第一章-电路分析基础.pptx

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1、5 5 功率与电功率与电能能 1 1 电路和电电路和电路模型路模型6 6 常用元件介常用元件介绍绍3 3 电压和电压和电位电位1.1 电路电路 电流电流 电压电压 电功率电功率 4 4 电压和电流的电压和电流的关联参考方向关联参考方向2 2 电流和电流电流和电流的参考方向的参考方向第1页/共34页 电路和电路模型 电路的概念 由实际元器件构成的电流的通路称为电路。1、电路的组成及其功能第2页/共34页 电路通常由电源、负载和中间环节三部分组成。电路的组成1、电路的组成及其功能火线火线.零线零线电源电源连接导线和其余连接导线和其余设备为中间环节设备为中间环节负载负载第3页/共34页 电路的功能1

2、、电路的组成及其功能 电路可以实现电能的传输、电路可以实现电能的传输、分配和转换。分配和转换。电力系统中电力系统中电子技术中电子技术中 电路可以实现电信号的传递、电路可以实现电信号的传递、变换、存储和处理。变换、存储和处理。第4页/共34页2、电路模型实体电路实体电路负载电源开关连接导线SRL+UIUS+_R0电路模型电路模型电源电源负载负载中间环节中间环节 用抽象的理想电路元件及其组合，近似地代替实际的器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。第5页/共34页 理想电路元件2、电路模型R+US电阻元件电阻元件只具耗能只具耗能的电特性的电特性电容元件电容元件只具有储只具有储存电能的存电能的电

3、特性电特性理想电压源理想电压源输出电压恒输出电压恒定，输出电定，输出电流由它和负流由它和负载共同决定载共同决定理想电流源理想电流源 输出电流恒输出电流恒定，两端电压定，两端电压由它和负载共由它和负载共同决定。同决定。L电感元件电感元件只具有储只具有储存磁能的存磁能的电特性电特性IS 理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似理想化和近似，其电特性单一单一、精确精确，可定量分析和计算。C第6页/共34页 利用电路模型研究问题的特点2、电路模型1、电路模型是用来探讨存在于具有不同特性的、各种真实电路中共同规律的工具。2、电路模型主要针对由理想电路元件构成的集总参数电路，集总参数电路中的元件上所发生的

4、电磁过程都集中在元件内部进行，任何时刻从元件两端流入和流出的电流恒等、且元件端电压值确定。因此电磁现象可以用数学方式来精确地分析和计算。3、电路分析基本理论中运用电路模型，其主要任务就是在寻求实际电路共有的一般规律、探讨各种实际电路共同遵守的基本规律时带来方便。第7页/共34页 电流和电流的参考方向 电流的大小i dqdt=（1-1）稳恒直流情况下I Q t=（1-2）1A=103mA=106A=109nA单位换算 电流的方向 习惯上规定以正电荷移动的方向为电流的正方向。电路图上标示的电流方向为参考方向参考方向，参考方向是为列写方程式提供依据的，实际方向根据计算结果来定。第8页/共34页Ia

5、a 电位V是相对于参考点的电压。参考点的电位:Vb=0；a点电位：Va=E-IR0=IRb b+URL_SE+R0 电动势电动势E只存只存在电源内部，在电源内部，其数值反映了其数值反映了电源力作功的电源力作功的本领，方向规本领，方向规定由电源负极定由电源负极指向电源正极指向电源正极 路端电压路端电压U。电压的大小反映电压的大小反映了电场力作功的了电场力作功的本领；电压是产本领；电压是产生电流的根本原生电流的根本原因；其方向规定因；其方向规定由由“高高”电位端电位端指向指向“低低”电位电位端。端。电压和电位第9页/共34页 关联和非关联aI负载负载元件元件Ub关联参考方向关联参考方向aI电源电源

6、元件元件Ub非关联参考方向非关联参考方向 电压和电流的关联参考方向第10页/共34页 关于参考方向的有关注意事项(1)分析电路前应选定选定电压电流的参考方向参考方向，并标在图中；(2)参考方向一经选定，在计算过程中不得任意改变。参考方向是列写方程式的需要，是待求值的假定方向而不是真实方向，因此不必追求它们的物理实质是否合理。(3)参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方向下进 行，实际方向由计算结果确定。第11页/共34页例题 图示电路，已知元件中通过的电流为100A，电压U为10V，电功率P。+UI元元 件件 解解解解P=UI=10(-100)=1000W第12页/共34页 电流能使电动

7、机转动、电炉发热、电灯发光，说明电流具有做功的本领。电流做的功称为电功电流做的功称为电功。单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】若U【KV】；I【A】；t【h】时，电功W为度【KWh】1 1度电度电的概念1000W的电炉加热1小时100W的灯泡照明10小时40W的灯泡照明25小时 日常生活中，用电度表测量电功。当用电器工作时，电度表转动并且显示电流作功的多少。显然电功的大小不仅与电压电流的大小有关，还取决于用电时间的长短。W=UItW=UIt 功率与电能第13页/共34页 单位时间内电流所作的功称为电功率，电功率的大小表征了设备能量转换的本领。P=UI=IP=UI=I2 2R

8、 R=U U2 2/R R国际单位制：U【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】。用电器的铭牌数据值称为额定值，额定值指用电器长期、安全工作条件下的最高限值最高限值，一般在出厂时标定。额定电功率反映了设备能量转换的本领。例如额定值为“220V、1000W”的电动机，是指该电动机运行在220V电压时、1秒钟内可将1000焦耳的电能转换成机械能和热能；“220V、40W”的电灯，表明该灯在220V电压下工作时，1秒钟内可将40焦耳的电能转换成光能和热能。第14页/共34页 常用元件介绍第15页/共34页第16页/共34页第17页/共34页电阻之间的等效变换即：即：R R=R R1 1+R R2 2R

9、UI+R1R2UI+串联电路电阻等效是“和和”的关系即：即：R2R1IU+UR+I并联电路电阻等效是“倒数和的倒数倒数和的倒数”关系第18页/共34页电阻的混联电路求解举例1KIU+6K3K6K 已知图中U=12V，求I=？解R=6/(1+3/6)=2KI=U/R=12/2=6mAUR+I第19页/共34页1、理想电压源理想电压源的定义理想电压源的特点能独立向外电路提供恒定电压的二端元件。恒压不恒流。恒压不恒流。US恒定，I由电源和外电路共同决定。USUI0理想电压源的伏安特性理想电压源的图符号平行于电流轴的一条直线US1.2 电压源电压源 电流源及其等效变换电流源及其等效变换第20页/共34

10、页理想电压源的开路与短路开路开路I=0US+_RL+_U=USI=US+_RL短路短路+_U=0理想电压源不允许短路！理想电压源不允许短路！第21页/共34页理想电压源的串联与并联串联串联US=USk 电压值相同的电压源才能并联，且每个电源的电流不确定。US2+_+US1注意参考方向注意参考方向US=US1 U S25V+_+_5VI5V+_I+_US并联并联第22页/共34页2、理想电流源理想电流源的定义理想电流源的特点能独立向外电路提供恒定电流的二端元件。恒流不恒压。恒流不恒压。IS恒定，U由电源和外电路共同决定。ISIU0理想电流源的伏安特性理想电流源的图符号平行于电压轴的一条直线IS第

11、23页/共34页理想电流源的开路与短路开路开路I=IS+_U=短路短路+_U=0 理想电流源输出的电流值恒定，开路时由于理想电流源内阻无穷大，因此其端电压将趋近于无穷大！ISRLISRLI=IS因此，理想电流源不允许开路！因此，理想电流源不允许开路！光电池、稳流三极管一般可视为实际电流源。第24页/共34页理想电流源的串联与并联 IS1 IS2 IS3 IS并联并联IS=ISk 注意参考方向注意参考方向IS=IS1+IS2 IS3 电流相同的理想电流源才能串联，且每个恒流源的端电压均由它本身及外电路共同决定。串联串联第25页/共34页3、实际电源的两种电路模型IbUSUR0RL+_+_aIUR

12、LR0+IS R0U ab 若实际电源输出的电压值变化不大，可用电压源和电阻相串联的电源模型表示，即实际电源的电压电压源模型源模型。若实际电源输出的电流值变化不大，则可用电流源和电阻相并联的电源模型表示，即实际电源的电电流源模型流源模型。第26页/共34页两种实际电源模型的外特性电压源模型外特性USUI0ISIU0电流源模型外特性 实际电源总是存在内阻的。若把电源内阻视为恒定不变，则电源内部、外部的消耗就主要取决于外电路负载的大小。在电压源形式的电路模型中，内外电路的消耗是以分压形式进行的；在电流源形式的电路模型中，内外电路的消耗是以分流形式进行的。第27页/共34页ISUS ISUS IS1

13、 IS2US1US2？US？IS？ISIs=Is2-Is1 在电路等效的过程中，与理想电压源相并联的电流源不起作用！与理想电流源相串联的电压源不起作用！4、电源之间的等效变换理想电压源和理想电流源的等效变换第28页/共34页Us=Is Rs内阻不变改并联内阻不变改并联Is=UsRsU+IaRLRsIS RsUS b两种电源模型之间等效变换时，内阻不变。内阻不变改串联内阻不变改串联实际电压源和实际电流源的等效变换I IU+_bUSRsRL+_a第29页/共34页 等效条件：对外部等效，对内部不等效；理想电源之间不能等效互换，实际电源模型之间可以等效变换；实际电源模型等效变换时，两种电路模型的极性

14、必须一致；电阻之间等效变换时一定要注意找对结点，这是等效的关键；与理想电压源并联的支路对外可以开路等效；与理想电流源串联的支路对外可以短路等效。第30页/共34页利用电源之间的等效简化电路举例I=0.5A+_15V_+8V7 7 I 5A3 4 7 2A I=？6A+_ U 5 5 10V 10V即即：U=82.5=20V 2A 6A+_ U 5 5 8A+_U 2.5 求求I I=?=?求求U U=?=?第31页/共34页5、受控源 定义 受控源的电压或电流不象独立源是给定函数，而是受电路中某个支路的电压（或电流）的控制。电路图符号 前面所讲的独立源，向电路提供的电压或电流是由非电能前面所讲的独立源，向电路提供的电压或电流是由非电能量提供的，其大小、方向由自身决定；受控源的电压或电流量提供的，其大小、方向由自身决定；受控源的电压或电流不能独立存在，而是受电路中某个电压或电流的控制，受控不能独立存在，而是受电路中某个电压或电流的控制，受控源的大小、方向由控制量决定。当控制量为零时，受控电压源的大小、方向由控制量决定。当控制量为零时，受控电压源相当于短路；受控电流源相当于开路。源相当于短路；受控电流源相当于开路。+受控电压源受控电流源第32页/共34页 受控源的分类压控电压源压控电流源+流控电压源流控电流源第33页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页