《电阻电源元件》PPT课件.ppt

电路分析电子教案电路分析电子教案授课班级：通信授课班级：通信101班、通信班、通信102班班授课教师：广东海洋大学信息学院授课教师：广东海洋大学信息学院 梁能梁能第第2 2章章 基本概念基本概念 2 23 3 电阻元件电阻元件231 电阻元件与欧姆定律电阻元件与欧姆定律 电阻元件是实际二端电阻器件的理想模型。电阻电阻元件是实际二端电阻器件的理想模型。电阻元件电流、电压关系可以用元件电流、电压关系可以用u-i平面上的一条曲线来确平面上的一条曲线来确定，这种特性称为电阻元件的伏安特性。定，这种特性称为电阻元件的伏安特性。电阻元件的概念一般描述如下：电阻元件的概念一般描述如下：若一个二端元件在任一时刻其电压与电流的关系若一个二端元件在任一时刻其电压与电流的关系可以唯一地用可以唯一地用u-i平面上一条曲线所表征，即有代数关平面上一条曲线所表征，即有代数关系：系：f（u，i）=0 则此二端元件称为电阻元件。则此二端元件称为电阻元件。第第2 2章章 基本概念基本概念 图图29 电阻元件及其外特性电阻元件及其外特性第第2 2章章 基本概念基本概念 如果电阻元件的电压电流关系（如果电阻元件的电压电流关系（VCR）在）在任何时候都是通过任何时候都是通过u-i平面坐标原点的一条直线，平面坐标原点的一条直线，则该电阻称为线性时不变电阻，用则该电阻称为线性时不变电阻，用R表示。若电表示。若电阻元件的伏安特性不是线性的，则此电阻是非阻元件的伏安特性不是线性的，则此电阻是非线性电阻。线性电阻。线性时不变电阻的电压电流关系（伏安特线性时不变电阻的电压电流关系（伏安特性）由欧姆定律决定：性）由欧姆定律决定：+-ui第第2 2章章 基本概念基本概念 电压电流为关联参考方向：电压电流为关联参考方向：-+ui电压电流为非关联参考方向：电压电流为非关联参考方向：第第2 2章章 基本概念基本概念 电阻的单位是欧姆，简称欧（电阻的单位是欧姆，简称欧（）。）。常用千欧（常用千欧（K）和兆欧（）和兆欧（M）为电阻的单位。）为电阻的单位。1 K=103 1 1M=106 电电阻的倒数称阻的倒数称为为电导电导，用符号，用符号G表示，即：表示，即：电导的国际单位是西门子，简称西（电导的国际单位是西门子，简称西（S）。）。第第2 2章章 基本概念基本概念 从物理概念上看，电导是反映材料导电能力强弱从物理概念上看，电导是反映材料导电能力强弱的参数。应用电导参数来表示电流和电压之间关系时，的参数。应用电导参数来表示电流和电压之间关系时，欧姆定律形式可写为：欧姆定律形式可写为：在任意时刻，电阻上消耗的功率为：在任意时刻，电阻上消耗的功率为：第第2 2章章 基本概念基本概念 电导上消耗的功率为：电导上消耗的功率为：电电阻元件在在阻元件在在t0-t区区间间吸收的能量吸收的能量为为非非负值负值，即：，即：0第第2 2章章 基本概念基本概念 线性时不变电阻元件为无源元件和无记忆元件。线性时不变电阻元件为无源元件和无记忆元件。电阻的两种特殊情况：电阻的两种特殊情况：R 称为开路，其电流恒为零；称为开路，其电流恒为零；R0 称为短路，其电压恒为零。称为短路，其电压恒为零。实际电路中经常用色环电阻，现在简单介绍其识别方实际电路中经常用色环电阻，现在简单介绍其识别方法。（详见课本）法。（详见课本）例题例题1.求一只额定功率为求一只额定功率为100W、额定电压为、额定电压为220V的的灯泡的额定电流及电阻值。灯泡的额定电流及电阻值。第第2 2章章 基本概念基本概念 解：解：第第2 2章章 基本概念基本概念 232 电阻的串联与并联电阻的串联与并联（1）电阻的串联与分压）电阻的串联与分压图图210 电电阻阻的的串串联联与与等等效效第第2 2章章 基本概念基本概念 串串联联的各的各电电阻通阻通过过同一同一电电流。由欧姆定律及流。由欧姆定律及KVL，得：，得：=Req i两个两个电电阻串阻串联联的等效的等效电电阻阻为为Req，由欧姆定律得：，由欧姆定律得：所以等效所以等效电电阻阻为为：电电阻串阻串联联，其等效，其等效电电阻等于所有串阻等于所有串联电联电阻之和。阻之和。R=R1+R2+R3+Rm第第2 2章章 基本概念基本概念 电电阻串阻串联联有分有分压压关系。若知串关系。若知串联电联电阻两端的阻两端的总总电压电压，求相串，求相串联联各各电电阻上的阻上的电压电压，称分，称分压压。因因为为：由欧姆定律得：由欧姆定律得：第第2 2章章 基本概念基本概念 所以得到两个所以得到两个电电阻串阻串联时联时的的分分压压公式公式：还还可以得到在两个可以得到在两个电电阻串阻串联联的的电电路中，路中，第第2 2章章 基本概念基本概念 （2）电电阻的并阻的并联联与分流与分流图图211 电阻的并联与等效电阻的并联与等效第第2 2章章 基本概念基本概念 电电阻并阻并联时联时，各并，各并联电联电阻接到一阻接到一对节对节点上，具有同点上，具有同一一电压电压。图图211是两个是两个电电阻并阻并联联的的电电路，路，设电压设电压、电电流流为为关关联联参考方向，根据欧姆定律及参考方向，根据欧姆定律及KCL，得：，得：在在图图211（b）中：）中：uRRRuRuiii+=+=+=21212111第第2 2章章 基本概念基本概念 根据根据电电路的等效条件：路的等效条件：所以所以故两个故两个电电阻并阻并联联的等效的等效电电阻阻为为：第第2 2章章 基本概念基本概念 并并联电联电阻上各支路的阻上各支路的电电流称流称为为分流。分流。应应用已知条件，用已知条件，可以得到分流公式：可以得到分流公式：第第2 2章章 基本概念基本概念 还还可以得到在两个可以得到在两个电电阻并阻并联联的的电电路中，路中，一般来说，在多个电阻相并联的电路一般来说，在多个电阻相并联的电路中，其等效电阻可用下式计算：中，其等效电阻可用下式计算：1/R=1/R1+1/R2+1/R3+1/Rm 多个电导相并联电路的等效电导为：多个电导相并联电路的等效电导为：G=G1+G2+G3+Gm第第2 2章章 基本概念基本概念 24 电电源元件源元件241 电压电压源与源与电电流源流源 理想的独立理想的独立电电源包括理想源包括理想电压电压源和理想源和理想电电流源，流源，它它们们都是具有两个端子的理想二端有源都是具有两个端子的理想二端有源电电路元件。路元件。（1）理想）理想电压电压源与源与实际电压实际电压源源 理想理想电压电压源的两端源的两端电压电压始始终终保持保持规规定的数定的数值值，与，与通通过过它的它的电电流大小无关。若流大小无关。若电压电压源源产产生的端生的端电压电压大小大小和方向都不和方向都不变变化，化，则则称称为为恒恒压压源或直流源或直流电压电压源。源。+-uSu第第2 2章章 基本概念基本概念 图图216 理想电压源的符号与特性理想电压源的符号与特性 理想电压源的端电压由自身决定，而流经它的电理想电压源的端电压由自身决定，而流经它的电流由它及外电路所共同决定，或者说它的输出电流随流由它及外电路所共同决定，或者说它的输出电流随外电路变化。电流可以不同的方向流过电源，因此理外电路变化。电流可以不同的方向流过电源，因此理想电压源可以对电路提供能量想电压源可以对电路提供能量(起电源作用起电源作用)，也可以，也可以从外电路接受能量从外电路接受能量(当作其他电源的负载当作其他电源的负载)，这要看流，这要看流经理想电压源电流的实际方向而定。经理想电压源电流的实际方向而定。第第2 2章章 基本概念基本概念 实际电压实际电压源用理想源用理想电压电压源与源与电电阻串阻串联联的模型表示。的模型表示。U=Us-IR0实际电压源的等效电路与特性曲线实际电压源的等效电路与特性曲线第第2 2章章 基本概念基本概念 I（t）=Is（t）（2）理想电流源与实际电流源）理想电流源与实际电流源 理想电流源接到电路后，输出的电流始终保持规定理想电流源接到电路后，输出的电流始终保持规定的数值，与其两端的电压大小无关。若电流源产生的电的数值，与其两端的电压大小无关。若电流源产生的电流大小和方向都不变化，则称为恒流源或直流电流源。流大小和方向都不变化，则称为恒流源或直流电流源。第第2 2章章 基本概念基本概念 实际电流源的等效电路与特性曲线实际电流源的等效电路与特性曲线实际电实际电流源用理想流源用理想电电流源与流源与电电阻并阻并联联的模型表示。的模型表示。若若电电源源产产生的生的电电流或流或电压电压大小和方向均按正弦大小和方向均按正弦规规律律变变化，化，则则称称为为交流交流电电源。源。第第2 2章章 基本概念基本概念 242 电电源的等效源的等效 一个一个实际实际的的电电源可以用理想源可以用理想电压电压源与内源与内电电阻串阻串联联的形的形式作式作为为它的它的电电路模型，也可以用理想路模型，也可以用理想电电流源与内流源与内电电阻并阻并联联的形式作的形式作为为它的它的电电路模型。因此，路模型。因此，这这两种两种实际电实际电源的源的电电路路模型，在一定条件下可以等效模型，在一定条件下可以等效变换变换。第第2 2章章 基本概念基本概念 假假设设上上图图中中电压电压源模型与源模型与电电流源模型的内阻流源模型的内阻R0相等，端口上都接上相同相等，端口上都接上相同负载电负载电阻阻R，使两个，使两个电电路路的的负载电压负载电压相同，那么相同，那么这样这样可以得到：可以得到：Us=IsR0 或或 Is=Us/R0第第2 2章章 基本概念基本概念 这里需要着重强调两点：这里需要着重强调两点：一是在进行两种电源模型的等效变换时，要一是在进行两种电源模型的等效变换时，要使电压源的极性与电流源的方向保持一致（电使电压源的极性与电流源的方向保持一致（电流源的电流方向应与电压源的电压升方向相同）流源的电流方向应与电压源的电压升方向相同）；二是在实际的电压源中内阻二是在实际的电压源中内阻R0很小，而实际很小，而实际的电流源内阻的电流源内阻R0很大，在工程上两者不能相互很大，在工程上两者不能相互替代，这里只是为了方便解题，所谓替代，这里只是为了方便解题，所谓“等效等效”只是说它们对外电路而言其效果相同。只是说它们对外电路而言其效果相同。第第2 2章章 基本概念基本概念 243 受控源受控源 受控电压源的电压和受控电流源的电流不是独立受控电压源的电压和受控电流源的电流不是独立的，而是受电路中某支路的电压或电流控制的，简称的，而是受电路中某支路的电压或电流控制的，简称受控源受控源或称非独立电源。受控源有两对端子：一对为或称非独立电源。受控源有两对端子：一对为输入端子，一对为输出端子。输入端子施加控制的电输入端子，一对为输出端子。输入端子施加控制的电压或电流，输出端子则输出被控制的电压或电流。因压或电流，输出端子则输出被控制的电压或电流。因此，受控源电路有四种。如图此，受控源电路有四种。如图230。图图(a)为电压控制电压源（为电压控制电压源（VCVS）；）；图图(b)为电流控制电压源（为电流控制电压源（CCVS）；）；图图(c)为电压控制电流源（为电压控制电流源（VCCS）；）；图图(d)为电流控制电流源（为电流控制电流源（CCCS）。）。第第2 2章章 基本概念基本概念 图图230 四种受控源模型四种受控源模型第第2 2章章 基本概念基本概念 例题例题2.求图示二端电路的开路电压求图示二端电路的开路电压Uab。第第2 2章章 基本概念基本概念 解：电路可等效变换为解：电路可等效变换为第第2 2章章 基本概念基本概念 根据根据KVL可得：可得：第第2 2章章 基本概念基本概念 例题例题3.电路如图，求电流电路如图，求电流 I。第第2 2章章 基本概念基本概念 电路可等效变换为：电路可等效变换为：第第2 2章章 基本概念基本概念 电路再次等效变换为：电路再次等效变换为：根据等效电路，根据等效电路，第第2 2章章 基本概念基本概念 小结：小结：1电路的等效变换，在电路分析中可以达到化简电路的等效变换，在电路分析中可以达到化简电路的目的，经常用较为简单的电路来代替原来较为电路的目的，经常用较为简单的电路来代替原来较为复杂的电路，电阻串、并联电路等效变换方法是电路复杂的电路，电阻串、并联电路等效变换方法是电路问题分析中经常使用的方法。问题分析中经常使用的方法。2实际电源总会有内阻存在，一个实际电压源模实际电源总会有内阻存在，一个实际电压源模型，一般可等效为一个理想电压源与一个内阻的串联型，一般可等效为一个理想电压源与一个内阻的串联组合模型；一个实际电流源模型，一般可等效为一个组合模型；一个实际电流源模型，一般可等效为一个理想电流源与一个内阻的并联组合模型。理想电流源与一个内阻的并联组合模型。作业：作业：P60习题习题2-8、P61 习题习题 2-15。