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1、 上页 下页 返回 抓住二个主要环节 处理好三个基本关系 教学配合 评教评学 听课与笔记作业与复习自学与互学 课堂听课课后复习 如何学好本课程 上页 下页 返回 第 章电路分析基础 1 1电路的基本概念1 2电路的基本元件1 3基尔霍夫定律1 4电路的常用定理1 5含受控源电路的分析 上页 下页 返回 第1章 1 1电路的基本概念 1 1 1电路及电路模型 1 1 2电流 电压的参考方向 1 1 3电路的工作状态 第1章 上页 下页 返回 1 1 4电路中的电位 主要内容 1 1 1电路及电路模型 1 电路的组成和作用电路是电流的通路 它是为了某种需要由某些电工 电子器件或设备组合而成的 实际
2、电路 电路模型 第1章 上页 下页 返回 电力系统 扩音器 电路的作用 上页 下页 返回 第1章 2 理想元件和电路模型 用于构成电路的电工 电子元器件或设备统称为实际电路元件 简称实际元件 实际电路元件从能量转换角度看 有电能的产生 电能的消耗以及电场能量和磁场能量的储存 忽略实际电路元件的次要因素 仅反映它们的主要物理性质的元件称为理想电路元件 用理想电路元件组成的电路就是实际电路的电路模型 电路模型常用的理想电路元件有 理想电压源 理想电流源 电阻 电感 电容 如图1 3所示 第1章 上页 下页 返回 上页 下页 返回 第1章 各种蓄电池和干电池由化学能转换成电能 电源 上页 下页 返回
3、 第1章 汽轮发电机和风力发电机将其它能转换成电能 实际的负载包括电动机 电动工具和家用电器等等 负载 上页 下页 返回 第1章 1 1 2电流 电压的参考方向 1 基本物理量 上页 下页 返回 第1章 2 电压 电流参考方向 a b R5 R2 R1 R3 R4 R6 E1 E2 E U R I a b 电压 电流实际方向 上页 下页 返回 第1章 在解题前先任意选定一个方向 称为参考方向 或正方向 可用箭头 极性或双下标表示 依此参考方向 根据电路定理 定律列电路方程 从而进行电路分析计算 解决方法 上页 下页 返回 第1章 第1章 当一个元件或一段电路上电流 电压参考方向一致时 则称它们
4、为关联参考方向 如图1 6 a 所示 其欧姆定律为 U IR反之 图1 6 b 则称为非关联参考方向 其欧姆定律应为 U IR在分析电路时 参考方向常习惯采用关联参考方向 图1 6参考方向的关联性 上页 下页 返回 第1章 例1 1 上页 下页 返回 应用欧姆定律对图1 7的电路列出式子 并求电阻R 图1 7例1 1电路图 已知 E 2V R 1 问 当Uab为1V时 I 上页 下页 返回 第1章 例1 1 2 假定U I的参考方向如图所示 若I 3A E 2V R 1 Uab 1 电压电流 实际方向 是客观存在的物理现象 参考方向 是人为假设的方向 上页 下页 返回 第1章 UR E I R
5、 a b d 例1 1 3 4 为方便列电路方程 习惯假设I与U的参考方向一致 关联参考方向 2 方程U I R只适用于R上U I参考方向一致的情况 即欧姆定律表达式含有正负号 当U I参考方向一致时为正 否则为负 3 在解题前 一定先假定电压电流的 参考方向 然后再列方程求解 即U I为代数量 也有正负之分 当参考方向与实际方向一致时为正 否则为负 上页 下页 返回 第1章 设电路任意两点间的电压U和电流I为关联方向 则这部分电路消耗的功率为 3 电路功率 如果假设方向不一致怎么办 功率有无正负 问题 上页 下页 返回 第1章 P UI 1 按所设参考方向如下图所示 U I参考方向一致 P
6、UI 功率的计算 U I参考方向相反 上页 下页 返回 第1章 P UI 2 将U I的代数值代入式中 P UI 上页 下页 返回 第1章 第1章 上页 下页 返回 例1 2 图1 8所示电路 已知 Us1 15V Us2 5V R 5 试求电流I和各元件的功率 电路如下图所示 已知 U 10V I 1A 试指出电路是电源还是负载 解 按图中假设的正方向列式 P UI 10 1 10W 负载性质 1 P为 表示该元件吸收功率 P为 则表示输出功率 2 在同一电路中 电源产生的总功率和负载消耗的总功率是平衡的 小结 若 U 10V I 1A则P 10W 电源性质 上页 下页 第1章 返回 例1
7、3 电路在不同的工作条件下 将会出现处于通路 开路和短路三种状态 1 通路当电源与负载接通时 电路称为通路 如图1 10 a 电路中的电流也就是电源发出的电流 第1章 上页 下页 返回 1 1 3电路的工作状态 第1章 上页 下页 返回 电气设备的额定值 任何电气设备的电压 电流和功率都有一定的限额 额定转速nN 电路处于通路时的功率平衡关系式为 PRL PE PR0 EI R0I2 UI电路只有处于通路的状态才会有电流和功率的输送和转换 电源的负载等电气设备在一定的工作条件下其工作能力是一定的 表示电气设备的正常工作条件和工作能力所规定的数据统称为电气设备的额定值 它包括额定电压UN 额定电
8、流IN和额定功率PN等等 电气设备应在工作在额定值时 才能获得最佳的工作效率 若超过或低于额定值 会引起电气设备的损坏或降低使用寿命 或不能发挥正常效能 第1章 上页 下页 返回 2 开路含源电路未连成闭合回路 电路中电流为零 称这时的电路为开路 如图1 10 b 所示 第1章 上页 下页 返回 3 短路电路由于某种原因使电源两端用导线连接 造成电源短路 称电路处于短路状态 如图1 10 c 所示 第1章 上页 下页 返回 电路短路是一种严重事故 由于短路电流很大 大大超过额定电流 因此会烧毁电源 为了防止短路 保护电源和电气设备 实际电路中应接入熔断器FU 在电工 电子技术中 有时为了某种需
9、要也将部分电路或某些元件短路 这种人为的工作短接或进行某种短路实验 应该与事故短路区别开来 例1 4 有一直流电源设备 额定值为 PN 400W UN 110V 内阻R0 1 38 当负载电阻分别为50 10 或发生短路事故 试求该电源的电动势及上述不同负载情况下电源输出功率 第1章 上页 下页 返回 第1章 上页 下页 返回 电位的概念在分析和计算电路时 常常将电路中的某一点选作电位为零的参考点 电路中其它任何一点与参考点之间的电压便是该点的电位 在电力工程中规定大地为电位参考点 在电子电路中常与机壳联接的输入 输出的公共导线为参考点 称之为 地 在电路图中用 表示 在电路分析中 参考点原则
10、上可以任意选取 但参考点选取的不同 各点的电位值也一不 当参考点一经确定之后 电路中各点的电位值才能确定 并且在分析计算电路的过程中不得更改 第1章 上页 下页 返回 1 1 4电路中的电位 第1章 上页 下页 返回 例 电路如图1 11所示 若电路中选取e点为参考点 各点对参考点的电位是多少 若电路中选取d点为参考点 各点对参考点d的电位又是多少 第1章 上页 返回 第1章 上页 下页 返回 例1 5 电路如图1 13所示 试求B点电位及电压UAB 上页 下页 返回 第1章 上页 下页 返回 第1章 例1 6 试求电路如图1 14中 当开关S断开和闭合两种情况下A点电位UA 1 2电路的基本
11、元件 1 2 1独立电源元件 1 2 2电阻 电感和电容元件 第1章 上页 下页 返回 1 理想电压源和理想电流源 2 实际电源的两种电路模型 3 实际电源两种模型的等效互换 下页 上页 返回 第1章 1 2 1独立电源元件 1 理想电压源和理想电流源 1 理想电压源 也称恒压源 外特性 输出电压与输出电流的关系 U 第1章 上页 下页 返回 特点 1 输出电流恒定不变2 端电压是任意的 即随负载不同而不同 I U IS 2 理想电流源 也称恒流源 下页 上页 第1章 返回 特点 分析 IS固定不变 US固定不变 上页 下页 第1章 返回 已知 Is US R问 I等于多少 U又等于多少 例1
12、 解 1 Uab US 2 若R减小为1 电流源的功率PIS ISUS 4W不变 电压源的功率 IUs I Is 3A 上页 下页 第1章 返回 2 若使R减小为1 I如何变 两个电源的功率如何变 1 I等于多少 2 实际电源的两种电路模型 1 实际电源的模型 下页 上页 第1章 返回 I U b a 2 实际电压源模型 第1章 下页 上页 返回 R 外特性曲线 3 实际电流源模型 上页 下页 第1章 返回 外特性曲线 b a R IsRo R 3 实际电源两种模型的等效变换 上页 下页 返回 第1章 等效变换的条件 U Us I R0 U IR0 R0 Is R0 I R0 Is I R0
13、上页 下页 第1章 返回 电压源模型电流源模型 下页 上页 第1章 返回 2 所谓 等效 是指 对外电路 等效 即对外电路的伏 安特性一致 对于电源内部并不一定等效 例如 在电源开路时 1 电压源模型与电流源模型变换前后电流的方向保持不变 即IS和Us方向一致 R0不消耗能量 上页 下页 第1章 返回 3 理想电压源 恒压源 与理想电流源 恒流源 之间不能互换 上页 下页 第1章 返回 上页 下页 第1章 返回 1 电阻元件 电阻 R 具有消耗电能特性的元件 伏安特性 电阻元件上电压与电流间的关系称为伏安特性 1 2 2电阻 电感和电容元件 i u 当电压与电流之间不是线性函数关系时 称为非线
14、性电阻 当恒定不变时 称为线性电阻 第1章 上页 下页 返回 第1章 上页 下页 返回 实际的金属导体的电阻与导体的尺寸及材料的导电性能有关 式中 称为电阻率 是表示材料对电流起阻碍作用的物理量 l是导体的长度 S为导体的截面积 电阻的单位是欧姆 千欧 k 第1章 上页 下页 返回 几种常见的电阻元件 普通金属膜电阻 绕线电阻 电阻排 热敏电阻 2 电感元件 单位 H mH H 单位电流产生的磁链 电感 能够存储磁场能量的元件 上页 下页 第1章 返回 电感元件的基本关系式 其中 第1章 上页 下页 返回 电感是一种储能元件 储存的磁场能量为 电感元件在直流电路中 相当于一根无阻导线 第1章
15、上页 下页 返回 第1章 上页 下页 返回 线圈的电感与线圈的尺寸 匝数以及附近介质的导磁性能等有关 对于一个密绕的N匝线圈 其电感可表示为 式中 即为线圈附近介质的磁导率 H m S为线圈的横截面积 m2 l是线圈的长度 m 第1章 上页 下页 返回 几种常见的电感元件 带有磁心的电感 陶瓷电感 铁氧体电感 3 电容元件 C相当于开路 电容元件在直流电路中 电容 具有存储电场能量特性的元件 i 0 第1章 上页 下页 返回 电容是一种储能元件 储存的电场能量为 第1章 上页 下页 返回 电容器的电容与其极板的尺寸及其间介质的介电常数有关 式中 即为其间介质的介电常数 F m S为极板的面积
16、m2 d是极板的距离 m 第1章 上页 下页 返回 几种常见的电容器 普通电容器 电力电容器 电解电容器 理想元件的伏安关系 第1章 上页 下页 返回 u与i参考方向一致 实际的电阻 电感和电容器在多数情况下可以只考虑其主要物理性质 将它们近似看成理想元件 分别只有电阻性 电感性和电容性 但在有些情况下 除了考虑这些元件的主要物理性质外 还要考虑其次要的物理性质 此时可以用R L C组成的模型来表示 例如 考虑电能损耗的电容器时 可用图1 23 a 电路来表示 若要考虑电能损耗和储存磁场能量时的电容器时 可用图1 23 b 电路表示 上页 下页 返回 第1章 实际元件参数的表示 在实际使用中 若单个电阻 电感和电容元件的数值不能满足要求时 可将几个元件串或并联起来使用 教材中表1 1给出了两个同性质的元件串或并联时参数的计算公式 表1 1两个同性质的元件串或并联时参数的计算 上页 下页 返回 第1章 回顾 1 1 1电路及电路模型1 1 2电流 电压的参考方向1 1 3电路的工作状态1 1 4电路中的点位1 2 1独立电源元件1 2 2电阻 电感和电容元件 第1章 上页 下页 返回 1
