第1章 电路分析的基本概念2ppt课件.ppt
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1、在此输入您的封面副标题第1章 电路分析的基本概念2第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 2第一章 电路分析的基本概念1.1 实际电路和电路模型实际电路和电路模型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1.5 单回路电路与单节偶电路单回路电路与单节偶电路第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 实际电路:实际电路:是由一定的电子器件按照一定的是由一
2、定的电子器件按照一定的方式相互联接起来,构成电流通路,并具有一定方式相互联接起来,构成电流通路,并具有一定功能的整体。功能的整体。电器电器 与与 实际电路实际电路1.1 实际电路和电路模型实际电路和电路模型第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 电路模型:电路模型:是实际电路的是实际电路的抽象化抽象化、理理想化想化、近似化近似化。 电路理论中所说的电路是指由各种理电路理论中所说的电路是指由各种理想电路元件按一定方式连接组成的总体想电路元件按一定方式连接组成的总体,也就是也就是电路模型电路模型。
3、第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 (a) (a) 实际电路实际电路 (b) (b) 电原理图电原理图 (c) (c) 电路模型电路模型 (d) (d) 拓扑结构图拓扑结构图手电筒及其电路模型手电筒及其电路模型第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 电阻器电阻器 电阻元件电阻元件 R 分压分流、消耗电能分压分流、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
4、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电路间的不同之处:电路间的不同之处:(理想理想)元件、元件、 结构(连接方式结构(连接方式)、作用。)、作用。第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 实际器件与理想元件的实际器件与理想元件的区别区别:实际器件实际器件有大小、尺寸,代表多种电磁现象;有大小、尺寸,代表多种电磁现象;理想元件理想元件是一种假想元件,没有大小和尺寸是一种假想元件,没有大小和尺寸,即它的特性表现在空间的一个点上,即它的特性表
5、现在空间的一个点上,仅代表一仅代表一种种电磁现象电磁现象。集总参数电路集总参数电路:电路的几何尺寸远远小于其上通过:电路的几何尺寸远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。有时也称为上。有时也称为集中参数电路。集中参数电路。第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 实际电路实际电路转为转为理想电路理想电路的条件:的条件: l 分布参数电路分布参数电路 :电路的几何尺寸与其上通:电路的几何尺寸与其上通过的电压、电流的波长属同一数量级。
6、过的电压、电流的波长属同一数量级。集总参数电路、分布参数电路,都是理想电路。集总参数电路、分布参数电路,都是理想电路。本课程研究的对象本课程研究的对象:理想元件、理想电路理想元件、理想电路(集中参数元件、电路)。集中参数元件、电路)。第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 例例 若晶体管调频收音机最高工作频率约若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路还是分布参数问该收音机的电路是集中参数电路还是分布参数电路电路? ?m78. 21010810368
7、 fc 几何尺寸几何尺寸d2.78Md0 ,表示该元件吸收功率;,表示该元件吸收功率; 若若 p0 ,表示该元件产生功率。,表示该元件产生功率。)()()(titutp)()()(titutp第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 例例1.1 已知图已知图1-7端子上的电压和电流,求电路吸端子上的电压和电流,求电路吸收的功率。收的功率。解解: (a),u 、i非关联,非关联,P=-ui =-(-2)(-5)=-10W 图图(a)电路吸收电路吸收-10W,或者说,图或者说,图(a)供出供出10W
8、(b),u 、i关联,关联,P=ui =(-8)2=-16W 图图(b)电路吸收电路吸收-16W,或者说,图或者说,图(b)供出供出16W同理,可得图同理,可得图(c)和图和图(d)分别吸收分别吸收36W和和10W第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 能量能量:从:从 -到到 t 时间内电路吸收的总能量。时间内电路吸收的总能量。( )( )( ) ( )ttw tpduid本次课小结:本次课小结: 1. 实际电路、集中参数电路,理想元件、变换实际电路、集中参数电路,理想元件、变换关系;关系;
9、2. 电压、电流的参考方向、关联参考方向、功电压、电流的参考方向、关联参考方向、功率及公式。率及公式。第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 无源元件无源元件:该元件在:该元件在任意电路任意电路中,全部时间里,中,全部时间里,消耗的能量不为负。消耗的能量不为负。即即 。如。如R、L、C1.3电路元件电路元件( )( )0tw tpd有源元件有源元件:不满足上述条件的元件。如:不满足上述条件的元件。如 独立电源独立电源,受控电源等,受控电源等 。电路元件,电路元件,指用来组成电路的理想元件,其特性
10、用指用来组成电路的理想元件,其特性用伏安关系(伏安关系(VCR)进行描述。本章主要讲解电阻元进行描述。本章主要讲解电阻元件、电压源、电流源、受控电源几种元件。件、电压源、电流源、受控电源几种元件。第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 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的直线通过原点的直线。否则,为非。否则,为非线性。线性。时变:时变: VCR曲线随时间变化而变化。曲线随时间变化而变化。非时变:非时变: VCR曲线不随时间变化而变化曲线不随时间变化而变化电路中,起
11、到分压、分流、消耗能量作用的元件,电路中,起到分压、分流、消耗能量作用的元件,称为电阻元件。按称为电阻元件。按VCR曲线关系,电阻元件分为以曲线关系,电阻元件分为以下四种类型:下四种类型:第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 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 第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 (1)定义:)定义
12、: 所谓线性非时变电阻元件,指可用所谓线性非时变电阻元件,指可用VCR曲线为曲线为过原点的直线来描述,过原点的直线来描述,体现阻碍电流的能力大小的体现阻碍电流的能力大小的元件用符合元件用符合R来表示。单位:欧姆(来表示。单位:欧姆( )1. 线性非时变线性非时变电阻电阻(定常电阻定常电阻) 若电阻端电压、电流取关联参考方向,则电若电阻端电压、电流取关联参考方向,则电压压u确定时,确定时,R 增大则增大则 i 减小。即减小。即欧姆定律:欧姆定律:第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 , 取关联参
13、考方向取非关联参考方向uR iu iuR iu i注:电阻元件有很多种类,本书后面提到的电阻元注:电阻元件有很多种类,本书后面提到的电阻元件均指件均指线性非时变电阻元件,简称电阻线性非时变电阻元件,简称电阻。以上电阻的以上电阻的VCR关系式,关系式,也称线性电阻也称线性电阻的的元件约束元件约束。 若电阻端电压、电流取非关联参考方向,则若电阻端电压、电流取非关联参考方向,则:uR i 第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 其中,其中,G=1/R称为电导,单位:西门子(称为电导,单位:西门子(S)
14、,),当当 R= (G=0) 时,相当于断开,时,相当于断开,“开路开路”;当当 G= (R=0) 时,相当于导线,时,相当于导线,“短路短路”。uGRui/RiuuGi注意:注意: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(2)电导)电导第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 例例1.2 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 2解:关联解:关联 非关联非关联VIRU632ARUI326/第第1 1章章 电路分析的基本概
15、念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 电阻是耗能元件,无电阻是耗能元件,无源元件。源元件。 线性电阻线性电阻R的的VCR关关于原点对称,因此,于原点对称,因此,线性电阻又称为双向线性电阻又称为双向性元件。性元件。022RiRuiup瞬时功率:瞬时功率:第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 1.3.2 独立电源独立电源独立源是有源元件,能独立对外提供能量。独立源是有源元件,能独立对外提供能量。1.电压源电压源符号:符号: +
16、-uS特性:特性: 端电压由元件本身确定,与流过的电流无端电压由元件本身确定,与流过的电流无关;关;流过的电流由外电路确定;流过的电流由外电路确定;若若 uS = 0,相当于一条短路线;,相当于一条短路线;第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 注意不能短接(电流为无穷大);注意不能短接(电流为无穷大); uS为常数时为常数时 ,称为直流电压源。,称为直流电压源。VCR曲线曲线平行于平行于i轴的直线。轴的直线。 uS为给定时间函数时,称为时变电压源。为给定时间函数时,称为时变电压源。VCR曲线:
17、平行于曲线:平行于i轴的直线,随时间变化。轴的直线,随时间变化。 iuSUSiuS (t)uS (t1)uS (t2)第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 特性:特性: 流过的电流由元件本身确定,与端电压无关;流过的电流由元件本身确定,与端电压无关;端电压由外电路确定;端电压由外电路确定;若若 iS = 0,相当于开路;,相当于开路;注意不能开路(电压为无穷大);注意不能开路(电压为无穷大);iS 为常数时为常数时 ,称为直流电流源。,称为直流电流源。 iS 为时间函数时,称为时变电流源。为时
18、间函数时,称为时变电流源。is2、电流源、电流源符号:符号:第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 例例1-3 图图(a),求其上电流,求其上电流:(1)R=1 (2)R=10 (3) R=100 图图 (b),求其上电压,求其上电压:(1)R=1 (2)R=10 (3) R=100 A10110S1RuIA11010S2RuIA1 . 010010S3RuI解:图解:图(a),I +us=10V R - 第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖
19、南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 图图(b),电阻,电阻R分别为分别为1 、10 和和100 时,时,两端电压分别为两端电压分别为 : V1SRIUV10SRIUV100SRIU电流源上电压由外电路确定电流源上电压由外电路确定。 Is=10A R+U-第第1 1章章 电路分析的基本概念电路分析的基本概念电路分析基础电路分析基础湖南科技学院湖南科技学院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 1-3-3 受控电源受控电源可对外提供能量,但其值受另外支路电压或可对外提供能量,但其值受另外支路电压或电流控制,是四端元件。电流控制,是四端元件。受控电压源、受控电流源,有受控电压源、受控电
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