星期二电感的储能只与当时的电流值有关，电感电流不电感的储能只与当时的电流值有关，电感电流不能跃变，反映了储能不能跃变。能跃变，反映了储能不能跃变。电感储存的能量一定大于或等于零。电感储存的能量一定大于或等于零。表明第85页，讲稿共119张，创作于星期二 实际电感线圈的模型实际电感线圈的模型+-u(t)iLG+-u(t)iLCG+-u(t)iL第86页，讲稿共119张，创作于星期二贴片型功率电感贴片型功率电感贴片型功率电感贴片型功率电感贴片电感贴片电感贴片电感贴片电感第87页，讲稿共119张，创作于星期二贴片型空心线圈贴片型空心线圈贴片型空心线圈贴片型空心线圈可调式电感可调式电感可调式电感可调式电感环形线圈环形线圈环形线圈环形线圈立式功率型电感立式功率型电感立式功率型电感立式功率型电感第88页，讲稿共119张，创作于星期二电抗器电抗器电抗器电抗器第89页，讲稿共119张，创作于星期二1-8-31-8-3 电容、电容、电容、电容、电感元件电感元件电感元件电感元件的串联与并联的串联与并联的串联与并联的串联与并联1.1.电容的串联电容的串联u1uC2C1u2+-i 等效电容等效电容第90页，讲稿共119张，创作于星期二iu+-C等效等效等效等效u1uC2C1u2+-i第91页，讲稿共119张，创作于星期二 串联电容的分压串联电容的分压u1uC2C1u2+-iiu+-C第92页，讲稿共119张，创作于星期二i2i1u+-C1C2i等效等效等效等效2.2.电容的并联电容的并联 等效电容等效电容iu+-C第93页，讲稿共119张，创作于星期二 并联电容的分流并联电容的分流i2i1u+-C1C2iiu+-C第94页，讲稿共119张，创作于星期二3.3.电感的串联电感的串联等效等效等效等效 等效电感等效电感u1uL2L1u2+-iiu+-L第95页，讲稿共119张，创作于星期二 串联电感的分压串联电感的分压u1uL2L1u2+-iiu+-L第96页，讲稿共119张，创作于星期二等效等效等效等效4.4.电感的并联电感的并联 等效电感等效电感iu+-Lu+-L1L2i2i1i第97页，讲稿共119张，创作于星期二 并联电感的分流并联电感的分流iu+-Lu+-L1L2i2i1i第98页，讲稿共119张，创作于星期二注意 以上虽然是关于两个电容或两个电感的串联以上虽然是关于两个电容或两个电感的串联和并联等效，但其结论可以推广到和并联等效，但其结论可以推广到 n 个电容或个电容或 n 个电感个电感的串联的串联和并联等效和并联等效。第99页，讲稿共119张，创作于星期二电梯按钮电梯按钮前视图前视图C1电容模型电容模型侧视图侧视图实例实例C1C3C2未触摸时未触摸时触摸时触摸时按钮结构按钮结构第100页，讲稿共119张，创作于星期二u(t)+-uS(t)+-固定固定电容电容C1Cu(t)+-uS(t)+-输出电压：输出电压：0 0第101页，讲稿共119张，创作于星期二C1Cu(t)+-uS(t)+-C2C2输出电压：输出电压：控制计算机检测到输出电压的下降，导致电控制计算机检测到输出电压的下降，导致电梯到达相应楼层。梯到达相应楼层。0 0第102页，讲稿共119张，创作于星期二1-9 1-9 1-9 1-9 基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律 基基尔尔霍霍夫夫定定律律包包括括基基尔尔霍霍夫夫电电流流定定律律 （KCL）和和基基尔尔霍霍夫夫电电压压定定律律(KVL)。它它反反映映了了电电路路中中所所有有支支路路电电压压和和电电流流所所遵遵循循的的基基本本规规律律，是是分分析析集集总总参参数数电电路路的的基基本本定定律律。基基尔尔霍霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。第103页，讲稿共119张，创作于星期二+_R1uS1+_uS2R2R31.1.几个名词几个名词电路中通过同一电流的分支。电路中通过同一电流的分支。元件的连接点称为结点。元件的连接点称为结点。b=3an=4b支路支路电路中每一个两端元件就称为电路中每一个两端元件就称为一条支路。一条支路。i3i2i1结点结点b=5或三条以上支路的连接点称为结或三条以上支路的连接点称为结点。点。n=2注意 两种定义两种定义两种定义两种定义分别用在不同的分别用在不同的分别用在不同的分别用在不同的场合。场合。场合。场合。第104页，讲稿共119张，创作于星期二由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。两结点间的一条通路。由支路构成。两结点间的一条通路。由支路构成。对平面电路，其内部不含任何对平面电路，其内部不含任何支路的回路称网孔。支路的回路称网孔。l=3123路径路径回路回路网孔网孔网孔是回路，但回路不一定是网孔。网孔是回路，但回路不一定是网孔。+_R1uS1+_uS2R2R3注意第105页，讲稿共119张，创作于星期二2.2.基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 (KCL)令流出为令流出为“+”，有：，有：例例 在在集集总总参参数数电电路路中中，任任意意时时刻刻，对对任任意意结结点点流流出出（或或流入）该结点电流的代数和等于零。流入）该结点电流的代数和等于零。流进流进的电的电流等流等于流于流出的出的电流电流第106页，讲稿共119张，创作于星期二例例三式相加得：三式相加得：KCL可推广应用于电路中包围多个结点的任可推广应用于电路中包围多个结点的任一闭合面。一闭合面。表明第107页，讲稿共119张，创作于星期二KCL是电荷守恒和电流连续性原理在电路中任是电荷守恒和电流连续性原理在电路中任意结点处的反应。意结点处的反应。KCL是对结点处支路电流加的约束，与支路上是对结点处支路电流加的约束，与支路上接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关。性无关。KCL方程是按电流参考方向列写的，与电流实际方程是按电流参考方向列写的，与电流实际方向无关。方向无关。明确第108页，讲稿共119张，创作于星期二3 3.基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 (KVL)U3U1U2U4标标定定各各元元件件电电压压参参考方向。考方向。选选定定回回路路绕绕行行方方向向，顺顺时时针或逆时针。针或逆时针。在在在在集总参数电路中，任一时刻，集总参数电路中，任一时刻，集总参数电路中，任一时刻，集总参数电路中，任一时刻，沿任一回路，所有沿任一回路，所有沿任一回路，所有沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零支路电压的代数和恒等于零支路电压的代数和恒等于零支路电压的代数和恒等于零。I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_第109页，讲稿共119张，创作于星期二U1US1+U2+U3+U4+US4=0U2+U3+U4+US4=U1+US1 或或R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4KVL也适用于电路中任一假想的回路。也适用于电路中任一假想的回路。注意U3U1U2U4I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_第110页，讲稿共119张，创作于星期二例例KVL的实质反映了电路遵从能量守恒。的实质反映了电路遵从能量守恒。KVL是对回路中的支路电压加的约束，与回路各支是对回路中的支路电压加的约束，与回路各支路上接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线路上接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关。性无关。KVL方程是按电压参考方向列写的，与电压实际方向方程是按电压参考方向列写的，与电压实际方向无关。无关。明确aUSb_-+U2U1第111页，讲稿共119张，创作于星期二4.4.KCL、KVL小结小结KCL是是对对支支路路电电流流的的线线性性约约束束，KVL是是对对回回路路电压的线性约束。电压的线性约束。KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关。与组成支路的元件性质及参数无关。KCL表表明明在在每每一一结结点点上上电电荷荷是是守守恒恒的的；KVL是是能能量守恒量守恒的具体体现的具体体现(电压与路径无关电压与路径无关)。KCL、KVL只适用于集总参数的电路。只适用于集总参数的电路。第112页，讲稿共119张，创作于星期二思考：思考：i1=i2?3.AB+_1111113+_2i2i1UA=UB?I=01.？AB+_1111113+_22.i1第113页，讲稿共119张，创作于星期二例例例例1-81-8求电流求电流 i。解解解解求电压求电压 u。第114页，讲稿共119张，创作于星期二+-4V4V5V5Vi i=?=?3 3+-4V4V5V5V1A1A+-u u=?=?3 3例例例例1-91-9求电流求电流 i。例例例例1-101-10求电压求电压 u。解解解解要求能熟练求解含源支路的能熟练求解含源支路的电压和电流。电压和电流。第115页，讲稿共119张，创作于星期二解解-10V-10V10V10V+-1A1AI I=?=?1010例例例例1-111-11求电流求电流 I。例例例例1-121-12求电压求电压 U。解解4V+-10AU=?2+-3AII1第116页，讲稿共119张，创作于星期二解解10V10V+-3 3I I2 2U U=?=?I I=0=05 55 5-+2 2I I2 2 I I2 25 5+-例例例例1-131-13求开路电压求开路电压 U。第117页，讲稿共119张，创作于星期二解解选择参数可以实现电选择参数可以实现电压和功率的放大。压和功率的放大。+-I I1 1U U=?=?R R2 2 I I1 1R R1 1U US S例例例例1-141-14求输出电压求输出电压 U。第118页，讲稿共119张，创作于星期二感谢大家观看第119页，讲稿共119张，创作于星期二