《电路第一章 2014.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路第一章 2014.（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电路分析基础,计算机与信息学院,姓名： 赵 烨 电话：62901552（办） QQ: 107824889,自我介绍,电路分析基础,第一章 电路模型和电路定律,1.6 电压源与电流源 *,1.5 电阻元件 *,1.7 受控电源 *,1.8 基尔霍夫定理 *,1.1 电路和电路模型 *,1.2 电流和电压的参考方向 *,1.3 电功率和能量 *,1.4 电路元件 *,第1章 电路模型和电路定律,第1章 电路模型和电路定律,(circuit model and circuit laws),1.1 电路和电路模型,一 . 电路：,各种电器元件(电源.开关.负载等)，按一定的方式连接起来，所构成的电流通
2、路。,1.电路的定义：,2、电路的功能：,（1）. 实现电能的传输、分配与转换,（2）.实现信号的传递与处理,3、结构：,电源: 提供 电能的装置,负载: 取用 电能的装置,中间环节：传递、分 配和控制电能的作用,直流电源: 提供能源,信号处理： 放大、检波等,负载,信号源: 提供信息,二、电路模型：,手电筒的电路模型,灯 泡,开关,电 池,导线,为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。,5、 集总参数元件与集总参数电路,集总参数元件：每一个具有两个端钮的元件中有确定的电流，端钮间
3、有确定的电压。,集总参数电路：由集总参数元件构成的电路。,一个实际电路要能用集总参数电路近似，要满足如下条件：即实际电路的尺寸必须远小于电路工作频率下的电磁波的波长。,*,1.2 电流和电压的参考方向 (current and voltage reference direction),电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链、能量、电功率等。在线性电路分析中人们主要关心的是电流、电压和功率。,一 . 电流,1.电流产生的必要条件,电路必须是闭合路径。,2.电流的大小及方向,(1) 电流大小：单位时间内通过导体截面的电量为电流强度，简称电流。i(t)=dq/dt,(2) 电流方向：正电荷移动的
4、方向。,(3) 电流的单位 : 安培(A) 1A=1000mA 1mA=1000uA,3.电流参考方向,参考方向与真实方向的关系,例1.1:,如何表示1A的电流从a点流向b点。,解:,I1,I2,I1=1A,I2= -1A,电流表要串联接入被测量支路,4.电流的测量,二.电压,（1) 电压大小： 单位正电荷从 a点移到 b点所获得的能量 u(t)=dw/dq,1. 电压的大小和极性,（2) 电压极性： 高电位指向低电位，即电压降方向。,(3) 电压的单位: 伏特（V) 1V=1000mV 1mV=1000uV,2.电压的参考极性,参考方向与真实方向的关系,例1.2:,3.电压的测量,电压表应并
5、联在被测元件两端,如何表示出正电荷由a点移到b点, a b两点间的电压为1V。,解:,U1=1V,U2= -1V,+ U1 -,- U2 +,三 . 关联参考方向,1.关联参考方向,2.非关联参考方向,电流与电压降的参考方向一致,电流与电压降的参考方向相反,关联参考方向,*,1.3 电功率和能量,1.功率是单位时间内吸收或产生的能量,(1)功率的大小：,(2)功率的单位：瓦特（w) 1w =1000mw 1mw =1000w,p = u i,2.元件吸收功率的表示,关联：,p = - u i,非关联:,p = u i,3.元件产生功率的表示,关联：,p = - u i,非关联:,例1.3：,电
6、压源 Ps =-USI=-101=-10W（产生）,电阻元件 PR=URI =101=10W,例1.4: 在同一个电路中吸收的功率和产生的功率总是平衡的。,PS+PR= 0,求各元件的功率。,解:,解:,（吸收）,*,1.4 电路元件,电路元件是电路的最基本单元,1. 二端元件、,三端元件、,四端元件,无源元件,2. 有源元件、,4. 时不变元件、,3. 线性元件、,非线性元件,时变元件,集总参数元件：,器件的尺寸远小于工作频率所对应的波长,= 光速/频率,甚高频：300MHZ : = 1m,例：光速=299792458米/秒,*,1.5 电阻元件 (resistor),电阻元件,一.定义：,
7、在电压和电流取关联参考方向下，在任一时刻它的电压和电流关系服从欧姆定律，则此二端元件为线性电阻。,伏安特性,RT碳膜电阻,RJ金属膜电阻,色码电阻,RX线绕电阻,电阻器,开关电位器,普通电位器,同轴双联电位器,开关双联电位器,微调电位器,电位器,色码电阻,6,7,1,2,3,4,有效数值,0的个数,误差等级,5,0,8,0 0,= 6.8K,5 %,10 %,二. 电阻元件的特性,1.耗能的无源元件,2.无记忆元件,3.电阻的单位是欧姆（）,1k =1000 ；1M =1000k ,U=RI 关联,4.电导：G=1/R，单位 (S)， U=I/G,三.线性电阻的两种特殊情况,不论 i多大、 u
8、都为零,不论 u多大、 i都为零,例1.5：,PR=UI,五.电阻额定值 （工作时不能超过的值）,已知: R=100 , P=1w,求：额定值U 、 I。,解：由(1) 式:,U=IR=0.1100=10V,单位： W V A,=I2R,=U2/R (1),四.电阻功率,*,1.6 电压源和电流源,一. 理想电压源,一个元件在其两端总能保持一定的电压而不论流过的电流为多少。(理想)电压源,1.它的端电压是定值Us或是一定的时间函数us(t), 与流过的电流无关。,性质,定义：,2. 电压源的电压是由它本身确定，流过它的电流是任意的。,伏安特性： (VAR),(电压与电流之间的关系),us,符号
9、：,例1.8:,电压源不能短路！,电压源的功率,电压、电流是非关联参考方向,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,例1.9:,计算各元件的功率。,解:,吸收,满足：P（产）P（吸）,产生,吸收,实际电压源,考虑内阻,伏安特性:,一个好的电压源要求:,实际电压源也不允许短路。因其内阻小，若短路，电流很大，可能烧毁电源。,二. 理想电流源,一个元件不论其端电压是多少，其输出电流总能保持定值。(理想) 电流源,定义：,1.它发出的电流是定值 IS , 或是一定的时间函数IS(t) ,与两端的电压无关。,性质：,2. 电流源的电流是由它本身确定，
10、它的端电压是任意的,由外电路决定。,符号：,伏安特性： (VAR),is,电流源开路没有意义,例1.10:,计算各元件的功率。,解:,产生10W,吸收10W,满足：P（产）P（吸）,实际电流源,考虑内阻,伏安特性:,实际电流源也不允许开路，因内阻大。,一个好的电流源要求,若开路，电压很高，可能烧毁电源。,*,1.7 受控电源 (非独立源) (controlled source or dependent source),电源,独立电源,非独立电源,受控源,它的电压或电流受其他支路的电压或电流来控制,一. 受控源的分类,根据控制量和被控制量是电压u 或电流i ，受控源 可分四种类型：当被控制量是电
11、压时，用受控电压源表 示；当被控制量是电流时，用受控电流源表示。,: 电压放大倍数,r : 转移电阻,二 .受控源的特点,g: 转移电导,: 电流放大倍数,1.受控源是双口元件，由控制支路、受控支路组成。,2.受控源不能独立存在，若控制量为零，输出也为零。,3.控制量改变方向时，受控源输出也改变方向。,4.受控源的功率由受控支路计算。 P=I2. U2,例:1.11,求：电压u2。,解:,*,电路的模型：,电路的物理量：,电流、,电压、,功率,电路元件：,电源,电容,电阻,电感,i1,i2,i3,基尔霍夫定律,回顾前面 所学内容,1-10 基尔霍夫定律 Kirchhoffs Laws,Gust
12、av Robert Kirchhoff(1824-1887), a German physicist, stated two basic laws in 1847 concerning the relationship between the currents and voltages in an electrical network. Kirchhoffs laws form the basis of circuit theiry.,基尔霍夫,1847,two,1-8 基尔霍夫定律 Kirchhoffs Laws,一.电路名词介绍,1. 支路（branch)：,2. 节点(node):,3.
13、 回路(loop)：,4. 网孔(mesh)：,电路中通过同一电流的每个分支。,a,b,R4,三条或三条以上支路的连接点称为节点。,电路中任一闭合路径。,在平面电路中，内部不包含支路的回路。,3条支路,2个节点,3个回路,2个网孔,思考,电路图（a）中，有几条支路？几个结点？几个回路？几个网孔？ 电路图（b）为平面电路吗？,二、基尔霍夫电流定律 (KCL),由KCL(令流出为“+”),i2 +i4 =i1 +i3,Kirchhoffs Current Law,1.内容：,在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有支路电流的代数和恒为零。,规定流出节点的电流前取“+” ，流入取“-”. 反之亦然,
14、节点a：,+,+,=0,2.KCL另一表述：,在集总电路中，任何时刻，流出任一节点的支路电流之和等于流入该节点的支路电流之和。,(1)标出电流参考方向； (2),3.KCL推广适用于闭合面：,闭合面S，内有三个节点a、b、c。在这些节点处应用KCL分别有：（流出为“+”）,i1+ i4 + i6 = 0,- i2 i4+ i5 = 0,i3- i5 - i6= 0,i1- i2 + i3 = 0,闭合面S：i1- i2 + i3 = 0,验证,KCL也适用于闭合面，可以把闭合面抽象成一个广义的大节点。,相加得：,+ i4,+ i6,i4,+ i5,- i5,- i6,节点a：,节点b：,节点c
15、：,I= -1A,1-2-I=0,解：根据KCL：,？,I =?,I = 0,I =?,三、基尔霍夫电压定律 (KVL),1.内容：,在集总电路中，任何时刻，沿任一回路的绕行方向绕行一周，各段电压的代数和恒为零。,首先标出电压参考方向，并指定一个回路绕行方向，在u =0 中,凡电压降方向与绕向一致时, u前取“+”，反之，取“-”.,选定一个绕行方向：顺时针方向，,例:,根据KVL有：,-U1+U2+U3+U4= US1 -US4,-U1,-US1,+U2,+U3,+U4,+US4,=0,2.推论：电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径经过的各段电压的代数和。,UAB (沿l1)=UAB (沿l2） 电位的单值性,UAB (沿l1)-UAB (沿l2）=0,UAB (沿l1),UAB (沿l2）,电压降方向与绕行方向一致时取正号，相反取负号。,基尔霍夫电流定律 (KCL),1.内容：,在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有支路电流的代数和恒为零。,规定流出节点的电流前取“+” ，流入取“-”. 反之亦然,2.KCL另一表述：,在集总电路中，任何时刻，流出任一节点的支路电流之和等于流入该节点的支路电流之和。,(1)标出电流参考方向； (2),3.KCL推广适用于闭合面：,基尔霍夫电压定律 (KVL
