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1、欢迎学习电工技术,1. 掌握电路的基本原理及分析方法,为学习电子技术打下基础。 2. 学习交流电路的基本原理,掌握正确及安全用电方法,培养工作技能。 3. 学习电动机的基本原理和控制技术。 4. 通过实验, 学习各种实验室常规电子仪器的使用方法, 锻炼电工方面的动手能力。,电路的基本概念、定律和分析方法,第一章,电路的基本概念与定律1.1.1 电路中的物理量1.1.2 电路元件 1.1. 基尔霍夫定律,1.1,1.2,电路的分析方法1.2.1 支路电流法,本课作业,1-1(C) 1-2(a)(b) 1-6 1-8(a) 1-10 用电源模型的等效互换原理 1-12 用支路电流法 英1题,1.1
2、.1 电路中的物理量,电流 电压 电动势,电路中物理量的正方向,物理量的正方向:,物理量的实际正方向,物理量正方向的表示方法,+,_,物理量正方向的表示方法,电压的正方向箭头和正负号是等价的,只用其中之一.,电路分析中的假设正方向(参考方向),问题的提出:在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向,电路如何求解?,电流方向 AB?,电流方向 BA?,U1,A,B,R,U2,IR,(1) 在解题前先设定一个正方向,作为参考方向;,解决方法,(3) 根据计算结果确定实际方向:若计算结果为正,则实际方向与假设方向一致;若计算结果为负,则实际方向与假设方向相反。,(2) 根据电路的定律、定理,列出物理
3、量间相互关系的代数表达式;,规定正方向的情况下欧姆定律的写法,I与U的方向一致,U = IR,I与U的方向相反,U = IR,规定正方向的情况下电功率的写法,功率的概念:设电路任意两点间的电压为 U ,流入此部分电路的电流为 I, 则这部分电路消耗的功率为:,电压电流正方向一致,规定正方向的情况下电功率的写法,电压电流正方向相反,P = UI,吸收功率或消耗功率(起负载作用),若 P 0,输出功率(起电源作用),若 P 0,电阻消耗功率肯定为正,电源的功率可能为正(吸收功率),也可能为负(输出功率),功率有正负,电源的功率,P = UI,P = UI,电压电流正方向不一致,电压电流正方向一致,
4、含源网络的功率,当 计算的 P 0 时, 则说明 U、I 的实际方向一致,此部分电路消耗电功率,为负载。,所以,从 P 的 + 或 - 可以区分器件的性质, 或是电源,或是负载。,结 论,在进行功率计算时,如果假设 U、I 正方向一致。,当计算的 P 0 时, 则说明 U、I 的实际方向相反,此部分电路发出电功率,为电源。,伏 - 安 特性,线性电阻,非线性电阻,(一) 无源元件,1.1.2 电路元件,2.电感 L:,(单位:H, mH, H),单位电流产生的磁链,电感中电流、电压的关系,3.电容 C,单位电压下存储的电荷,(单位:F, F, pF),电容符号,有极性,无极性,电容上电流、电压
5、的关系,无源元件小结,理想元件的特性 (u 与 i 的关系),L,C,R,U为直流电压时,以上电路等效为,注意 L、C 在不同电路中的作用,1.电压源,(二) 有源元件,主要讲有源元件中的两种电源:电压源和电流源。,理想电压源 (恒压源),特点:(1)无论负载电阻如何变化,输出电 压不变(2)电源中的电流由外电路决定,输出功率可以无穷大,恒压源中的电流由外电路决定,设: U=10V,当R1 、R2 同时接入时: I=10A,例,RS越大 斜率越大,电压源模型,伏安特性,U = US IRS,当RS = 0 时,电压源模型就变成恒压源模型,由理想电压源串联一个电阻组成,RS称为电源的内阻或输出电
6、阻,理想电流源 (恒流源),特点:(1)输出电流不变,其值恒等于电流源电流 IS;,(2)输出电压由外电路决定。,2. 电流源,恒流源两端电压由外电路决定,设: IS=1 A,电流源模型,I = IS Uab / RS,由理想电流源并联一个电阻组成,当 内阻RS = 时,电流源模型就变成恒流源模型,恒压源与恒流源特性比较,Uab的大小、方向均为恒定, 外电路负载对 Uab 无影响。,I 的大小、方向均为恒定, 外电路负载对 I 无影响。,输出电流 I 可变 -I 的大小、方向均 由外电路决定,端电压Uab 可变 -Uab 的大小、方向 均由外电路决定,3.两种电源模型的等效互换,等效互换的条件
7、:当接有同样的负载时,对外的电压电流相等。,I = I Uab = Uab,即:,等效互换公式,Uab = U IRS,U = ISRS,RS = RS,例:电压源与电流源的等效互换举例,5A,10V / 2 = 5A,2,5A 2 = 10V,IS = U / RS,等效变换的注意事项,IS = US / RS RS = RS,注意转换前后 US 与 Is 的方向,(2),(4),进行电路计算时,恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效变换。RS和 RS不一定是电源内阻。,应 用 举 例,(接上页),R1,R3,Is,R2,R5,R4,I3,I1,I,(接上页),IS,R5,R4,I,R
8、1/R2/R3,I1+I3,代入数值计算,已知:U1=12V, U3=16V, R1=2, R2=4,R3=4, R4=4, R5=5, IS=3A 解得:I= 0.2A(负号表示实际方向与假设方向相反),I4 =IS+I=3 +(-0.2)=2.8A,UR4 = I4 R4 =2.84=11.2V,P = I UR4 =(-0.2) 11.2= - 2.24W 负号表示输出功率,R4=4 IS=3A I= 0.2A,PIS= - 33.6W,1.1.3 基尔霍夫定律(克希荷夫定律,克氏定律),用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系,其中包括克氏电流定律和克氏电压定律两个定律。,名词注释
9、:,支路:共3条,回路:共3个,节点:a、 b(共2个),例,例,支路:共 ?条,回路:共 ?个,节点:共 ?个,6条,4个,独立回路:?个,3个,有几个网眼就有几个独立回路,(一) 克氏电流定律,对任何节点,在任一瞬间,流入节点的电流之和等于由节点流出的电流之和。或者说,在任一瞬间,一个节点上电流的代数和为 0。,克氏电流定律的依据:电流的连续性,例,或:,流入为正 流出为负,电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。,I1+I2=I3,I=0,克氏电流定律的扩展,I=?,广义节点,(二) 克氏电压定律,对电路中的任一回路,沿任意循行方向转一周,其电位降等于电位升。或,电压的代数和为 0。,例如
10、: 回路#1,即:,对回路#2:,对回路#3:,第3个方程不独立,电位降为正 电位升为负,关于独立方程式的讨论,问题的提出:在用克氏电流定律或电压定律列方程时,究竟可以列出多少个独立的方程?,分析以下电路中应列几个电流方程?几个 电压方程?,克氏电流方程:,节点a:,节点b:,独立方程只有 1 个,克氏电压方程:,独立方程只有 2 个,设:电路中有N个节点,B个支路,N=2、B=3,小 结,未知数:各支路电流,解题思路:根据克氏定律,列节点电流和回路电压方程,然后联立求解。,解题步骤:,1. 对每一支路假设一未知电流(I1-I6),4. 解联立方程组,例1,节点a:,列电流方程,节点c:,节点
11、b:,节点d:,b,a,c,d,(取其中三个方程),列电压方程,b,a,c,d,结果可能有正负,是否能少列 一个方程?,N=4 B=6,R6,a,I3s,I3,例2,电流方程,支路电流未知数共5个,I3为已知:,支路中含有恒流源的情况,电压方程:,此方程不要,支路电流法小结,解题步骤,结论与引申,1,2,对每一支路假设 一未知电流,1. 假设未知数时,正方向可任意选择。,对每个节点有,1. 未知数=B,,4,解联立方程组,根据未知数的正负决定电流的实际方向。,3,列电流方程:,列电压方程:,2. 原则上,有B个支路就设B个未知数。,(恒流源支路除外),例外?,(N-1),2. 独立回路的选择:,已有(N-1)个节点方程,,需补足 B -(N -1)个方程。,一般按网孔选择,本课作业,1-1(C) 1-2(a)(b) 1-6 1-8(a) 1-10 用电源模型的等效互换原理 1-12 用支路电流法 英1题,