第01章-电路模型与电路定律...ppt
绪 论一、目的、任务与研究对象1、掌握电路的基本理论知识2、掌握电路的分析方法3、为后续课程的学习奠定必要的基础。4、培养实验技能目的、任务研究对象：电路模型和理想元件1电路应用举例电路应用举例1、电力工业（能源、电力、电工制造）、电力工业（能源、电力、电工制造）10kV330kV10kV400V 电工理论学科是电力工业主要依靠的技术学科电工理论学科是电力工业主要依靠的技术学科2电路应用举例电路应用举例 2、基础工业（运输、铁路、冶金、化工、机械、基础工业（运输、铁路、冶金、化工、机械）电电工工理理论论学学科科是是基基础础工工业业必必不不可可少少的的支支持持技技术术3电路应用举例电路应用举例 3、高新技术、高新技术（生物、光学、半导体、卫星、空间站、核弹、导弹等）（生物、光学、半导体、卫星、空间站、核弹、导弹等）电电路路是是高高新新技技术术必必不不可可少少的的组组成成部部分分4二、参考书目：1、电路基本理论 狄苏尔.葛守仁著 人民教育出版社2、电路理论基础 裴留庆编 北京师范大学出版社3、电路基础 陕西机械学院电工原理教研室编 机械工业出版社5三、学习方法：1、预习2、听讲3、复习、做作业6第一章第一章第一章第一章 电路模型与电路定律电路模型与电路定律电路模型与电路定律电路模型与电路定律第一节第一节 电路与电路模型电路与电路模型一、电路的分类（按功能）1、进行能量的传输、分配及转换的电路。如电力系统2、信号的处理、传输和储存电路。如调谐电路、放大电路。7实际电路的组成实际电路的组成 由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算放大器、传由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算放大器、传输线、电池、发电机和信号发生器等输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和设备连接而成的电路，电气器件和设备连接而成的电路，称为实际电路称为实际电路。实际实际器件和设备举例器件和设备举例:8电容器电容器电电池池晶体晶体管管电阻器电阻器运算放运算放大器大器线线圈圈9 低频信号发生器的内部结构低频信号发生器的内部结构1011二、电路的概念二、电路的概念电源：向电路提供电能或电信号。负载：在电路中吸收电能或接受电信号。传输控制器件电路：为实现某种功能而把电源、负载和传输控制器件进行适当组合的一个整体。USRSRS12三、理想元件三、理想元件 重要假设：当构成电路器件以及电路本身的尺寸远小于电路工作时的电磁波的波长（两个数量级），实际的元件可以看成理想元件。即：具体条件：L 0,真实方向与参考方向相同，即：箭头所示方向；i0,dw0,则:A(+)、B(-)。242、电压的参考方向AB u0,真实方向与参考方向相同，即：图中所示方向；u 0 吸收功率（负载）2）p 0 广义负载 吸收，0，正电阻消耗能量iu+u -i -R线性R0 1）i 0 P=-usi 0 发出功率，电源状态 2）i 0 吸收功率，负载状态 3）i=0 P=0 开路状态ui开路i1 i2充电提供能量51二、电流源1定义及符号 二端电路元件，电流或等于常数或为确定的时间常数，与负载大小无关。i对偶原则！522、伏安关系ui直流伏安特性ui时变533、电流源的特性u=RiR大，u变大R小，u变小1）、i=is(t)与外电路无关（独立源）2）、电路工作时，流源两端的电压，由外电路决定。i+-R外电路544、工作状态 设is0 1）u 0 P=-uis 0 发出功率，电源状态 2）u 0 吸收功率，负载状态 3）u=0 P=0 短路状态ui负载状态 电源状态55总结：总结：电压源VS：独立源、负载、开路。电流源CS：独立源、负载、短路。说明：说明：2）Cs决不允许开路。1）Vs决不允许短路！操作时容易出现情况。563、实际的电压源、电流源i+-RSiSRS57思考题：1、当R增大时，I2变不变？R两端的电压会不会变？2、当R增大时，U2变不变？U1变不变？+-+-R10V2VI2I1I3题 1图410A2AR4+-U1U2+-题 2图58 作业：P25 14（a）、（d）、（e)16，6，859第七节 受控电源60一、为什么要引入受控源？61二、受控源的分类1VCCS（电压控制电流源）+-+-g转移电导+-电压转移比+-+-2VCVS（电压控制电压源）Voltage Controlled Current SourceMath Tone！623CCCS（电流控制电流源）+-+-电流放大倍数+-转移电阻+-+-4CCVS（电流控制电压源）63理想受控源：输入端不耗功率，电流源不考虑并联R，串联R在电压源中不考虑。64小结点放大电路+-+-65例：计算独立源和受控源各自发出的功率5V+-+-三、受控源的特点66解：解：67得到：1受控源是有源元件 2受控源受控制量摆布，与控制量共存。3受控源与独立源区别 受控源是非独立源 受控源是反映电路耦合关系的电路模型 存亡：控制量消失？684受控源和R的区别：受控源为四端，两条支路关系；R为两端，本支路关系受控源耦合的、有源的、能够向外提供能量、电阻性的(即U、I成代数关系)四端元件 电阻R:无源的、二端元件69步骤：1把受控源视为独立源列方程2化去控制量，求解四、受控源的计算70例1Us=6V，求U=？+-+U-I2II2I71解：设I1如图所示，由KCL （1）对图示回路列KVL （2）由（1）,（2）得 72例2电路如图所示，求Ix3AI+-+-10V73解：设I方向如图 KCL （1）选回路方向如图 KVL （2）由（1）（2）得 Ix=1.4A74备注：当电路中出现多个控制源作用时，可采用“叠加性”此时电路中的 在其他源作用于 单独作用时 但注意受控源由于不能单独作用，因而不可省。+-75第八节第八节 基尔霍夫定律761电荷守恒2能量守恒一、电路理论的两个公设771支路：一个元件可以构成一个支路。4网孔：最小的回路。即：在回路内部不另含有支路的回路。3回路：形成一个闭合路径的支路组合。（支路组合最小组合）2节点：二条以上支路的连接点。特例二、名词解释786个支路（branch）4个节点（note）3个网孔（mesh）251346i1i2i4i5i3i6791定律内容：在集总电路中对于任意节点任意时刻，流出或流入该节点的所有支路电流的代数和为零。KCL：i=0 i流出=i流入规定：流出节点，取“+”；流入节点，取“”三、基尔霍夫电流定律（KCL）对上图各个节点列KCL方程，如下：80KCL：节点1：i1+i2+i4=0 节点2：-i2+i3+i5=0 节点3：-i3-i1+i6=0 节点4：-i4-i5-i6=02物理解释 1）是电荷守恒的必然结果 2）电流连续性的体现如果把前面三个方程相加则是第四个方程，为什么？813KCL的推广：广义节点（流出，流入封闭面电流）对于广义节点，KCL仍成立。ia+i1+i3=0 -ib+i1+i2=0 -ic-i2+i3=0+：-ia-ib-ic=0abciaibici1i3i25V+-+-以本推广来解释为什么这个电路可以分成两个电路82 4备注 1）KCL与元件特性无关，仅与电路拓扑（电路内元件的连接）有关。2）KCL与电流的波形无关。前面两A条件：Any Node,Any Time 3）只适用集中参数电路。83 练习：图示节点处有四个支路电流，在不同时刻其中三个电流的数值如表中所示。试填写该表所缺各项。i1i2i3i42255-1-5-1-2-40.5 3-3177实际流出节点的电流实际流入节点的电流i1i2i3i484练习：图示节点处有四个支路电流，在不同时刻其中三个电流的数值如表中所示。试填写该表所缺各项。i1i2i3i42255-1-5-1-2-40.5 3-3177实际流出节点的电流实际流入节点的电流i1i2i3i485四、基尔霍夫电压定律（KVL)1定律内容：对于任一集中电路中的任一回路，在任一时刻，沿着该回路的所有支路电压降的代数和为零。KVL：u=0 u降=u升86KVL：回路1：u1-u2-u3=0 回路2：u2-u4+u5=0 回路3：u2+u3-u4-u6=0251346(1)+-+-+-+-+-(2)(3)升-；降+如果把这三个方程相加则是什么？872KVL物理意义 1）能量能量守恒的体现 负载消耗能量=电源供给能量 2）电位单值性的表现3备注 1）KVL与元件无关，仅与电路拓扑（电路内元件的连接）有关。2）KVL与电压的波形无关。3）KVL适用于线性、非线性、时变、时不变的集中参数电路。88练习：图中电压U3的参考极性已确定，若该电路的两个KVL方程为：U1-U2-U3=0；-U2-U3+U5-U6=0试确定U1、U2、U5及U6的极性；能否进一步确定U4的参考极性；若给定U2=10V，U3=5V，U6=-4V，试确定其余各电压。12435+-U3689练习：如图所示电路，R1=30，R2=60，R3=10，US=120V。试计算各元件的功率，并判断电压源和受控源是吸收还是提供功率。R1R2R3-+-USU32U3+-I1I2I3+-U290电路分析的步骤：1、首先给每个元件标定电压、电流的参考方向。为方便起见，尽量取关联参考方向。习惯上，电源的电压、电流取非关联的参考方向。2、依据KCL、KVL和VCR列方程。（含有受控源时，要把控制量表示出来）。3、解方程求未知量。章结：91作业：1-14、20、2192
