第一章 电路PPT讲稿.ppt
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1、第一章 电路第1页,共77页,编辑于2022年,星期一系统学习电路分析的基本理论系统学习电路分析的基本理论电路问题可以分为两类:电路问题可以分为两类:网络(电路)综合网络(电路)综合网络(电路)分析网络(电路)分析第2页,共77页,编辑于2022年,星期一1、电路理论是电类专业的理论基础课、电路理论是电类专业的理论基础课重要的专业基础课重要的专业基础课2、本课程的结构、本课程的结构通过电网络通过电网络现代部分现代部分新成果新成果经典部分经典部分交流电路交流电路直流电路直流电路控制信号控制信号分析信号分析信号处理信号处理信号产生信号产生信号第3页,共77页,编辑于2022年,星期一电路分析基础电
2、路分析基础 李翰荪李翰荪电路基本理论电路基本理论 美美.狄苏尔、葛守仁狄苏尔、葛守仁电路原理电路原理 江泽佳江泽佳主要参考书主要参考书第4页,共77页,编辑于2022年,星期一第一章第一章 电路模型与电路定理电路模型与电路定理第5页,共77页,编辑于2022年,星期一1-1 电路和电路模型电路和电路模型1-4 电路元件电路元件1-2电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向1-5 电阻元件电阻元件1-3 电功率和能量电功率和能量1-10 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1-6 电容元件电容元件1-7 电感元件电感元件1-9 受控电源受控电源1-8 电压源和电流源电压源和电流源第6页,共77页,编辑于20
3、22年,星期一1、参考方向参考方向2、几种元件的基本概念、几种元件的基本概念 3、基尔霍夫定律、基尔霍夫定律1、参考方向、参考方向2、电流源、电压源、受控源的特性、电流源、电压源、受控源的特性重点难点第7页,共77页,编辑于2022年,星期一1-1 电路和电路模型电路和电路模型第8页,共77页,编辑于2022年,星期一一、电路一、电路1 定义:定义:电流的通路电流的通路2 电路的作用:电路的作用:1 1提供能量提供能量 2 2传送及处理信号传送及处理信号 3 3测量测量 4 4存储信息存储信息供电电路供电电路电话电话电路电路音响音响放大放大电路电路万用表电路万用表电路存储器电路存储器电路第9页
4、,共77页,编辑于2022年,星期一二、电路分析的描述量二、电路分析的描述量电流电流电量电量电压电压磁通磁通功率功率能量能量第10页,共77页,编辑于2022年,星期一三、三、电路模型电路模型耗能元件耗能元件贮能元件贮能元件供能元件供能元件近似近似模型模型描述描述1 理想电路元件:理想电路元件:定义:定义:分类:分类:具有某种确定的电或磁性质的假想元具有某种确定的电或磁性质的假想元件,它们及其组合,可以反映出实际电路件,它们及其组合,可以反映出实际电路元件的电磁性质和电路的电磁现象。元件的电磁性质和电路的电磁现象。数学模型数学模型、集总元件、集总元件第11页,共77页,编辑于2022年,星期一
5、综述:综述:电路模型是实际电路的电路模型是实际电路的抽象、近似、精确。抽象、近似、精确。2 电路模型:电路模型:定义:定义:模型实例:模型实例:建模因素建模因素:电路模型电路模型 实际电路实际电路 理想电路元件构成的抽象电路理想电路元件构成的抽象电路工作范围工作范围温度效应温度效应寄生效应寄生效应第12页,共77页,编辑于2022年,星期一四、集总电路四、集总电路(集总参数电路集总参数电路)1、集总元件、集总元件电磁效应局限内部电磁效应局限内部2、集总电路、集总电路由集总元件构成的电路由集总元件构成的电路3、集总电路的特点和条件:、集总电路的特点和条件:电路的尺寸电路的尺寸波长;波长;反之反之
6、,为为分布参数电路分布参数电路集肤效应集肤效应延时效应延时效应辐射效应辐射效应i入入=i出出u 确定确定理想电路元件理想电路元件i入入=i出出u 确定确定在高频、超高频电子线路及电力传在高频、超高频电子线路及电力传输线的分析中就不能采用集总模型输线的分析中就不能采用集总模型 如电阻元件为只消耗电能的元件,电容为只如电阻元件为只消耗电能的元件,电容为只存储电场能量的元件,电感为只存储磁场能量的存储电场能量的元件,电感为只存储磁场能量的元件等。元件等。第13页,共77页,编辑于2022年,星期一主要研究线性定常电路。主要研究线性定常电路。4、分类:、分类:集总电路集总电路非线性非线性线性线性时变时
7、变定常定常(时不变时不变)方法是:方法是:抽象化抽象化理想化理想化模型化模型化第14页,共77页,编辑于2022年,星期一1-2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向第15页,共77页,编辑于2022年,星期一一、一、引入参考方向的原因:引入参考方向的原因:二、二、电流的参考方向:电流的参考方向:具体难定具体难定有方向有方向实向难判断实向难判断!问题?问题?时变时变us=u(t)2、实际方向的确定:实际方向的确定:1、定义:定义:任选任选参考方向参考方向标注:标注:箭头;双下标箭头;双下标 iab习惯上将正电荷运动方习惯上将正电荷运动方向规定为电流方向向规定为电流方向第16页,共77页,编
8、辑于2022年,星期一三、三、电压的参考方向:电压的参考方向:2、实际方向的确定:实际方向的确定:1、定义:定义:3、电动势问题:、电动势问题:任选任选参考方向参考方向标注:标注:极性;箭头;双下标极性;箭头;双下标 uab第17页,共77页,编辑于2022年,星期一3、计算值的正负与参向结合起来考察才、计算值的正负与参向结合起来考察才有意义有意义四、四、关联参考方向关联参考方向五、五、说明说明1、参考方向是电路理论学习的难点、参考方向是电路理论学习的难点2、参考方向一旦选定不可随意变更、参考方向一旦选定不可随意变更第18页,共77页,编辑于2022年,星期一1-3 电功率和能量电功率和能量第
9、19页,共77页,编辑于2022年,星期一一、电流一、电流定义定义:为单位时间内通过导体横截面的电量为单位时间内通过导体横截面的电量其定义式为:其定义式为:符号符号:i (或或 I)单位单位:安培安培 A分类分类:交流电流与直流电流交流电流与直流电流第20页,共77页,编辑于2022年,星期一二、电压二、电压定义定义:符号符号:u (或或 U)单位单位:伏特伏特 V分类分类:交流电压与直流电压交流电压与直流电压 a、b两点间电压表征单位正电荷由两点间电压表征单位正电荷由a点转移到点转移到b点时所获得或失去的能量。点时所获得或失去的能量。其定义式为:其定义式为:第21页,共77页,编辑于2022
10、年,星期一2 2说明说明:当选取电压电流关联参向时当选取电压电流关联参向时三、功率三、功率1 1定义定义单位时间内能量的变化率。单位时间内能量的变化率。单位单位:W(瓦瓦)功率功率 p(t)0,为吸收功率,为吸收功率(吸收能量吸收能量)功率功率 p(t)0,为吸收功率,为吸收功率(吸收能量吸收能量)功率功率 p(t)0(2)第29页,共77页,编辑于2022年,星期一线性时变电阻线性时变电阻显然显然:(1)过原点的直线过原点的直线 (2)随时间改变随时间改变3功率功率功率关系功率关系能量关系能量关系第30页,共77页,编辑于2022年,星期一非线性非时变电阻非线性非时变电阻非线性时变电阻非线性
11、时变电阻二、非线性电阻二、非线性电阻第31页,共77页,编辑于2022年,星期一1-6 电容元件电容元件第32页,共77页,编辑于2022年,星期一 一个二端元件,如果在任意时刻的电量和电压之间一个二端元件,如果在任意时刻的电量和电压之间的关系总可以由的关系总可以由q-u平面上的一条过原点的直线所决平面上的一条过原点的直线所决定,则此二端元件称为定,则此二端元件称为线性电容元件线性电容元件。1 1、定义、定义:其中:其中:C为电容,常数,单位为法拉为电容,常数,单位为法拉F 元件符号:元件符号:定义式:定义式:(关联参向关联参向)一、一、线性线性非时变电容元件非时变电容元件第33页,共77页,
12、编辑于2022年,星期一2库伏特性曲线库伏特性曲线电容电容C 表征元件储存电荷表征元件储存电荷的能力的的能力的 参数,不随电路情况参数,不随电路情况变化。极板电容的大小取决于介变化。极板电容的大小取决于介电常数、极板相对的面积及极板电常数、极板相对的面积及极板间距。间距。(3)双向元件双向元件说明:说明:(1)精确的数学定义,成正比精确的数学定义,成正比为一常数,并有为一常数,并有C恒恒0(2)第34页,共77页,编辑于2022年,星期一二线性非时变电容元件的基本关系二线性非时变电容元件的基本关系注意:非关联参向注意:非关联参向1、电流电压关系:、电流电压关系:(关联参向关联参向)所以电容元件
13、的伏安关系为所以电容元件的伏安关系为因为因为 ,而而 ,同时:同时:第35页,共77页,编辑于2022年,星期一2、功率能量关系:功率能量关系:功率:功率:当当 时,时,电容放出能量,电容放出能量,放电,放电当当 时,时,电容吸收能量,电容吸收能量,充电,充电电容元件吸收的电能为电容元件吸收的电能为当当 时,时,第36页,共77页,编辑于2022年,星期一3特性分析:特性分析:(1)动态特性动态特性:(2)记忆特性记忆特性:电容元件电容元件隔直通交隔直通交,通高阻低,通高阻低其电压与其电压与初值初值有关有关第37页,共77页,编辑于2022年,星期一(3)无源、无耗、储能特性:无源、无耗、储能
14、特性:当当t=t0:当当t=t1:当当t=t2:第38页,共77页,编辑于2022年,星期一小结:小结:电容元件电容元件 储能元件储能元件 记忆元件记忆元件 动态元件动态元件惯性元件惯性元件隔直通交,通高阻低隔直通交,通高阻低 无耗元件无耗元件 无源元件无源元件第39页,共77页,编辑于2022年,星期一1-7 电感元件电感元件第40页,共77页,编辑于2022年,星期一i、u、e选为关联参向,称之为选为关联参向,称之为全关联参向全关联参向为线圈自身的电流产生,称为自感磁通为线圈自身的电流产生,称为自感磁通为自感磁通链为自感磁通链i 为电感电流为电感电流u 为电感电压为电感电压,也叫自感电压也
15、叫自感电压使使i与与 满足右螺旋关系满足右螺旋关系,称之为称之为基础关联参向基础关联参向参考方向规定:参考方向规定:e 为自感电动势为自感电动势序:序:第41页,共77页,编辑于2022年,星期一 一个二端元件,如果在任意时刻的一个二端元件,如果在任意时刻的磁通磁通和和电流电流之间之间的关系总可以由的关系总可以由 -i 平面上的一条过原点的直线所决平面上的一条过原点的直线所决定,则此二端元件称为定,则此二端元件称为线性电感元件线性电感元件。1 1、定义、定义:其中:其中:L为电感,常数,单位为亨利为电感,常数,单位为亨利H。元件符号:元件符号:定义式:定义式:一、一、线性线性非时变电感元件非时
16、变电感元件(关联参向关联参向)第42页,共77页,编辑于2022年,星期一2韦安特性曲线韦安特性曲线(3)双向元件双向元件说明:说明:(1)精确的数学定义,成正比精确的数学定义,成正比为一常数,并有为一常数,并有L恒恒0(2)电感电感L表征元件线圈储存电表征元件线圈储存电磁能能力的参数,是不随电路磁能能力的参数,是不随电路情况变化的量。密绕长线圈情况变化的量。密绕长线圈L的的大小取决于磁导率、线圈匝数、大小取决于磁导率、线圈匝数、线圈截面积及长度。线圈截面积及长度。第43页,共77页,编辑于2022年,星期一楞次定律楞次定律(1833):闭合回路中的感应电流具有确定的方向,总是企图使感应电流本
17、闭合回路中的感应电流具有确定的方向,总是企图使感应电流本身所产生的通过闭合回路面积的磁通量,去补偿或者说反抗引起感应身所产生的通过闭合回路面积的磁通量,去补偿或者说反抗引起感应电流的磁通量的改变。电流的磁通量的改变。法拉弟电磁感应定律法拉弟电磁感应定律(1831):不论什么原因使通过闭合回路面积的磁通量发生变化时,不论什么原因使通过闭合回路面积的磁通量发生变化时,回路中将产生感应电动势,其与磁通量对时间的变化率的负值回路中将产生感应电动势,其与磁通量对时间的变化率的负值成正比。成正比。二线性非时变二线性非时变电感电感元件的基本关系元件的基本关系第44页,共77页,编辑于2022年,星期一二线性
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