【教学课件】第一章基尔霍夫定律及电路元件.ppt

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1、第一章第一章 基尔霍夫定律及电路元件基尔霍夫定律及电路元件主要电路变量：电流主要电路变量：电流i、电压、电压u、电荷、电荷q、磁链、磁链。一、电流一、电流1、定义：荷电质点的有序运动形成电流定义：荷电质点的有序运动形成电流 电流的大小用电流的大小用电流强度电流强度表示表示单位：单位：A，mA，A 方向：正电荷运动的方向方向：正电荷运动的方向1.1 电流、电压及其参考方向电流、电压及其参考方向 1.1 电流、电压及其参考方向电流、电压及其参考方向元件元件(导线导线)中电流流动的实际方向有时很难判断中电流流动的实际方向有时很难判断:电流的（实际）方向：电流的（实际）方向：(a)复杂电路复杂电路？(

2、b)交变电流电路交变电流电路ii0tT/2T电流实际与箭头方向相同电流实际与箭头方向相同电流实际与箭头方向相反电流实际与箭头方向相反2、电流的参考方向、电流的参考方向：为分析方便，人为任意假定一个方向为电流的参考方向为分析方便，人为任意假定一个方向为电流的参考方向1.1 电流、电压及其参考方向电流、电压及其参考方向i 0i 0U 00，实际吸收，实际吸收 p000，实际发出，实际发出 p00，实际吸收，实际吸收 单位：单位：JJ 二、电能二、电能 非关联：表示非关联：表示“发出发出”的功率的功率 例例1.11.1：求各元件发出或吸收的功率：求各元件发出或吸收的功率a：关联，关联，b：非关联，非

3、关联，c：关联，关联，p=3A（-6V）=-18W 0吸收功率吸收功率18Wp=3A6V=18W 0发出功率发出功率18W 1.3 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）集中参数电路受集中参数电路受2 2类约束：类约束：结构约束结构约束：由电路的联接性质决定：由电路的联接性质决定-基尔霍夫定律基尔霍夫定律 元件约束元件约束：由元件性质决定：由元件性质决定 一、电路结构一、电路结构 1 1、支路支路：每个二端元件为一条支路每个二端元件为一条支路（或流过同一电流的一段电路）（或流过同一电流的一段电路）2 2、节点节点：若干支路的联接点若干支路的联接点b=7（6）n=5（4）1.3 1.3 基

4、尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCLKCL）3.3.路径路径：依次由不同支路和节点构成的通路：依次由不同支路和节点构成的通路4.4.回路回路：闭合的路径：闭合的路径 l=7 =7 方向：顺时针、逆时针方向：顺时针、逆时针5.5.平面电路：平面电路：可画在同一个平面上，可画在同一个平面上，且除节点外各支路都不相交且除节点外各支路都不相交 非平面电路：非平面电路：1.3 1.3 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCLKCL）6.6.网孔网孔：平面电路的单孔回路：平面电路的单孔回路 （即内部或外部不含任何支路），多指内网孔（即内部或外部不含任何支路），多指内网孔 7.7.短路：支路电压恒等于

5、零（不管电流为任何有限值）短路：支路电压恒等于零（不管电流为任何有限值）8.8.开路：支路电流恒等于零（不管电压为任何有限值）开路：支路电流恒等于零（不管电压为任何有限值）也称断路也称断路 m=3 1.3 1.3 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCLKCL）二、基尔霍夫电流定律二、基尔霍夫电流定律KCLKCL1 1、定律：定律：在集中参数电路中，任一时刻流出（或流入）在集中参数电路中，任一时刻流出（或流入）任一节点的电流代数和等于零。任一节点的电流代数和等于零。公式：公式：通常规定：若通常规定：若 参考方向流出节电，前面取参考方向流出节电，前面取“+”+”号；号；若流入节点则取若流入节点

6、则取“-”-”号号 1.3 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）2.表述形式表述形式2：.1.3 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）3 3、表述形式、表述形式3 3：推广，推广，节点节点 广义节点广义节点 （假想的闭合边界假想的闭合边界）v对于闭合边界对于闭合边界S S：v验证：验证：闭合边界内各节点的闭合边界内各节点的KCLKCL方程相加：（方程相加：（n+nn+n）4 4、说明：、说明：v1 1）KCLKCL定律适用于集中参数电路，与元件性质无关定律适用于集中参数电路，与元件性质无关v2 2）对含）对含n n个节点电路，任意个节点电路，任意n-1n-1个节点个节点KCLK

7、CL方程方程独立独立1.3 基尔霍夫电流定律（KCL）例例1.2：求未知支路电流；若只求：求未知支路电流；若只求i4和和i5有何简便方法。有何简便方法。n1:n2:n3:n4:n5:s1:s2:s1s21.4 1.4 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)(KVL)1、定律内容：、定律内容：集中参数电路中，任一时刻、沿任一回路各支路电集中参数电路中，任一时刻、沿任一回路各支路电 压的代数和为零。压的代数和为零。公式：公式：通常规定：通常规定：若若 参考方向与回路方向相同，前面取参考方向与回路方向相同，前面取“+”号；号；若相反则取若相反则取“-”号号 1.4 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定

8、律(KVL)2、表述形式表述形式2 2：l1:或l2:l3:1.4 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)3 3、表述形式、表述形式3 3：推广：推广：回路回路 广义回路广义回路 （跨越空间的假想回路）（跨越空间的假想回路）v对于广义回路对于广义回路v验证：端电压与路径无关，验证：端电压与路径无关，l1 1:u u1 1=u u2 2+u u5 5 l3 3:u u1 1=u u2 2+u u6 6+u u7 7lk1.4 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)4 4、说明：、说明：（1 1）KVLKVL定律适用于集中参数电路，与元件性质无关定律适用于集中参数电路，与元件性质无关 （2

9、 2）对于含）对于含b b个支路、个支路、n n个节点的平面电路，其全部网个节点的平面电路，其全部网 孔的孔的KVLKVL方程方程b-n+1b-n+1个是独立的。个是独立的。（共有（共有b-n+1b-n+1个独立回路个独立回路）v独立回路的选取：独立回路的选取：a)a)每个回路至少有一条其它回路没有的支路每个回路至少有一条其它回路没有的支路 充分非必要条件充分非必要条件 b)b)全部网孔全部网孔 充分非必要条件充分非必要条件 例例1.3：求未知支路电压。：求未知支路电压。1.4 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)v基尔霍夫定律基尔霍夫定律 是对于集中参数电路的结构约束，与电路元件是对于

10、集中参数电路的结构约束，与电路元件 性质无关。性质无关。KCL是对与节点相连的支路电流的约束；是对与节点相连的支路电流的约束；KVL是对回路中所包含的电压的约束是对回路中所包含的电压的约束1.4 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)1.5 电阻元件电阻元件一、基本概念一、基本概念1 1、n n端元件：端元件：n n个端子的元件个端子的元件2 2、端口：进、出同一电流的两个端子称为一端口。、端口：进、出同一电流的两个端子称为一端口。二端元件也称为一端口元件二端元件也称为一端口元件3 3、电阻元件、电阻元件 电阻器电阻器 固定电阻器固定电阻器 可变电阻器可变电阻器 1.5 1.5 电阻元件电

11、阻元件3 3、电阻元件：、电阻元件：元件电磁特性由电压、电流关系表征元件电磁特性由电压、电流关系表征 二、线性二端电阻：二、线性二端电阻：1 1、定义：端口电压与电流成正比的二端元件，、定义：端口电压与电流成正比的二端元件，即符合欧姆定律（即符合欧姆定律（VCRVCR）。）。2 2、符号：、符号：1.5 电阻元件电阻元件3 3、电磁特性电磁特性：端口：端口u u-i i关系特性关系特性 关联关联，端口特性方程端口特性方程：端口特性曲线：过原点直线，端口特性曲线：过原点直线，R0,R0,位于位于、象限象限 R0,R0,R0,则则p0,p0,实际吸收，实际吸收，无源元件无源元件，耗能元件，耗能元件 R0,R0,则则p0,p0,实际发出，实际发出，有源元件有源元件 吸收能量吸收能量：