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文檔簡介

1、第1章電路的基本概念和定律,第1章電路的基本概念和定律,第1章電路的基本概念和定律,第2章,本章的重點,電路模型的電壓和電流的實際方向和參考方向,基本電路元件的基爾霍夫定律:KCL KVL,第1章電路的基本概念和定律,第3章電路的基本概念和定律, 第1節(jié)電路的功能和組成第2節(jié)電壓和電流的電路模型和參考方向第3節(jié)理想電路元件第4節(jié)電壓源和電流源第5節(jié)基爾霍夫電流定律和電壓定律第6節(jié)電勢的概念和計算第1章電路的基本概念和定律第4節(jié)電路的功能和組成電路:它是電流通過的路徑。 它以某種方式由電路元件組成。1.實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配;1.什么是電路?第二,電路的功能,第1章,電路的基本概念和規(guī)律,第

2、5、2章,傳輸和處理信號,第3章,電路的組成,電源:將非電能轉(zhuǎn)換為電能的裝置,如發(fā)電機(jī)、干電池、負(fù)載:將電能轉(zhuǎn)換為非電能的裝置,如電動機(jī)、電爐和電燈,以及中間環(huán)節(jié):連接電源和負(fù)載的部件例如:輸電線路,第1章,電路的基本概念和規(guī)律,第6、節(jié),第2節(jié),電路模型和電壓和電流的參考方向,第1節(jié),電路模型,第2節(jié)。理想電路元件:在一定條件下,突出其主要電磁性能,忽略次要因素,理想化實際電路元件。理想的電路元件主要包括電阻、電感、電容和電源。電路模型:由理想電路元件組成的電路是實際電路的電路模型。實際電路:它由一些實際的電路元件組成,根據(jù)需要發(fā)揮不同的作用。比如發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、變壓器、電阻器、電容器等等。

3、(實際電路元件的電磁特性很復(fù)雜)。第1章電路的基本概念和定律,第7章電路模型,例如:以下是最簡單的手電筒電路模型,第1章電路的基本概念和定律,第8、2章電壓和電流的參考方向,第1章。電路的物理量,電流和電壓的電動勢,負(fù)載,電源,第1章電路的基本概念和定律,9,2。電路中的物理量參考方向:在分析和計算中人為指定的電量方向。第一章電路的基本概念和定律;10.物理量的實際方向;第一章電路的基本概念和定律;11.3.舉例說明電路分析中的參考方向;提出問題:在復(fù)雜電路中,很難判斷元件中物理量的實際方向。如何解決這些問題?當(dāng)前方向AB?當(dāng)前方向BA?第一章是電路的基本概念和基本規(guī)律。12.(1)在解決問題

4、之前設(shè)定一個方向作為參考方向;解決方法:(3)根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向:如果計算結(jié)果為正,則實際方向與假設(shè)方向一致;如果計算結(jié)果為負(fù),則實際方向與假設(shè)方向相反。(2)根據(jù)電路定律和定理,列出了物理量之間相互關(guān)系的代數(shù)表達(dá)式;第一章是電路的基本概念和定律,13個例子,大家都知道E=2V,R=1 q:當(dāng)u是3V和1V時,IR=?E,IR,R,A,B,_,第1章電路的基本概念和定律,第1章電路的基本概念和定律,15,(1)“實際方向”是在物理學(xué)中規(guī)定的,而“參考方向”是人們分析和計算電路時任意假定的。(2)在今后解決問題的過程中,我們必須首先假設(shè)物理量的參考方向,然后列出計算公式。沒有“參考方向”的

5、物理量是沒有意義的。(3)對于任何兩端子元件,通常假設(shè)I和U的方向是相同的方向,這被稱為參考方向關(guān)聯(lián);否則,它被稱為非關(guān)聯(lián)。相關(guān)的,不相關(guān)的,第1章電路的基本概念和基本定律,16。1.阻力元素:1。電阻,具有阻礙電流的特性。單位,電導(dǎo),單位s(西門子),2。線性電阻:也就是說,電阻值與通過的電流和施加的電壓無關(guān)。也就是說,電阻值是固定的。滿足歐姆定律的電阻也可視為線性電阻。伏安特性曲線:電路元件U和I之間函數(shù)關(guān)系,它表明直角坐標(biāo)系中線性電阻的伏安特性曲線是一條穿過原點的直線。第3節(jié)理想電路元件,第1章電路基本概念和定律,第17章參考方向,非相關(guān)圖(b),圖(a),圖(b),相關(guān)圖(a),第1章

6、電路基本概念和定律,第18章伏安特性,線性電阻,非線性電阻,概述:電阻元件R :參考方向相關(guān),第1章電路基本概念和定律,第19,4章。電阻的能量和功率在相關(guān)的參考方向上,電阻元件消耗的功率是電阻元件在一段時間內(nèi)消耗的能量,在非相關(guān)的參考方向上,電阻消耗的功率是,第1章電路的基本概念和定律,20,示例已知:分別參見圖1-5和圖1-5。1-5,1-6,(1)在圖1-5中,電壓和電流是方向,其由歐姆定律、相關(guān)參考、第1章電路的基本概念和定律確定,21、和功率p0電阻器在相關(guān)參考方向上消耗能量,(2)在圖1-6中,電壓和電流是方向,其由歐姆定律獲得、在非相關(guān)參考、功率p0、非相關(guān)參考、電阻功耗的方向上

7、,第1章電路的基本概念和基本定律,22、當(dāng)p0時,其指示實際當(dāng)p0時,表示此時雙端網(wǎng)絡(luò)發(fā)送(產(chǎn)生)的實際功率。由此,我們可以得出一個具有普遍意義的結(jié)論:當(dāng)任何由線性元件組成的二端網(wǎng)絡(luò)的電壓和電流采用非關(guān)聯(lián)參考方向時,都與這個結(jié)論相反。當(dāng)其端口的電壓和電流的參考方向相關(guān)時,電路功率p=ui。第1章電路的基本概念和定律,23。2.電感元件L,線性電感元件是具有線性磁路的實際線圈的理想化模型。磁通量是磁鏈=N,磁通量和磁鏈都是由線圈本身的電流產(chǎn)生的,所以它們被稱為自感磁通量和自感磁鏈。第一章是電路的基本概念和基本規(guī)律。24.對于線性電感,在國際單位制中,電感的基本單位是亨利(簡稱亨利),其輔助單位與

8、基本單位之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系是磁通和磁鏈的單位是韋伯(簡稱魏)。其中l(wèi)稱為自感系數(shù)或電感,是一個正實常數(shù)。第一章,電路的基本概念和定律,25,伏安關(guān)系,公式表明電感元件是一個動態(tài)元件,只有變化的電流才會產(chǎn)生電壓。在DC電路中,電感相當(dāng)于短路。在第一章,電路的基本概念和定律,26,記憶,重寫伏安關(guān)系,(1-12),電感電流i(t)不僅與過去某一時刻的電流i(t0)有關(guān),而且與t0和T之間電感電壓u的積累有關(guān).電感是有記憶的元件。第一章,電路的基本概念和定律,27,3。當(dāng)功率和儲能U和I相關(guān)時,電感元件吸收的功率從t0到t,電感吸收的能量為(1-14);在第一章,電路的基本概念和定律,28中,電感吸收的

9、能量只與電流值的兩倍有關(guān),而與它的過程無關(guān)。如果i(0)=0,如果電感電流從i(t)降至零,則吸收的能量為,負(fù)值表示電感正在提供能量。電感可以完全釋放過去吸收的能量。電感器可以儲存能量而不消耗能量,但不產(chǎn)生能量。電感器是無源元件。第1章電路的基本概念和定律,29,3,電容元件C :單位電壓下儲存的電荷,(單位:F,F(xiàn),pF),第1章電路的基本概念和定律,30,伏安關(guān)系(VCR),(1-17),相當(dāng)于開路。電容是一種動態(tài)元素。當(dāng)u和I是非關(guān)聯(lián)參考方向時。電容器電壓在任何時候都是,(1-18),并且電容器是存儲元件。根據(jù)公式(1-17),DC電路中的電容,第1章電路的基本概念和定律,31,(2)功

10、率和儲能,電容吸收的功率是,電容元件吸收的能量是,從時間t0到時間t,第1章電路的基本概念和定律,32,電容吸收的能量只與兩次電壓值有關(guān),與其過程無關(guān)。如果電容器電壓降至零,則吸收的能量為0。如果u(0)=0,負(fù)值表示電容正在提供能量。電容器可以完全釋放過去吸收的能量。電容器可以儲存能量而不消耗能量,但不能產(chǎn)生能量。電容器是無源元件。第1章電路的基本概念和定律,第33章無源元件概述,理想元件的特性(U和I之間的關(guān)系),L,C,R,第1章電路的基本概念和定律,當(dāng)34,r 1,L和U是d C電壓時,上述電路相當(dāng)于注意L和C在不同電路中的作用,第1章基本電路常用的DC電源包括干電池,蓄電池,DC發(fā)電

11、機(jī),DC穩(wěn)壓電源和DC穩(wěn)壓電源等。常用的交流電源包括電力系統(tǒng)提供的正弦交流電源、交流穩(wěn)壓電源和產(chǎn)生各種波形的各種信號發(fā)生器。為了獲得各種實際電源的電路模型,定義了兩個理想的電路元件:獨立電壓源和獨立電流源。第1章,電路的基本概念和規(guī)律,第36章,常用干電池和充電電池,第1章,電路的基本概念和規(guī)律,第37章,實驗室使用的DC穩(wěn)壓電源,用示波器觀察DC穩(wěn)壓電源隨時間變化的電壓波形。示波器,穩(wěn)壓電源,第1章電路的基本概念和定律,38。獨立電壓源,有兩種獨立電壓源電路模型,理想電壓源和實際電壓源模型。理想電壓源的電路模型如圖(a)所示。理想電壓源的端電壓是給定的時間函數(shù),不會隨著流經(jīng)電壓源的電流而改變

12、,也就是說,當(dāng)、為恒定值時,稱為恒定電壓源或直流電壓源。恒壓源的伏安特性如圖(b)所示。理想電壓源第一章電路的基本概念和定律電壓隨時間變化的電壓源稱為時變電壓源。電壓隨時間周期性變化且平均值為零的時變電壓源稱為交流電壓源。當(dāng)電壓源的電壓和電流采用相關(guān)參考方向時,其吸收功率為p=ui(大于零),當(dāng)電壓源的電壓和電流采用相關(guān)參考方向時,其發(fā)射功率為p=ui(小于零)。第一章電路的基本概念和定律,40,理想電壓源(恒壓源)的特性,特征:(1)恒定輸出電壓,即uabus(2)電源中的電流由外部電路決定。第一章是電路的基本概念和定律,41。例如,當(dāng)電路中的電阻值改變時,電壓源的電壓將不會改變,并且電路中

13、的電流I和發(fā)射功率P將會改變。第一章是電路的基本概念和規(guī)律。42.恒壓源的恒定特性是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _、外部電路的改變,我的改變可能是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _的改變。尺寸,方向,_,I,恒壓源特性概述,美國,UAB,A,B,R,第一章電路的基本概念和定律,43,伏安特性,2

14、。實際電壓源的電路模型,由理想電壓源及其內(nèi)阻組成。第一章是電路的基本概念和規(guī)律,44,3。電壓源的工作狀態(tài)電壓源有三種狀態(tài):開路、短路和負(fù)載。,伏安特性,(1)電壓源在負(fù)載上工作(開關(guān)閉合),a .電壓和電流之間的關(guān)系,UUS,當(dāng)R0R,第1章,電路的基本概念和基本定律,45,單位:w,Kw,其中PS=usi-是電壓源產(chǎn)生的功率P0=R0I2 -是電源內(nèi)阻上損失的功率第1章,電路的基本概念和定律,46,c .電源和負(fù)載之間的區(qū)別, 方法1:電壓和電流的實際方向判別(如圖)電源:和的實際方向相反,電流從電源流出,發(fā)電負(fù)載:和的實際方向相同,電流從電源流入,吸收功率,第1章電路基本概念和定律,47

15、,方法2:從U和I參考方向判斷:(1)當(dāng)U和I參考方向一致時, ()當(dāng)U和I參考方向不一致時,第1章電路的基本概念和基本定律,48,(2)電壓源打開(開關(guān)關(guān)閉),I=0 U=US P=0、注意:空載狀態(tài)。 U=0 I=IS=US/R0 P=0,注:電壓源短路是一種事故狀態(tài),第一章電路基本概念和定律,50,1。理想電流源(恒流源),特點:(1)輸出電流恒定,其值始終等于電流源電流;(2)輸出電壓由外部電路決定。獨立電流源獨立電流源也分為理想電流源和實際電流源。第一章是電路的基本概念和規(guī)律。51.恒流源兩端的電壓由外部電路決定。第一章是電路的基本概念和定律。52.恒流源特性概述。保持不變的是_ _

16、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。外部電路的變化,Uab的變化可能是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _的變化。尺寸,方向,第一章,電路的基本概念和基本定律,53,恒流源的例子,當(dāng)I b被確定時,ic基本上被確定。在交流電流基本不變的范圍內(nèi),集成電路可以看作是一個恒流源(電路元件的抽象)。c,e,b,IB,-,e,-,晶體管,uce,IC,第1章電路的基本概念和基本定律,54,I,e,r,_,是,原則:是不能改變的,也是不能改變的。電壓源中的電流I=IS,恒流源兩端的電壓,_,第一章電路的基本概念和定律,55。與恒流源相比,Uab的大小和方向是恒定的,外部電路負(fù)載對Uab沒有影響。輸出電流I是可變的I的大小和方向由外部電路決定,端電壓Uab是可變的Uab的大小和方向由外部電路決定。第一章電路的基本概念和定律,56,2。實際電流源模型、電流源模型、實際電流源由理想電流

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