电路基础精选文档.ppt
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1、电路基础1本讲稿第一页,共八十五页1.11.1 电路的基本概念电路的基本概念1.21.2 电路的基本定律电路的基本定律1.3 1.3 支路电流法支路电流法1.41.4 结点电位法结点电位法1.5 1.5 理想电源模型及等效电源定理理想电源模型及等效电源定理 1.6 1.6 叠加原理叠加原理本章主要内容本章主要内容2本讲稿第二页,共八十五页 本章的重点和难点本章的重点和难点1。电压和电流的正方向。电压和电流的正方向2。电路的基本定律。电路的基本定律 基尔霍夫定律基尔霍夫定律3。关于电位的计算。关于电位的计算4。戴维宁定理。戴维宁定理3本讲稿第三页,共八十五页 1.11.1 电路的基本概念电路的基
2、本概念 电路:是电流的通路,它是为了某种需电路:是电流的通路,它是为了某种需 要要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来由某些电工设备或元件按一定方式组合起来的。的。4本讲稿第四页,共八十五页1.1.1 电路的组成:电源、负载、中间环节三部分。电路的组成:电源、负载、中间环节三部分。电源:将非电能转换成电能的装置,电源:将非电能转换成电能的装置,例如:发电机、干电池例如:发电机、干电池负载:将电能转换成非电能的装置,负载:将电能转换成非电能的装置,例如:电动机、电炉、灯例如:电动机、电炉、灯中间环节:连接电源和负载的部分,其传输和分中间环节:连接电源和负载的部分,其传输和分 配电能的作用。例如
3、:输电线路配电能的作用。例如:输电线路发电机发电机 电灯电灯电动机电动机 电炉电炉 升压升压变压器变压器 降压降压变压器变压器 输电线输电线 电源电源中间环节中间环节 负载负载 5本讲稿第五页,共八十五页电路的作用电路的作用在电力系统中,电路在电力系统中,电路是实现电能的传输和是实现电能的传输和转换。转换。在电子电路中,电路在电子电路中,电路的作用是传递和处理的作用是传递和处理信号。信号。6本讲稿第六页,共八十五页首先画出电路模型首先画出电路模型电电池池灯灯泡泡负载负载电源电源理想电路元件:理想电路元件:主要有电阻、电感、电容元件、电源元件。主要有电阻、电感、电容元件、电源元件。电路模型:电路
4、模型:由理想电路元件所组成的电路,就是实际电路由理想电路元件所组成的电路,就是实际电路 的电路模型。的电路模型。EIRU+_+_1.1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量7本讲稿第七页,共八十五页电路的物理量电路的物理量电流电流电压电压电位电位电功率电功率电电池池灯灯泡泡负载负载电源电源EIRU+_+_电路的基本物理量电路的基本物理量8本讲稿第八页,共八十五页电路中电流、电压的方向电路中电流、电压的方向电压和电流方向电压和电流方向:实际方向实际方向参考方向参考方向实际方向实际方向:物理中对电量规定的方向。物理中对电量规定的方向。参考方向:参考方向:在分析计算时,对电量人为规定的方向。在分析计
5、算时,对电量人为规定的方向。9本讲稿第九页,共八十五页物理量的实际方向物理量的实际方向10本讲稿第十页,共八十五页电路分析中的电路分析中的正方向正方向(参考方向)(参考方向)问题的提出问题的提出:在复杂电路中难于判断元件中物理量在复杂电路中难于判断元件中物理量 的实际方向,电路如何求解?的实际方向,电路如何求解?电流方向电流方向AB?电流方向电流方向BA?E1ABRE2IR11本讲稿第十一页,共八十五页(1)在解题前先设定一个正方向,作为参考方向;在解题前先设定一个正方向,作为参考方向;解决方法解决方法(3)根据计算结果确定实际方向:根据计算结果确定实际方向:若计算结果为正,则实际方向与假设方
6、向一致;若计算结果为正,则实际方向与假设方向一致;若计算结果为负,则实际方向与假设方向相反。若计算结果为负,则实际方向与假设方向相反。(2)根据电路的定律、定理,列出物理量间相互关根据电路的定律、定理,列出物理量间相互关 系的代数表达式;系的代数表达式;12本讲稿第十二页,共八十五页例例已知:已知:UE=2V,R=1问:问:当当U分别为分别为 3V 和和 1V 时,时,IR=?解:解:(1)假定电路中物理量的参考方向如图所示;假定电路中物理量的参考方向如图所示;(2)列电路方程:列电路方程:UE IRRabU+_+_UR+_13本讲稿第十三页,共八十五页UE(3)数值计算数值计算(实际方向与参
7、考方向一致)(实际方向与参考方向一致)(实际方向与参考方向相反)(实际方向与参考方向相反)IRRabU+_+_UR+_14本讲稿第十四页,共八十五页(3)为了避免列方程时出错,为了避免列方程时出错,习惯上习惯上把把 I 与与 U 的方向的方向 按相同方向假设。按相同方向假设。(1)“实际方向实际方向”是物理中规定的,而是物理中规定的,而“参考方向参考方向”则则 是人们在进行电路分析计算时是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。任意假设的。(2)在以后的解题过程中,注意一定要在以后的解题过程中,注意一定要先假定先假定物理量物理量 的的参考方向,然后再列方程参考方向,然后再列方程 计算计算。缺少缺
8、少“参考方向参考方向”的物理量是无意义的的物理量是无意义的.提示提示15本讲稿第十五页,共八十五页电位电位的计算的计算符号:符号:;单位:单位:V 首先选定参考点,参考点的电位为零,电路首先选定参考点,参考点的电位为零,电路中某点的电位即为该点到参考点的中某点的电位即为该点到参考点的电压电压。电电 位位 计计 算算 电电 压压 计计 算算16本讲稿第十六页,共八十五页电电 功功 率率aIRUb功率的概念功率的概念:设电路任意两点间的电压为:设电路任意两点间的电压为 U,流入此流入此 部分电路的电流为部分电路的电流为 I,则这部分电路消耗的功率为则这部分电路消耗的功率为:功率有无正负?功率有无正
9、负?如果如果U I方向不一方向不一致结果如何?致结果如何?17本讲稿第十七页,共八十五页 在在 U、I 正正方向选择一致的前提下,方向选择一致的前提下,IRUab或或IRUab“吸收功率吸收功率”(负载)(负载)“发出功率发出功率”(电源)(电源)若若 P=UI 0若若 P=UI 0IUab+-根据能量守衡关系根据能量守衡关系P(吸收)(吸收)=P(发出)(发出)18本讲稿第十八页,共八十五页 当当 计算的计算的 P 0 时时,则说明则说明 U、I 的实际方向的实际方向一致,此部分电路消耗电功率,一致,此部分电路消耗电功率,为为负载负载。所以,从所以,从 P 的的 +或或-可以区分器件的性质,
10、可以区分器件的性质,或是电源,或是负载。或是电源,或是负载。功率的结论功率的结论在进行功率计算时,在进行功率计算时,如果假设如果假设 U U、I I 正方向一致正方向一致。当计算的当计算的 P E 时,时,I 0 表明方向与图中参考方向一致表明方向与图中参考方向一致当当 UabE 时,时,I 0 表明方向与图中参考方向相反表明方向与图中参考方向相反E+_baIUabR+_24本讲稿第二十四页,共八十五页电路元件电路元件U、I之间函数关系,表现在直角坐标系中之间函数关系,表现在直角坐标系中.线性电阻伏安特性曲线为一通过原点的直线。线性电阻伏安特性曲线为一通过原点的直线。I(A)U(V)0伏安特性
11、曲线伏安特性曲线25本讲稿第二十五页,共八十五页1.2.2 1.2.2 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系关系,其中包括克氏电流和克氏电压两个定律。其中包括克氏电流和克氏电压两个定律。名词注释:名词注释:节点:节点:三个或三个以上支路的联结点三个或三个以上支路的联结点支路:支路:电路中每一个分支电路中每一个分支回路:回路:电路中任一闭合路径电路中任一闭合路径26本讲稿第二十六页,共八十五页支路:支路:ab、ad、.(共(共6条)条)回路:回路:abda、bcdb、.(共(共7 个)个)节点:节点:a、b、.(共共4个)
12、个)例例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-27本讲稿第二十七页,共八十五页1 1、KCLKCL电流定律(节点电流定律)电流定律(节点电流定律)对任何节点,在任一瞬间,流入节点的电流等于由节点流对任何节点,在任一瞬间,流入节点的电流等于由节点流出的电流。或者说,在任一瞬间,一个节点上电流的代数和出的电流。或者说,在任一瞬间,一个节点上电流的代数和为为 0。I1I2I3I4KCL电流定律的电流定律的依据依据:电流的连续性:电流的连续性 I=0即:即:例例或或:28本讲稿第二十八页,共八十五页电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。电流定律还可以扩展到电路的任意封
13、闭面。例例I1+I2=I3例例I=0KCL电流定律的扩展电流定律的扩展广义节点广义节点I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R29本讲稿第二十九页,共八十五页2 2、KVLKVL电压定律电压定律回路电压定律回路电压定律 对电路中的任一回路,沿任意循行方向转一周,其电位升等对电路中的任一回路,沿任意循行方向转一周,其电位升等于电位降。或,电压的代数和为于电位降。或,电压的代数和为 0。例如:例如:回路回路 a-d-c-a电位升电位升电位降电位降即:即:或:或:I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-30本讲稿第三十页,共八十五页电位升电位升电位降电位降
14、E+_RabUabI推广:推广:KVL电压定律也适合开口电路。电压定律也适合开口电路。注意:电路开口,但电压回路闭合。注意:电路开口,但电压回路闭合。例例31本讲稿第三十一页,共八十五页讨论题讨论题求:求:I1、I2、I3 能否很快说出结果能否很快说出结果?1+-3V4V1 1+-5VI1I2I332本讲稿第三十二页,共八十五页电源的基本状态电源的基本状态有载工作、空载、短路有载工作、空载、短路33本讲稿第三十三页,共八十五页伏安特性伏安特性IUUE电源有载工作电源有载工作(开关闭合)(开关闭合)1.电压与电流电压与电流 关系关系 R0R时,时,U UE IUROUERdc+-ba+_R0R3
15、4本讲稿第三十四页,共八十五页单位:单位:W、kW 式中:式中:PE=UEI-是电源产生的功率是电源产生的功率 P=R0I2-是电源内阻上所损耗的功率是电源内阻上所损耗的功率 P=UI-是电源输出的功率是电源输出的功率 2.功率与功率平衡功率与功率平衡 IUROUERdc+-ba+_35本讲稿第三十五页,共八十五页3.电源与负载的判别电源与负载的判别 电源电源:和的实际方向:和的实际方向相反相反,电流从电源,电流从电源“+”+”端流出,发出功率端流出,发出功率 负载:负载:和的实际方向和的实际方向相同相同,电流从电源,电流从电源“+”+”端流入,取用功率端流入,取用功率IUROUERdc+-b
16、a+_方法一:方法一:由电压电流的实际方向判别由电压电流的实际方向判别36本讲稿第三十六页,共八十五页额定值与实际值额定值与实际值各种电器设备的电压,电流和功各种电器设备的电压,电流和功率的率的额定值额定值是指制造厂为了使是指制造厂为了使产品正常运行而规定的产品正常运行而规定的正常容正常容许值许值。用。用 UN,IN ,PN 表示表示。额定值是电器设备的额定工作额定值是电器设备的额定工作条件;在使用时,电压、电流、条件;在使用时,电压、电流、功率的实际值不一定等于它们功率的实际值不一定等于它们的额定值。的额定值。37本讲稿第三十七页,共八十五页电源开路(开关断开电源开路(开关断开)I=0U=U
17、0=UEP=0 IUROUERdc+-ba+_PE=0,P=0开路电压开路电压38本讲稿第三十八页,共八十五页电源短路电源短路 U=0I=IS=UE/R0P=0 PE=P=R0I2,IUROUERdc+-ba+_短路电流短路电流39本讲稿第三十九页,共八十五页 1.3 基本分析方法基本分析方法 1.3.1 支路电流法支路电流法 1.3.2 节点电位法节点电位法40本讲稿第四十页,共八十五页 对于简单电路,通过串、并联关系即可对于简单电路,通过串、并联关系即可求解。如:求解。如:+-RUE+-RRRRRRRUE41本讲稿第四十一页,共八十五页对于复杂电路(如下图)仅通过串、并联无法求解,对于复杂
18、电路(如下图)仅通过串、并联无法求解,必须经过一定的解题方法,才能算出结果。必须经过一定的解题方法,才能算出结果。E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_如:如:42本讲稿第四十二页,共八十五页未知数未知数:各支路电流:各支路电流解题思路:解题思路:根据基氏定律,列节点电流根据基氏定律,列节点电流 和回路电压方程,然后联立求解。和回路电压方程,然后联立求解。支路电流法支路电流法1.3.143本讲稿第四十三页,共八十五页解题步骤:解题步骤:1.对每一支路假设一未对每一支路假设一未 知电流知电流(I1-I6)4.解联立方程组解联立方程组对每个节点有对每个节点有2.列电流方程
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