ch1电路及其分析方法合肥工业大学电工学简明教程资料.ppt
《ch1电路及其分析方法合肥工业大学电工学简明教程资料.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《ch1电路及其分析方法合肥工业大学电工学简明教程资料.ppt(70页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第第 1 章电路及其分析方法章电路及其分析方法电路的基本概念及其分析方法是电工技术和电子技电路的基本概念及其分析方法是电工技术和电子技术的基础。术的基础。本章首先讨论电路的基本概念和基本定律,如电路本章首先讨论电路的基本概念和基本定律,如电路模型、电压和电流的参考方向、基尔霍夫定律、电源的模型、电压和电流的参考方向、基尔霍夫定律、电源的工作状态以及电路中电位的计算等。这些内容是分析与工作状态以及电路中电位的计算等。这些内容是分析与计算电路的基础。计算电路的基础。然后介绍几种常用的电路分析方法,有支路电流法、然后介绍几种常用的电路分析方法,有支路电流法、叠加定理、电压源模型与电流源模型的等效变换
2、和戴维叠加定理、电压源模型与电流源模型的等效变换和戴维宁定理。宁定理。最后讨论电路的暂态分析。介绍用经典法和三要素最后讨论电路的暂态分析。介绍用经典法和三要素法分析暂态过程。法分析暂态过程。 电路就是电流流通的路径,它是由一些元件或电路就是电流流通的路径,它是由一些元件或设备组成的,是能够传输、转换电能或者能够采设备组成的,是能够传输、转换电能或者能够采集、传递和处理电信号的有机整体。集、传递和处理电信号的有机整体。 电力系统示意图电力系统示意图扩音器示意图扩音器示意图 电路中电路中电源电源和和信号源信号源的的电压或电流电压或电流称为称为激励激励,它,它推动电路的工作推动电路的工作。激励激励响
3、应响应由由激励激励在电路中产生的在电路中产生的电压和电流电压和电流称为称为响应响应。 电路分析是在已知电路结构和参数的条件下,讨论电路分析是在已知电路结构和参数的条件下,讨论与与的关系。的关系。i 实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或器实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或器件所组成,如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器件所组成,如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器等,它们的电磁性质是很复杂的。等,它们的电磁性质是很复杂的。R R L 消耗电消耗电能能( (电阻性电阻性) ) 产生产生磁场磁场储存磁场能量储存磁场能量( (电感性电感性) ) 忽略忽略 L L电源负载连接导线电路实
4、体电路实体电路模型电路模型1.2 1.2 电路模型电路模型 用用理想理想电路元件组成的电路,称为实际电路的电路元件组成的电路,称为实际电路的电电路模型路模型。SER +R0开关物理量物理量实实 际际 方方 向向电流电流 I正电荷运动的方向正电荷运动的方向电动势电动势E ( (电位升高的方向电位升高的方向) ) 电压电压 U( (电位降低的方向电位降低的方向) )高电位高电位 低电位低电位 单单 位位kA 、A、mA、A低电位低电位 高电位高电位kV 、V、mV、VkV 、V、mV、Va)b)电流:电流:Uab 双下双下 标标电压:电压:IE+_ 在分析与计算电路时,对在分析与计算电路时,对电量
5、任意假定的方向。电量任意假定的方向。Iab 双下标双下标aRb箭箭 标标abRI正负极性正负极性+abU U+_箭箭 标标abU实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致,电流,电流(或电压或电压)值为值为正值正值;实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反,电流,电流(或电压或电压)值为值为负值负值。注意:注意:在参考方向选定后,电流在参考方向选定后,电流 ( ( 或电压或电压 ) ) 值才值才有正负之分。有正负之分。 若若 I = 5A,则电流从则电流从 a 流向流向 b;例:例:若若 I = 5A,则电流从,则电流从 b 流向流向 a 。abRIabRU+若若 U = 5V,则电压的
6、实际方向,则电压的实际方向从从 a 指向指向 b;若若 U= 5V,则电压的实际方向,则电压的实际方向从从 b 指向指向 a 。+_ U = 3( 2 ) = 6 V表达式表达式 = RUIU 、I 参考方向相同参考方向相同U = RIU、 I 参考方向相反参考方向相反电流的参考方向电流的参考方向与实际方向相反与实际方向相反或或图图 (b)图图 (a)RUI+IRU+图图 (c)RUI电压与电流参电压与电流参考方向相反考方向相反图图 (b) 中若中若 I = 2 A,R = 3 ,求,求U? EI IU1. 1. 电压与电流电压与电流 R0RabcdR + R0I = EER0I电源的外特性曲
7、线电源的外特性曲线当当 R0 R 时,时, 则则 U E说明电源带负载能力强说明电源带负载能力强IUO+_+_UU = RI或或 U = E R0I 1.4.1 1.4.1 电源有载工作电源有载工作 1.1.电压与电流电压与电流U = RIU = E R0I UI = EI R0I2 P = PE P 电源产电源产生功率生功率内阻消内阻消耗功率耗功率电源输电源输出功率出功率功率的单位:瓦功率的单位:瓦 特特(W) ) 或千瓦或千瓦( (kW) )电源产电源产生功率生功率=负载取负载取用功率用功率+内阻消内阻消耗功率耗功率功率功率平衡式平衡式EI IUR0Rabcd+_+_2.2.功率与功率平衡
8、功率与功率平衡R + R0I = E1.4.1 1.4.1 电源有载工作电源有载工作电源电源负载负载3.3.电源与负载的判别电源与负载的判别U、I 参考方向不同,参考方向不同, P = -UI 0,负载负载; P =-UI 0,电源电源。U、I 参考方向相同,参考方向相同, P =UI 0,负载负载; P = UI 0,电源电源。 1.4.1 1.4.1 电源有载工作电源有载工作3.3.电源与负载的判别电源与负载的判别 例例 1 已知:图中已知:图中 UAB= 3 V, I = 2 A 解解 P = UI = 3 ( (2) ) = 6 W求:求:N 的功率,并说明它是电源的功率,并说明它是电
9、源还是负载。还是负载。 因为此例中电压、电流的参考方向相同因为此例中电压、电流的参考方向相同而而 P P 为负值,所以为负值,所以 N N 发出功率,是电源。发出功率,是电源。NABI额定值是为电气设额定值是为电气设备在给定条件下正常运备在给定条件下正常运行而规定的允许值。额行而规定的允许值。额定电压、额定电流、额定电压、额定电流、额定功率分别用定功率分别用UN、IN和和PN表示。表示。电气设备不在额定条电气设备不在额定条件下运行的危害:件下运行的危害:不能充分利用设备的能力;不能充分利用设备的能力;降低设备的使用寿命甚至损坏设备。降低设备的使用寿命甚至损坏设备。4.4. 额定值与实际值额定值
10、与实际值U电电 源源 +IP=UI电源输出的电流和功电源输出的电流和功率由负载的大小决定率由负载的大小决定S1S2S3 电源开路时的特征电源开路时的特征 I = 0U = U0 = E P = 0当开关断开时,电源则处于开路当开关断开时,电源则处于开路( (空载空载) )状态。状态。EI IU0R0Rabcd+_+_1.4.2 1.4.2 电源开路电源开路UIS电流过大,将烧毁电源!电流过大,将烧毁电源!U = 0I = IS = E / R0P = U I= 0 PE = P = R0IS2 ER0Rbcd+_ 电源短路时的特征电源短路时的特征 a 当电源两端由于某种原因连在一起时,电源当电
11、源两端由于某种原因连在一起时,电源则被短路。则被短路。 为防止事故发生,需在电路中接入熔断器或自为防止事故发生,需在电路中接入熔断器或自动断路器,用以保护电路。动断路器,用以保护电路。1.4.3 1.4.3 电源短路电源短路基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律 ( KCL )( KCL )和基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电压定律( KVL )( KVL )。它反映。它反映了电路中所有支路电压和电流所遵循的基本规了电路中所有支路电压和电流所遵循的基本规律,是分析电路的基本定律。基尔霍夫定律与律,是分析电路的基本定律。基尔霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。元件特性构成
12、了电路分析的基础。如如 acb ab adb如如 abca adba adbca 如如 ab+_R1E1+_E2R2R3I1I2I3cadb在平面电路中,在平面电路中,内部不含支路的回路。内部不含支路的回路。如如 abca adba(直流电路中直流电路中)(对任意波形的电流对任意波形的电流)在任一瞬间,某一结点电流的代数和等于零。在任一瞬间,某一结点电流的代数和等于零。基尔霍夫电流定律是用来确定连接在同一结点基尔霍夫电流定律是用来确定连接在同一结点上的各支路电流之间的关系。上的各支路电流之间的关系。 根据电流连续性原理,电荷在任何一点均不能根据电流连续性原理,电荷在任何一点均不能堆积堆积( (
13、包括结点包括结点) )。故有。故有数学表达式数学表达式为为1.5.1 1.5.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)(KCL)出出入入I II II符号规定符号规定:当当I参考方向流向节点时取参考方向流向节点时取“+”+”号号, ,流出节点时取流出节点时取“”号号. .或或1.5.1 1.5.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)(KCL) 若以流入结点的电流为负,若以流入结点的电流为负,离开结点的电流为正,则根据离开结点的电流为正,则根据KCL,结点,结点 a 可以写出可以写出I1I2I3I4aI1 I2 + I3 + I4 = 0 例例 1 上图中若上图中若 I1 = 9
14、A, I2 = 2 A,I4 = 8 A,求,求 I3 。9 ( ( 2) ) + I3 + 8 = 0 解解 把已知数据代入结点把已知数据代入结点 a 的的KCL方程式,有方程式,有由电流的参考方向与实际方向是否相同确定由电流的参考方向与实际方向是否相同确定 I3 电流为负值,是由于电流电流为负值,是由于电流参考方向与实际方向相反所致。参考方向与实际方向相反所致。 I3 = 19 A I2 = I1 + I3 + I4IAIBIABIBCICA即即 I = 0ICIA + IB + IC = 0 可见,在任一瞬间通过任一封闭面的电流的可见,在任一瞬间通过任一封闭面的电流的代数和也恒等于零。代
15、数和也恒等于零。ABC 对对 A、B、C 三个结点三个结点应用应用 KCL 可列出:可列出:IA = IAB ICAIB = IBC IABIC = ICA IBC上列三式相加,便得上列三式相加,便得基尔霍夫电压定律用来确定回路中各段电压之间的关系。基尔霍夫电压定律用来确定回路中各段电压之间的关系。 由于电路中任意一点的瞬时电位具有单值性,故有由于电路中任意一点的瞬时电位具有单值性,故有 在任一瞬间,沿任一回路绕行方向在任一瞬间,沿任一回路绕行方向(顺时针或逆时顺时针或逆时针针),回路中各段电压的代数和恒等于零。,回路中各段电压的代数和恒等于零。即即 U U = 0 = 01.5.2 1.5.
16、2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)(KVL)或或 U升升 = U降降 U符号规定符号规定:当当U U方向与回路方向一致时取方向与回路方向一致时取“+”+”号号, ,相反时取相反时取“”号号. .1.5.2 1.5.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)(KVL)I2 左图中,各电压参考方左图中,各电压参考方向均已标出,沿虚线所示循向均已标出,沿虚线所示循行方向,列出回路行方向,列出回路 c b d a c KVL 方程式。方程式。U1 U2 + U4 U3 = 0 根据电压参考方向,回根据电压参考方向,回路路 c b d a c KVL 方程式为方程式为+_R1E1+_E2
17、R2U2I1U1cadb+_U3+U4_U1 + U4 = U2 + U3 或或 U升升 = U降降 E和和I的符号规定的符号规定:当当E和和I的方向与回路方向一致时的方向与回路方向一致时,取取“+”号号,与与回路方向相反时取回路方向相反时取“”号号I2+_R1+_E2R2U2I1U1cadb+_U3+U4_上式也可改写为上式也可改写为 E2 E1 = I2 R2 I1R1即即 E = IRE1U1 + U4 = U2 + U3 KVL 推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路 E RI U = 0U = E RI或或根据根据 KVL 可列出可列出EI IUR+_+_UA+_UAB+_
18、UB+_根据根据 U = 0UAB = UA UB UA UB UAB = 0ABCOU1 + U2 U3 U4 + U5 = 0U4U1U2abcedU5U3R4 例例 2 图中若图中若 U1= 2 V,U2 = 8 V,U3 = 5 V,U5 = 3 V, R4 = 2 ,求电阻求电阻 R4 两端的电压及流过它的电流。两端的电压及流过它的电流。 解解 设电阻设电阻 R4 两端电压的极性及流过它的电流两端电压的极性及流过它的电流 I 的参考方向如图示。的参考方向如图示。( (2) )+ 8 5 U4+( (3) )= 0U4 = 2 VI = 0.5 A 沿顺时针方向列写回路沿顺时针方向列写
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- ch1 电路 及其 分析 方法 合肥 工业大学 电工学 简明 教程 资料
限制150内