第一电路元件和电路定律.pptx

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1、会计学1第一第一(dy)电路元件和电路定律电路元件和电路定律第一页，共69页。反映(fnyng)实际电路部件的主要电磁 性质的理想电路元件及其组合。2.电路(dinl)模型 (circuit model)导线电池开关灯泡电路图l理想电路(dinl)元件有某种确定的电磁性能的理想元件l电路模型下 页上 页返 回第1页/共68页第二页，共69页。几种基本(jbn)的电路元件：电阻元件(yunjin)：表示消耗电能的元件(yunjin)电感元件：表示产生磁场，储存(chcn)磁场能量的元件电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件注l 具有相同的主要

2、电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用同一模型表示；l 同一实际电路部件在不同的应用条件下，其 模型可以有不同的形式下 页上 页返 回第2页/共68页第三页，共69页。例3.集总参数(cnsh)电路由集总元件(yunjin)构成的电路集总元件(yunjin)假定发生的电磁过程都集中在元件内部进行集总条件注集总参数电路中u、i可以是时间的函数，但与空间坐标无关下 页上 页返 回第3页/共68页第四页，共69页。1.2 电流和电压的参考(cnko)方向 (reference direction)电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链、能量(nngling)、电功率等。在线性电路分析中人们主要

3、关心的物理量是电流、电压和功率。1.电流(dinli)的参考方向(current reference direction)l电流l电流强度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下 页上 页返 回第4页/共68页第五页，共69页。l 方向(fngxing)规定正电荷的运动(yndng)方向为电流的实际方向l 单位(dnwi)1kA=103A1mA=10-3A1 A=10-6AA（安培）、kA、mA、A元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:实际方向实际方向AABB问题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下 页上 页返 回第5页/共68页第六页

4、，共69页。l参考(cnko)方向i 参考(cnko)方向大小方向(正负）电流(代数量)任意假定一个正电荷运动的方向即为电流(dinli)的参考方向。ABi 参考方向i 参考方向i 0i 0参考方向U+实际方向+实际方向参考方向U+0 吸收正功率 (实际吸收)P0 发出正功率 (实际发出)P0，d u/d t0，则i0，q，p0,电容吸收功率。(2)当电容放电，u0，d u/d t0，则i0，q，p0，d i/d t0，则u0，p0,电感吸收功率。(2)当电流减小，i0，d i/d t0，则u0，p0,电感(din n)发出功率。l 功率表明 电感能在一段时间内吸收外部供给的能量转化为磁场能量

5、储存起来，在另一段时间内又把能量释放回电路，因此电感元件是无源元件、是储能元件，它本身不消耗能量。u、i 取关联参考方向下 页上 页返 回第36页/共68页第三十七页，共69页。（1）电感的储能只与当时的电流值有关，电感 电流不能跃变，反映了储能不能跃变；（2）电感储存的能量(nngling)一定大于或等于零。从t0到 t 电感储能(ch nn)的变化量：l 电感(din n)的储能表明下 页上 页返 回第37页/共68页第三十八页，共69页。电容元件(yunjin)与电感元件(yunjin)的比较：电容(dinrng)C电感(din n)L变量电流 i磁链 关系式电压 u 电荷 q(1)元件

6、方程的形式是相似的；(2)若把 u-i，q-，C-L，i-u互换,可由电容元件的方程得到电感元件的方程；(3)C 和 L称为对偶元件,、q等称为对偶元素。*显然，R、G也是一对对偶元素:I=U/R U=I/GU=RI I=GU结论第38页/共68页第三十九页，共69页。1.7 电源(dinyun)元件(independent source)其两端电压总能保持定值或一定的时间函数，其值与流过它的电流 i 无关的元件叫理想(lxing)电压源。l 电路(dinl)符号1.理想电压源l 定义i+_下 页上 页返 回第39页/共68页第四十页，共69页。(1)电源(dinyun)两端电压由电源(din

7、yun)本身决定，(2)与外电路无关；与流经它的电流方(3)向、大小无关。(2)通过电压源的电流由电源(dinyun)及外(3)电路共同决定。l 理想电压(diny)源的电压(diny)、电流关系ui伏安关系例Ri-+外电路电压源不能短路！下 页上 页返 回第40页/共68页第四十一页，共69页。l电压(diny)源的功率电场力做功(zugng)，电源吸收功率。（1）电压、电流的参考方向(fngxing)非关联；物理意义：+_iu+_+_iu+_电流（正电荷）由低电位向 高电位移动，外力克服电场力作功电源发出功率。发出功率，起电源作用（2）电压、电流的参考方向关联；物理意义：吸收功率，充当负载

8、或：发出负功下 页上 页返 回第41页/共68页第四十二页，共69页。例+_i+_+_10V5V计算(j sun)图示电路各元件的功率。解发出(fch)发出(fch)吸收满足：P（发）P（吸）下 页上 页返 回第42页/共68页第四十三页，共69页。实际电压源也不允许短路。因其内阻(ni z)小，若短路，电流很大，可能烧毁电源。usuiOl 实际(shj)电压源i+_u+_考虑(kol)内阻伏安特性一个好的电压源要求下 页上 页返 回第43页/共68页第四十四页，共69页。其输出电流总能保持定值或一定的时间函数，其值与它的两端电压u 无关(wgun)的元件叫理想电流源。l 电路(dinl)符号

9、2.理想(lxing)电流源l 定义u+_(1)电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无关；与它两端电压方向、大小无关(2)电流源两端的电压由电源及外电路共同决定l 理想电流源的电压、电流关系ui伏安关系下 页上 页返 回第44页/共68页第四十五页，共69页。例外电路电流(dinli)源不能开路！Ru-+实际电流(dinli)源的产生可由稳流电子设备产生，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线(gungxin)照射下光电池被激发产生一定值的电流等。下 页上 页返 回第45页/共68页第四十六页，共69页。l电流(dinli)源的功率（1）电压、电流的参考方向(fngxing)非关

10、联；发出功率，起电源(dinyun)作用（2）电压、电流的参考方向关联；吸收功率，充当负载或：发出负功u+_u+_下 页上 页返 回第46页/共68页第四十七页，共69页。例计算图示电路各元件(yunjin)的功率。解发出(fch)发出(fch)满足：P（发）P（吸）+_u+_2A5Vi下 页上 页返 回第47页/共68页第四十八页，共69页。实际电流源也不允许(ynx)开路。因其内阻大，若开路，电压很高，可能烧毁电源。isuiOl 实际(shj)电流源考虑(kol)内阻伏安特性一个好的电流源要求u+_i下 页上 页返 回第48页/共68页第四十九页，共69页。1.8 受控电源(dinyun)

11、(非独立源)(controlled source or dependent source)电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数，而是受电路中某个地方的电压(或电流)控制(kngzh)的电源，称受控源。l 电路(dinl)符号+受控电压源1.定义受控电流源下 页上 页返 回第49页/共68页第五十页，共69页。(1)电流(dinli)控制的电流(dinli)源(CCCS):电流(dinli)放大倍数 根据控制量和被控制量是电压u 或电流(dinli)i，受控源可分四种类型：当被控制量是电压时，用受控电压源表示；当被控制量是电流(dinli)时，用受控电流(dinli)源表示。2.分类四端元件

12、b i1+_u2i2_u1i1+输出：受控部分输入：控制部分下 页上 页返 回第50页/共68页第五十一页，共69页。g:转移(zhuny)电导(2)电压控制(kngzh)的电流源(VCCS)u1gu1+_u2i2_i1+(3)电压(diny)控制的电压(diny)源(VCVS)u1+_u2i2_u1i1+-:电压放大倍数 下 页上 页返 回第51页/共68页第五十二页，共69页。ri1+_u2i2_u1i1+-(4)电流(dinli)控制的电压源(CCVS)r:转移(zhuny)电阻 例电路(dinl)模型下 页上 页返 回第52页/共68页第五十三页，共69页。3.受控源与独立(dl)源的

13、比较(1)独立源电压(diny)(或电流)由电源本身决定，与电路中其它电压(diny)、电流无关，而受控源电压(diny)(或电流)由控制量决定。(2)独立源在电路中起“激励”作用，在电路中产生电压、电流(dinli)，而受控源只是反映输出端与输入端的受控关系，在电路中不能作为“激励”。例求：电压u2。解5i1+_u2_u1=6Vi1+-3下 页上 页返 回第53页/共68页第五十四页，共69页。1.9 基尔霍夫定律(dngl)(Kirchhoffs Laws)基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律 (KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)。它反映了电路中所有(suyu)支路电压和电流所遵循的基本规律

14、，是分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。下 页上 页返 回第54页/共68页第五十五页，共69页。1.几个(j)名词电路中通过同一电流(dinli)的分支。(b)三条(sn tio)或三条(sn tio)以上支路的连接点称为节点。(n)b=3an=2b+_R1uS1+_uS2R2R3（1）支路 (branch)电路中每一个两端元件就叫一条支路i3i2i1(2)节点(node)b=5下 页上 页返 回第55页/共68页第五十六页，共69页。由支路组成的闭合(b h)路径。(l)两节点间的一条通路。由支路(zh l)构成。对平面电路(dinl)，其内部不含任何支

15、路的回路称网孔。l=3+_R1uS1+_uS2R2R3123(3)路径(path)(4)回路(loop)(5)网孔(mesh)网孔是回路，但回路不一定是网孔下 页上 页返 回第56页/共68页第五十七页，共69页。2.基尔霍夫电流(dinli)定律(KCL)令流出为“+”，有：例 在集总参数电路中，任意时刻(shk)，对任意结点流出或流入该结点电流的代数和等于零。流进的电流(dinli)等于流出的电流(dinli)下 页上 页返 回第57页/共68页第五十八页，共69页。1 3 2例三式相加得：表明(biomng)KCL 可推广应用于电路中包围多个结点的任一闭合面明确(mngqu)（1）KCL

16、是电荷守恒和电流(dinli)连续性原理在电路中任 意结点处的反映；（2）KCL是对支路电流加的约束，与支路上接的是 什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关；（3）KCL方程是按电流参考方向列写，与电流实际 方向无关。下 页上 页返 回第58页/共68页第五十九页，共69页。（2）选定回路(hul)绕行方向，顺时针或逆时针.U1US1+U2+U3+U4+US4=03.基尔霍夫电压(diny)定律(KVL)在集总参数(cnsh)电路中，任一时刻，沿任一闭合路径绕行，各支路电压的代数和等于零。I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4（1）标定各元件电压参考方向 U2+

17、U3+U4+US4=U1+US1 或：R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4下 页上 页返 回第59页/共68页第六十页，共69页。例KVL也适用于电路中任一假想(jixing)的回路aUsb_-+U2U1明确(mngqu)（1）KVL的实质(shzh)反映了电路遵 从能量守恒定律;（2）KVL是对回路电压加的约束，与回路各支路上接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关；（3）KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际 方向无关。下 页上 页返 回第60页/共68页第六十一页，共69页。4.KCL、KVL小结(xioji)：(1)KCL是对支路电流(dinli)的线性约束，K

18、VL是对回路电压的线性约束。(2)KCL、KVL与组成支路的元件(yunjin)性质及参数无关。(3)KCL表明在每一节点上电荷是守恒的；KVL是能量守恒的具体体现(电压与路径无关)。(4)KCL、KVL只适用于集总参数的电路。下 页上 页返 回第61页/共68页第六十二页，共69页。思考(sko)：i1=i2?3.AB+_1111113+_2i2i1UA=UB?I=01.？AB+_1111113+_22.i1下 页上 页返 回第62页/共68页第六十三页，共69页。1。2。+-4V5Vi=?3.+-4V5V1A+-u=?4.33下 页上 页返 回第63页/共68页第六十四页，共69页。10V

19、+-1A-10VI=?105.4V+-10AU=?26.+-3AI1I10V+-3I2U=?I=057.5-+2I2 I25+-下 页上 页返 回第64页/共68页第六十五页，共69页。解10V+-1A-10VI=?105.4V+-10AU=?26.+-3AI解I1下 页上 页返 回第65页/共68页第六十六页，共69页。10V+-3I2U=?I=057.5-+2I2 I25+-解下 页上 页返 回第66页/共68页第六十七页，共69页。+-I1U=?8.R2 I1R1US解选择参数可以得到(d do)电压和功率放大。上 页返 回第67页/共68页第六十八页，共69页。感谢您的观看(gunkn)！第68页/共68页第六十九页，共69页。