第1章 电子电路分析方法精.ppt
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1、第第1章章 电子电路电子电路分析方法分析方法第1页,本讲稿共60页学习要点学习要点n n电流、电压参考方向及功率计算电流、电压参考方向及功率计算n n常用电路元件的伏安特性常用电路元件的伏安特性n n基尔霍夫定律基尔霍夫定律n n支路电流法与节点电压法支路电流法与节点电压法n n叠加定理与戴维南定理叠加定理与戴维南定理n n电路等效概念及其应用电路等效概念及其应用n n分析电路过渡过程的三要素法分析电路过渡过程的三要素法第第1章章 电路分析方法电路分析方法第2页,本讲稿共60页第第1章章 电路分析方法电路分析方法n n1.1 电路基本物理量电路基本物理量n n1.2 电路基本元件电路基本元件n
2、 n1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律n n1.4 电路分析方法电路分析方法n n1.5 电路定理电路定理n n1.6 电路过渡过程分析电路过渡过程分析第3页,本讲稿共60页 电路分析的主要任务电路分析的主要任务在于解得电路物理量,其在于解得电路物理量,其中最基本的电路物理量就是电流、电压和功率。中最基本的电路物理量就是电流、电压和功率。1.1 电路基本物理量电路基本物理量为了某种需要而由电源、导线、开关和负载按一为了某种需要而由电源、导线、开关和负载按一定方式组合起来的电流的通路称为电路。定方式组合起来的电流的通路称为电路。电路的主要功能:电路的主要功能:n一:进行能量的转换、传输和分配。一:
3、进行能量的转换、传输和分配。n二:实现信号的传递、存储和处理。二:实现信号的传递、存储和处理。第4页,本讲稿共60页1.1.1 电流电流电荷的定向移动形成电流。电荷的定向移动形成电流。电流的大小用电流的大小用电流强度电流强度表示,简称电流。表示,简称电流。电流强度:单位时间内通过导体截面的电荷量。电流强度:单位时间内通过导体截面的电荷量。大写大写 I 表示直流电流表示直流电流小写小写 i 表示电流的一般符号表示电流的一般符号第5页,本讲稿共60页正电荷运动方向规定为正电荷运动方向规定为电流的实际方向电流的实际方向。电流的方向用一个箭头表示。电流的方向用一个箭头表示。任意假设的电流方向称为任意假
4、设的电流方向称为电流的参考方向电流的参考方向。如果求出的电流值为正,说明参考方向与实如果求出的电流值为正,说明参考方向与实际方向一致,否则说明参考方向与实际方向相反。际方向一致,否则说明参考方向与实际方向相反。第6页,本讲稿共60页1.1.2 电压、电位和电动势电压、电位和电动势 电路中电路中a a、b b点两点间的点两点间的电压电压定义为单位正电荷定义为单位正电荷由由a a点移至点移至b b点电场力所做的功。点电场力所做的功。电路中某点的电路中某点的电位电位定义为单位正电荷由该点定义为单位正电荷由该点移至参考点电场力所做的功。移至参考点电场力所做的功。电路中电路中a a、b b点两点间的电压
5、等于点两点间的电压等于a a、b b两点的两点的电位差。电位差。第7页,本讲稿共60页电压的实际方向电压的实际方向规定由电位高处指向电位低处。规定由电位高处指向电位低处。与电流方向的处理方法类似,与电流方向的处理方法类似,可任选一方向为可任选一方向为电压的参考方向电压的参考方向例:例:当当ua=3V ub=2V时时u1=1V最后求得的最后求得的u为正值,说明电压的实际方向与参为正值,说明电压的实际方向与参考方向一致,否则说明两者相反。考方向一致,否则说明两者相反。u2=1V第8页,本讲稿共60页 对一个元件,电流参考方向和电压参考方对一个元件,电流参考方向和电压参考方向可以相互独立地任意确定,
6、但为了方便起向可以相互独立地任意确定,但为了方便起见,常常将其取为一致,称见,常常将其取为一致,称关联方向关联方向;如不一;如不一致,称致,称非关联方向非关联方向。如果采用关联方向,在标示时标出一种即可。如果采用关联方向,在标示时标出一种即可。如果采用非关联方向,则必须全部标示。如果采用非关联方向,则必须全部标示。第9页,本讲稿共60页 电动势是衡量外力即非静电力做功能力的电动势是衡量外力即非静电力做功能力的物理量。外力克服电场力把单位正电荷从电源物理量。外力克服电场力把单位正电荷从电源的负极搬运到正极所做的功,称为的负极搬运到正极所做的功,称为电源的电动电源的电动势势。电动势的实际方向与电压
7、实际方向相反,电动势的实际方向与电压实际方向相反,规定为由负极指向正极。规定为由负极指向正极。第10页,本讲稿共60页1.1.3 电功率电功率电场力在单位时间内所做的功称为电场力在单位时间内所做的功称为电功率电功率,简称功率。简称功率。功率与电流、电压的关系:功率与电流、电压的关系:关联方向时:关联方向时:p=ui非关联方向时:非关联方向时:p=uip0时吸收功率,时吸收功率,p0时放出功率。时放出功率。第11页,本讲稿共60页例例:求图示各元件的功率:求图示各元件的功率.(a)关联方向,)关联方向,P=UI=52=10W,P0,吸收,吸收10W功率。功率。(b)关联方向,)关联方向,P=UI
8、=5(2)=10W,P0,吸收,吸收10W功率。功率。第12页,本讲稿共60页1.2 电路基本元件电路基本元件 常见的电路元件有电阻元件、电容元件、常见的电路元件有电阻元件、电容元件、常见的电路元件有电阻元件、电容元件、常见的电路元件有电阻元件、电容元件、电感元件、电压源、电流源。电感元件、电压源、电流源。电感元件、电压源、电流源。电感元件、电压源、电流源。电路元件在电路中的作用或者说它的性电路元件在电路中的作用或者说它的性电路元件在电路中的作用或者说它的性电路元件在电路中的作用或者说它的性质是用其端钮的电压、电流关系即质是用其端钮的电压、电流关系即质是用其端钮的电压、电流关系即质是用其端钮的
9、电压、电流关系即伏安关系伏安关系(VARVAR)来决定的。)来决定的。)来决定的。)来决定的。第13页,本讲稿共60页1.2.1 无源元件无源元件伏安关系(欧姆定律):伏安关系(欧姆定律):关联方向时:关联方向时:u=Ri非关联方向时:非关联方向时:u=Ri1电阻元件电阻元件符号:符号:功率:功率:电阻元件是一种消耗电能的元件。电阻元件是一种消耗电能的元件。第14页,本讲稿共60页伏安关系:伏安关系:2电感元件电感元件符号:符号:电电感感元元件件是是一一种种能能够够贮贮存存磁磁场场能能量量的的元元件,是实际电感器的理想化模型。件,是实际电感器的理想化模型。称为电感元件的电感,单位是亨利()。称
10、为电感元件的电感,单位是亨利()。只有电感上的电流变化时,电感只有电感上的电流变化时,电感两端才有电压。在直流电路中,两端才有电压。在直流电路中,电感上即使有电流通过,但电感上即使有电流通过,但,相当于短路。,相当于短路。第15页,本讲稿共60页3电容元件电容元件电电容容元元件件是是一一种种能能够够贮贮存存电电场场能能量量的的元元件件,是实际电容器的理想化模型。是实际电容器的理想化模型。伏安关系:伏安关系:符号:符号:只有电容上的电压变化时,电容两只有电容上的电压变化时,电容两端才有电流。在直流电路中,电容端才有电流。在直流电路中,电容上即使有电压,但,相当于上即使有电压,但,相当于开路,即开
11、路,即 电容具有电容具有隔直作用隔直作用。C称为电容元件的电容,单位是法拉(称为电容元件的电容,单位是法拉(F)。)。第16页,本讲稿共60页1.2.2 有源元件有源元件1电压源与电流源电压源与电流源(1)伏安关系)伏安关系电压源:电压源:u=uS 端电压为端电压为us,与流过电与流过电压源的电流无关,由电压源的电流无关,由电源本身确定,电流任意,源本身确定,电流任意,由外电路确定。由外电路确定。电流源电流源:i=iS流过电流为流过电流为is,与电源与电源两端电压无关,由电两端电压无关,由电源本身确定,电压任源本身确定,电压任意,由外电路确定。意,由外电路确定。第17页,本讲稿共60页(2)特
12、性曲线与符号)特性曲线与符号电压源电压源电压源电压源电流源电流源第18页,本讲稿共60页2受控源受控源(1 1 1 1)概念)概念)概念)概念受控源的电压或电流受电路中另一部分受控源的电压或电流受电路中另一部分的电压或电流控制。的电压或电流控制。(2 2 2 2)分类及表示方法)分类及表示方法)分类及表示方法)分类及表示方法VCVS 电压控制电压源VCCS 电压控制电流源CCVS 电流控制电压源CCCS 电流控制电流源第19页,本讲稿共60页VCVSi1=0u2=u1CCVSu1=0u2=ri1VCCSi1=0i2=gu1CCCSu1=0i2=i1第20页,本讲稿共60页如采用关联方向:如采用
13、关联方向:p=u1i1+u2i2=u2i2(3 3)受控源的功率)受控源的功率第21页,本讲稿共60页1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律电路中通过同一电流的每个分支称为电路中通过同一电流的每个分支称为支路支路。3条或条或3条以上支路的连接点称为条以上支路的连接点称为节点节点。电路中任一闭合的路径称为电路中任一闭合的路径称为回路回路回路回路。图示电路有图示电路有3条支条支路,路,2个节点,个节点,3个个回路。回路。第22页,本讲稿共60页1.3.1 基尔霍夫电流定律(基尔霍夫电流定律(KCL)在任一瞬时,流入任一节点的电流之和必定在任一瞬时,流入任一节点的电流之和必定等于从该节点流出的电流之和。等
14、于从该节点流出的电流之和。在任一瞬时,通过任一节点电流的代数和恒等于在任一瞬时,通过任一节点电流的代数和恒等于零。零。表述一表述一表述二表述二可假定流入节点的电流为正,流出节点的可假定流入节点的电流为正,流出节点的电流为负;也可以作相反的假定。电流为负;也可以作相反的假定。所有电流均为正。所有电流均为正。第23页,本讲稿共60页 KCL通常用于节点,但是对于包围几通常用于节点,但是对于包围几个节点的闭合面也是适用的。个节点的闭合面也是适用的。例:列出下图中各节点的例:列出下图中各节点的KCL方程方程解:取流入为正解:取流入为正以上三式相加:以上三式相加:i1 i2i3 0 节点节点a i1i4
15、i60节点节点b i2i4i50节点节点c i3i5i60第24页,本讲稿共60页1.3.2 基尔霍夫电压定律(基尔霍夫电压定律(KVL)表述一表述一表述一表述一表述二表述二表述二表述二 在任一瞬时,在任一回路上的电位升之和在任一瞬时,在任一回路上的电位升之和等于电位降之和。等于电位降之和。在任一瞬时,沿任一回路电压的代数和恒在任一瞬时,沿任一回路电压的代数和恒等于零。等于零。电压参考方向与回路绕行方向一致时取正号,电压参考方向与回路绕行方向一致时取正号,相反时取负号。相反时取负号。所有电压均为正。所有电压均为正。第25页,本讲稿共60页 对于电阻电路,回路中电阻上电压降的代对于电阻电路,回路
16、中电阻上电压降的代数和等于回路中的电压源电压的代数和。数和等于回路中的电压源电压的代数和。在运用上式时,电流参考方向与回路绕在运用上式时,电流参考方向与回路绕行方向一致时行方向一致时iR前取正号,相反时取负号;前取正号,相反时取负号;电压源电压方向与回路绕行方向一致时电压源电压方向与回路绕行方向一致时us前前取负号,相反时取正号。取负号,相反时取正号。第26页,本讲稿共60页 KVL通常用于闭合回路,但也可推广通常用于闭合回路,但也可推广应用到任一不闭合的电路上。应用到任一不闭合的电路上。例:列出下图的例:列出下图的KVL方程方程第27页,本讲稿共60页1.4 电路分析方法电路分析方法1.4.
17、1 电阻的串联及并联电阻的串联及并联 具有相同电压电流关系(即伏安关系,简写具有相同电压电流关系(即伏安关系,简写为为VAR)的不同电路称为)的不同电路称为等效电路等效电路,将某一电路,将某一电路用与其等效的电路替换的过程称为用与其等效的电路替换的过程称为等效变换等效变换等效变换等效变换。将。将电路进行适当的等效变换,可以使电路的分析电路进行适当的等效变换,可以使电路的分析计算得到简化。计算得到简化。第28页,本讲稿共60页1电阻的串联电阻的串联n个电阻串联可等效为一个电阻个电阻串联可等效为一个电阻第29页,本讲稿共60页分压公式分压公式两个电阻串联时两个电阻串联时第30页,本讲稿共60页2电
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