电路的基本知识精选PPT.ppt
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1、电路的基本知识电路的基本知识第1页,此课件共79页哦1.1 电路及其模型电路及其模型1.电路的组成与功能电路的组成与功能 电路就是电流流通的路径,它是由一些元件或设备组成的,是电路就是电流流通的路径,它是由一些元件或设备组成的,是能够传输电能、转换电能或者能够采集电信号、传递和处理电信能够传输电能、转换电能或者能够采集电信号、传递和处理电信号的有机整体。号的有机整体。图图1-1 1-1 荧光灯电路图荧光灯电路图 第2页,此课件共79页哦 系统系统系统系统是由若干互相关联的单元或设备组成,并用是由若干互相关联的单元或设备组成,并用来达到某种目的的有机整体。来达到某种目的的有机整体。图图图图1-1
2、1-1、图、图、图、图1-21-2所示的电路可视为系统。所示的电路可视为系统。图图图图1-2 1-2 半导体收音机电路的框图半导体收音机电路的框图半导体收音机电路的框图半导体收音机电路的框图 第3页,此课件共79页哦 图图图图1-3 1-3 用电桥构成的温度检测系统用电桥构成的温度检测系统用电桥构成的温度检测系统用电桥构成的温度检测系统 图图图图1-4 1-4 系统的框图表示系统的框图表示系统的框图表示系统的框图表示 对一个电气系统而言,电源(或信号源)的作用对一个电气系统而言,电源(或信号源)的作用对一个电气系统而言,电源(或信号源)的作用对一个电气系统而言,电源(或信号源)的作用称为称为称
3、为称为激励激励,由激励引起的结果(如某个元件上,由激励引起的结果(如某个元件上的电流、电压)称之为的电流、电压)称之为响应响应。第4页,此课件共79页哦2.2.电路模型电路模型+-US S+-I IS S 电阻电阻电阻电阻 图图图图1-5 1-5 电路的基本模型电路的基本模型电路的基本模型电路的基本模型 电感电感电感电感 电容电容电容电容 电压源电压源电压源电压源 电流电流电流电流源源源源 电路模型电路模型电路模型电路模型是将实际电路中的各种元件按其主要物理性质分是将实际电路中的各种元件按其主要物理性质分是将实际电路中的各种元件按其主要物理性质分是将实际电路中的各种元件按其主要物理性质分别用一
4、些别用一些别用一些别用一些理想电路元件理想电路元件理想电路元件理想电路元件来表示时所构成的电路图。来表示时所构成的电路图。来表示时所构成的电路图。来表示时所构成的电路图。理想电路元件理想电路元件理想电路元件理想电路元件是指只进行某一种能量转换的元件。是指只进行某一种能量转换的元件。是指只进行某一种能量转换的元件。是指只进行某一种能量转换的元件。第5页,此课件共79页哦1.2 电路分析中的若干规定电路分析中的若干规定1.关于电路参数及变量的文字符号关于电路参数及变量的文字符号电路的参数 影响电路响应的电路结构因素大写斜体字母R、L、C电路分析中的变量 恒定直流量大写斜体字母U、I、P 时变量小写
5、斜体字母u、i、p数学模型 电路参数与变量组成的代数方程或微分方程 大写或小写U=RIu=Ri单位单字母大写正体字母A、V复合字母第一字母大写,后续字母小写Hz、Wb第6页,此课件共79页哦2.电流、电压的参考方向电流、电压的参考方向a)b)图图图图1-6 1-6 U U、I I、E E的的的的实际方向实际方向实际方向实际方向与与与与参考方向参考方向参考方向参考方向图图图图 图图图图1-6 a)1-6 a)中电流、电压、电动势的方向可根据物理学中的定中电流、电压、电动势的方向可根据物理学中的定中电流、电压、电动势的方向可根据物理学中的定中电流、电压、电动势的方向可根据物理学中的定义直接标出。而
6、义直接标出。而义直接标出。而义直接标出。而在图在图在图在图1-6 b)1-6 b)中中中中则不能确定电流是否从电源的则不能确定电流是否从电源的则不能确定电流是否从电源的则不能确定电流是否从电源的正极流出,必须做具体的计算。正极流出,必须做具体的计算。正极流出,必须做具体的计算。正极流出,必须做具体的计算。第7页,此课件共79页哦基本物理量的基本物理量的基本物理量的基本物理量的实际方向实际方向实际方向实际方向物理量物理量实实 际际 方方 向向电流电流 I正电荷运动的方向正电荷运动的方向电动势电动势E (电位升高的方向电位升高的方向)电压电压 U(电位降低的方向电位降低的方向)高电位高电位 低电位
7、低电位 单单 位位kA、A、mA、A低电位低电位 高电位高电位kV、V、mV、VkV、V、mV、V实际方向:实际方向:物理学中定义的电流、电压方向。物理学中定义的电流、电压方向。参考方向:参考方向:参考方向:参考方向:人为假设的电流、电压方向。人为假设的电流、电压方向。第8页,此课件共79页哦电流:电流:Ubd 双下标双下标电压:电压:Ibd 双下标双下标箭箭 标标bdRI5正负极性正负极性+bdU5(a)(a)参考方向的表示方法参考方向的表示方法参考方向的表示方法参考方向的表示方法第9页,此课件共79页哦(b)参考方向与实际方向的关系参考方向与实际方向的关系参考方向与实际方向的关系参考方向与
8、实际方向的关系实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致,电流,电流(或电压或电压)值为值为正值正值;实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反,电流,电流(或电压或电压)值为值为负值负值。若若 I=-5A,则电流从则电流从 b 流向流向 a;例:例:abRIabRU+若若 U=5V,则电压的实际方向从,则电压的实际方向从 a 指向指向 b;注意:注意:在参考方向选定后,电流在参考方向选定后,电流 (或电压或电压 )值才有正负之分。值才有正负之分。第10页,此课件共79页哦(c)(c)关联关联关联关联参考方向参考方向参考方向参考方向关联关联参考方向参考方向参考方向参考方向:电流、电压参考方
9、向一致电流、电压参考方向一致电流、电压参考方向一致电流、电压参考方向一致U、I 参考方向相同参考方向相同U U、I 参考方向相反参考方向相反参考方向相反参考方向相反RU+IRU+IU=I R U U=IR关联关联 参考方向参考方向非关联非关联 参考方向参考方向 通常取通常取 U、I 参考方向相同。参考方向相同。第11页,此课件共79页哦解:解:对图对图(a)有有,U=IR例:例:应用欧姆定律对下图电路列出式子,并求电阻应用欧姆定律对下图电路列出式子,并求电阻R。对图对图(b)有有,U=IRRU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A第12页,此课件共79页哦U、I 参考方向不同,参考方向不同
10、,(非关联参考方向)(非关联参考方向)P=-UI,p=-ui;3.功率计算的规范化方法功率计算的规范化方法U、I 参考方向相同,参考方向相同,(关联参考方向)(关联参考方向)P=UI(平均功率)(平均功率),p=ui(瞬时功率)(瞬时功率);1).元件功率计算表达式元件功率计算表达式元件功率计算表达式元件功率计算表达式2).电源和负载的判别电源和负载的判别a)按上式计算,)按上式计算,P 0,负载;负载;P 0,电源电源。b)根据)根据U、I的实际方向判别的实际方向判别 电流电流从元件实际从元件实际“+”极极流入流入,负载;负载;电流电流从元件实际从元件实际“+”极极流出流出,电源;电源;第1
11、3页,此课件共79页哦解:(解:(解:(解:(1 1 1 1)选定各电流、电压参考方向标)选定各电流、电压参考方向标)选定各电流、电压参考方向标)选定各电流、电压参考方向标于图中于图中于图中于图中,则则则则例例1:已知蓄电池充电电路如图所示,已知蓄电池充电电路如图所示,Us=20V,求当蓄电池,求当蓄电池端电压端电压U2=12V时的充电电流时的充电电流 I 和各元件功率,设电阻和各元件功率,设电阻R=2 。I(2 2 2 2)由图可知,电压源)由图可知,电压源)由图可知,电压源)由图可知,电压源UsUs与电流与电流I I为非关联为非关联参考方向,其余元件为关联参考方向。参考方向,其余元件为关联
12、参考方向。电源功率电源功率 Ps=-UsI=-20V4A=-80W(0负载负载)电阻功率电阻功率 PR=URI=8V4A=32W(0负载负载)第14页,此课件共79页哦例例2:电路如图所示,电路如图所示,U1=14V,I1=2A,U2=10V,I2=1A,U3=-4V,I4=-1-1A,求各方框电路中的功率,并说明是吸收功求各方框电路中的功率,并说明是吸收功率还是发出功率。率还是发出功率。U1I11234I4I2U2U3解:各方框电路的功率为:解:各方框电路的功率为:功率平衡功率平衡方框方框1发出功率,其余吸收功率发出功率,其余吸收功率第15页,此课件共79页哦1.3 电阻、电感和电容电阻、电
13、感和电容伏伏-安特性:安特性:u=R i(u,i关联)关联)iuRiuui线线性性电电阻阻非非线线性性电电阻阻电路符号电路符号伏伏-安特性曲线:安特性曲线:1.电阻元件电阻元件无源电路元件无源电路元件第16页,此课件共79页哦单位:单位:(欧)(欧)(Ohm,欧姆),欧姆)当数值过大或过小时,常用十进制的倍数表示。当数值过大或过小时,常用十进制的倍数表示。SI制中,一些常用的十进制倍数的表示法:制中,一些常用的十进制倍数的表示法:符号符号 T G M k c m n p中文中文 太太 吉吉 兆兆 千千 厘厘 毫毫 微微 纳纳 皮皮数量数量 1012 109 106 103 102 103 10
14、6 109 1012 第17页,此课件共79页哦功率关系功率关系:说明电阻总是说明电阻总是吸收功率吸收功率,是,是负载负载,是,是耗能元件耗能元件即时性:即时性:电压电流都可以发生电压电流都可以发生跃变跃变额定值:额定值:表示电气设备正常工作条件和工作能力的值表示电气设备正常工作条件和工作能力的值 额定状态:实际值额定值。不要额定状态:实际值额定值。不要过载过载或或欠载欠载itOt0utOt0第18页,此课件共79页哦电路符号电路符号uiL电感电感L L的定义:的定义:单位电流产生的磁链单位电流产生的磁链即为自感系数,简称自感或电感即为自感系数,简称自感或电感单位为单位为H,mH,Heui线性
15、电感线性电感:韦安曲线:韦安曲线为为直线直线,L Lconstconst,如空心线圈。,如空心线圈。非线性电感非线性电感:韦安曲线:韦安曲线非直线非直线,L Lconstconst,如铁心线圈。,如铁心线圈。磁链磁链2、电感元件、电感元件第19页,此课件共79页哦电磁感应定律感应电动势阻碍电流变化,且其大小与电流变化快慢有关对于线性电感伏安关系当当(直流直流)时时,电压与电流的变化率成正比,电感是电压与电流的变化率成正比,电感是动态元件动态元件说明说明1 1:ui伏伏-安关系:安关系:电压电流关系电压电流关系(u,i关联参考方向下)关联参考方向下)e在直流电路中,电感相当于在直流电路中,电感相
16、当于短路短路.第20页,此课件共79页哦伏安关系的另一种形式说明说明2 2:电感元件中电感元件中t t时刻电流与以往各时刻的电压都有关系,电感元时刻电流与以往各时刻的电压都有关系,电感元件具有记忆功能,是件具有记忆功能,是记忆元件记忆元件(电能(电能 磁场能)磁场能)00时,吸收能量,电能时,吸收能量,电能000时,吸收能量,电能时,吸收能量,电能02s时时,u0V,解:由图可知,解:由图可知,u为为分段函数,求分段函数,求i应分段应分段积分积分0t 1s时时,u1V,1t 2s时时,u-2V,则则i(1)0.5A例例如图所示为如图所示为2H电感上的电压波形,电感上的电压波形,求电流求电流i并
17、画波形并画波形i(0)0i/At/s02-0.5本例目的:本例目的:熟悉元件的伏安关系,体会元件的记忆功能熟悉元件的伏安关系,体会元件的记忆功能 第28页,此课件共79页哦电感电感 L电容电容 C电阻电阻 Ru,i均可跃变均可跃变i不能跃变不能跃变u不能跃变不能跃变元件元件电压电流电压电流关系关系 参数参数定义定义能量能量耗能元件耗能元件储能元件储能元件储能元件储能元件其他其他电阻电阻R R短路(短路(u0 0)开路(开路(i0 0)直流特性直流特性无源元件特性小结无源元件特性小结 第29页,此课件共79页哦伏安特性伏安特性:(外特性)(外特性)模型:模型:电动势电动势E串联内阻串联内阻Rou
18、U UI IRou+-E E工作分析工作分析RL L,即空载,即空载,I=0,U=ERLE伏安特性曲线伏安特性曲线:0RL,UIN,不允许不允许IUO 1.4 电压源和电流源电压源和电流源一、电压源一、电压源:为外电路提供电压:为外电路提供电压第30页,此课件共79页哦E理想特点特点:输出电压输出电压U不变,其不变,其值恒等于电动势。值恒等于电动势。即即 U E;电源电流电源电流I由外电路决定。由外电路决定。IE E+_ _URou越小越小,斜率越小斜率越小Rou=0,特性曲线与横轴,特性曲线与横轴I平行平行此时的电压源为此时的电压源为理想电压源理想电压源 或或恒压源恒压源,模型为:,模型为:
19、实际电压源由实际电压源由恒压源与内阻串联而成恒压源与内阻串联而成I IUOUIRou+-E第31页,此课件共79页哦当当R1 R2 同时接入时:同时接入时:I=10AIE+_abUab设设:E=10V,求外电路改变时的电流求外电路改变时的电流I和电压和电压Uab例例 当当R1接入时接入时 :I=5A当当IS=1A的电流源接入时:的电流源接入时:I=-1A电压电压UabE不变不变2 R1R22 Is本例目的:本例目的:熟悉并体会恒压源的特点熟悉并体会恒压源的特点 第32页,此课件共79页哦ISROiUI模型:模型:电激流电激流IS并联内阻并联内阻Roi伏安特性伏安特性(外特性)(外特性)工作分析
20、工作分析RL0,短路,短路,IIS,U=0RL外特性曲线外特性曲线:RL,空载,空载,0RL,IUN不允许不允许UocUIO二、电流源二、电流源:为外电路提供稳定电流:为外电路提供稳定电流第33页,此课件共79页哦Is特点特点:输出电流输出电流I不变,不变,其其值恒等于电激流值恒等于电激流 即即 I I Is;输出电压输出电压U由外电路决定。由外电路决定。Roi越大越大,曲线越陡曲线越陡Roi=,特性曲线与纵轴平行,特性曲线与纵轴平行此时的电流源为此时的电流源为理想电流源理想电流源 或或恒流源恒流源,模型为:,模型为:实际电流源由实际电流源由恒流源与内阻并联而成恒流源与内阻并联而成理想UIOa
21、bIUabIsISROiUI第34页,此课件共79页哦 R=10 时,时,U=10 V 当当R=1 时时,U=1 V设设:IS=1 A例例IUIsR当又有当又有E=5V的电压源接入时,的电压源接入时,U=E=5V电流电流IIS不变不变E本例目的:本例目的:熟悉并体会恒流源的特点熟悉并体会恒流源的特点 第35页,此课件共79页哦10V+-2A2 I讨论题讨论题 3A哪哪个个答答案案对对A72210A5210=+=II第36页,此课件共79页哦开关开关S S闭合后图示各电压电流有无变化,如何变化?闭合后图示各电压电流有无变化,如何变化?Is不变不变,则则I1不变不变,U1不变不变R1abU3R2U
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