电路分析课件电路的基本概念和分析方法.ppt
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1、第第1 1章章 电路的基本概念和分析方法电路的基本概念和分析方法电路和电路模型电路和电路模型1.1电压源和电流源电压源和电流源1.5电路的基本物理量电路的基本物理量1.2基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.6电路元件电路元件1.3两类约束和电路方两类约束和电路方程介绍程介绍1.7电阻元件电阻元件1.4首首 页页本章重点本章重点1.1.电压、电流的参考方向电压、电流的参考方向3.3.基尔霍夫定律基尔霍夫定律l 重点重点:2.2.电阻元件和电源元件的特性电阻元件和电源元件的特性返 回4.4.支路电流法和支路电压法支路电流法和支路电压法1.1 1.1 电路和电路模型电路和电路模型1.1.实际电路实际电路功能
2、功能a a 能量的传输、分配与转换;能量的传输、分配与转换;b b 信息的传递、控制与处理。信息的传递、控制与处理。建立在同一电路理论基础上。建立在同一电路理论基础上。由电工设备和电气器件按预期由电工设备和电气器件按预期目的连接构成的电流的通路。目的连接构成的电流的通路。下 页上 页共性共性返 回 反映实际电路部件的主要电磁反映实际电路部件的主要电磁 性质的理想电路元件及其组合。性质的理想电路元件及其组合。2.2.电路模型电路模型导线导线电电池池开关开关灯泡灯泡电路图电路图l理想电路元件理想电路元件有某种确定的电磁性能的理想有某种确定的电磁性能的理想元件。元件。l电路模型电路模型下 页上 页返
3、 回5种基本的理想电路元件:种基本的理想电路元件:电阻元件:电阻元件:表示消耗电能的元件表示消耗电能的元件电感元件:电感元件:表示产生磁场,储存磁场能量的元件表示产生磁场,储存磁场能量的元件电容元件:电容元件:表示产生电场,储存电场能量的元件表示产生电场,储存电场能量的元件电压源和电流源:电压源和电流源:表示将其它形式的能量转变成表示将其它形式的能量转变成 电能的元件。电能的元件。5种种基本理想电路元件有三个特征:基本理想电路元件有三个特征:(a a)只有两个端子只有两个端子;(b b)可以用电压或电流按数学方式描述;可以用电压或电流按数学方式描述;(c c)不能被分解为其他元件。不能被分解为
4、其他元件。下 页上 页注意注意返 回1.2 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 电电路路中中的的主主要要物物理理量量有有电电压压、电电流流、电电荷荷、磁磁链链、能能量量、电电功功率率等等。在在线线性性电电路路分分析析中中人人们们主主要要关心的物理量是电流、电压和功率。关心的物理量是电流、电压和功率。1.1.电流的参考方向电流的参考方向l电流电流l电流强度电流强度带电粒子有规则的定向运动带电粒子有规则的定向运动单位时间内通过导体横截面的电荷量单位时间内通过导体横截面的电荷量下 页上 页返 回l方向方向 规定正电荷的运动方向为电流的实际方向规定正电荷的运动方向为电流的实际方向l单位单位1kA
5、=103A1mA=10-3A1 A=10-6AA(安培)、(安培)、kA、mA、A元件元件(导线导线)中电流流动的实际方向只有两种可能中电流流动的实际方向只有两种可能:实际方向实际方向AB实际方向实际方向AB 对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时,电对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时,电流的实际方向往往很难事先判断。流的实际方向往往很难事先判断。下 页上 页问题返 回l参考方向参考方向 大小大小方向方向(正负)正负)电流电流(代数量代数量)任意假定一个正电荷运动的方任意假定一个正电荷运动的方向即为电流的参考方向。向即为电流的参考方向。i 0i 0参考方向参考方向U+参考方向参考方向U+0
6、U假设高电位指向低电假设高电位指向低电位的方向。位的方向。下 页上 页问题问题+实际方向实际方向+实际方向实际方向返 回 元件或支路的元件或支路的u,i 采用相同的参考方向称之为采用相同的参考方向称之为关联关联参考方向。参考方向。反之,称为反之,称为非关联参考方向。非关联参考方向。关联参考方向关联参考方向非关联参考方向非关联参考方向3.3.关联参考方向关联参考方向i+-+-iuu下 页上 页返 回分析电路前必须选定分析电路前必须选定电压电压和和电流电流的参考方向的参考方向参考方向一经选定,必须在图中相应位置标注参考方向一经选定,必须在图中相应位置标注 (包括方向包括方向和和符号符号),在计算过
7、程中不得任意改变在计算过程中不得任意改变参考方向不同时,其表达式相差一负号,但电压、电流参考方向不同时,其表达式相差一负号,但电压、电流的实际方向不变。的实际方向不变。例例电压电流参考方向如图中所标,电压电流参考方向如图中所标,问:对问:对A、B两部分电路电压电两部分电路电压电流参考方向关联否?流参考方向关联否?答:答:A电压、电流参考方向非关联;电压、电流参考方向非关联;B电压、电流参考方向关联。电压、电流参考方向关联。下 页上 页注意注意uBAi返 回4.4.电功率和能量电功率和能量电功率电功率功率的单位:功率的单位:W(瓦瓦)()(Watt,瓦特,瓦特)能量的单位:能量的单位:J (焦焦
8、)()(Joule,焦耳,焦耳)单位时间内电场力所做的功。单位时间内电场力所做的功。下 页上 页返 回例例 求图示电路中各求图示电路中各方框所代表的元件吸方框所代表的元件吸收或产生的功率。收或产生的功率。下 页上 页已知:U1=1V,U2=-3V,U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V,I1=2A,I2=1A,,I3=-1A 564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1返 回解解对一完整的电路,满足:对一完整的电路,满足:发出的功率吸收的功率发出的功率吸收的功率下 页上 页564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1注意注意返 回下 页上 页1.3 1.3 电路元件电路
9、元件是电路中最基本的组成单元。是电路中最基本的组成单元。电路元件电路元件返 回5种基本的理想电路元件:种基本的理想电路元件:电阻元件:电阻元件:表示消耗电能的元件表示消耗电能的元件电感元件:电感元件:表示产生磁场,储存磁场能量的元件表示产生磁场,储存磁场能量的元件电容元件:电容元件:表示产生电场,储存电场能量的元件表示产生电场,储存电场能量的元件电压源和电流源:电压源和电流源:表示将其它形式的能量转变成表示将其它形式的能量转变成 电能的元件。电能的元件。注意注意 如果表征元件端子特性的数学关系式是线性如果表征元件端子特性的数学关系式是线性关系,该元件称为线性元件,否则称为非线性元件。关系,该元
10、件称为线性元件,否则称为非线性元件。1.4 1.4 电阻元件电阻元件2.2.线性时不变电阻元件线性时不变电阻元件l 电路符号电路符号R电阻元件电阻元件对电流呈现阻力的元件。其特性可对电流呈现阻力的元件。其特性可用用ui平面上的一条曲线来描述:平面上的一条曲线来描述:iu任何时刻端电压与电流成正比的电阻元件。任何时刻端电压与电流成正比的电阻元件。1.1.定义定义伏安伏安特性特性下 页上 页0返 回l ui 关系关系R 称为电阻,单位:称为电阻,单位:(Ohm)满足欧姆定律满足欧姆定律l 单位单位G 称为电导,单位称为电导,单位:S(Siemens)u、i 取关联取关联参考方向参考方向下 页上 页
11、伏安特伏安特性为一性为一条过原条过原点的直点的直线线ui0Rui+返 回如电阻上的电压与电流参考方向非关如电阻上的电压与电流参考方向非关联,公式中应冠以负号;联,公式中应冠以负号;说明线性电阻是无记忆、双向性的元说明线性电阻是无记忆、双向性的元件。件。欧姆定律欧姆定律只适用于线性电阻只适用于线性电阻(R 为常数为常数););则欧姆定律写为则欧姆定律写为u R i i G u公式和参考方向必须配套使用!公式和参考方向必须配套使用!下 页上 页注意注意Rui-+返 回3.3.功率和能量功率和能量电阻元件在任何时刻总是消耗功率的电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。p u i(R i)i i2 R -u
12、2/Rp u i i2R u2/Rl 功率功率Rui+-下 页上 页表明表明Rui-+返 回ui从从 t0 到到 t 电阻消耗的能量:电阻消耗的能量:4.4.电阻的开路与短路电阻的开路与短路l 能量能量l 短路短路l 开路开路ui下 页上 页Riu+u+i00返 回下 页上 页实际电阻器实际电阻器返 回 1.5 1.5 电压源和电流源电压源和电流源l电路符号电路符号1.1.理想电压源理想电压源l定义定义i+_下 页上 页其两端电压总能保持定值或一定其两端电压总能保持定值或一定的时间函数,其值与流过它的电的时间函数,其值与流过它的电流流 i 无关的元件叫理想电压源。无关的元件叫理想电压源。返 回
13、电源两端电压由电源本身决定,与外电路无关;与流经电源两端电压由电源本身决定,与外电路无关;与流经它的电流方向、大小无关。它的电流方向、大小无关。通过电压源的电流由电源及外电路通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。共同决定。l理想电压源的电压、电流关系理想电压源的电压、电流关系ui直流电压源直流电压源的伏安关系的伏安关系下 页上 页例例Ri-+外电路外电路电压源不能短路!电压源不能短路!0返 回l电压源的功率电压源的功率电压、电流参考方向非关联;电压、电流参考方向非关联;+_iu+_ 电流(正电荷电流(正电荷 )由低电位向高)由低电位向高电位移动,外力克服电场力作功,电源发出电位移动,外力克服
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