電路的基本概念 定律和分析方法PPT課件

1、一、課程的特點(diǎn) 電子電工技術(shù)是理工科公共的基礎(chǔ)課程，是后續(xù)相關(guān)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。 電子電工技術(shù)范圍廣、內(nèi)容多，是電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的大匯總第1頁/共49頁 學(xué)科發(fā)展異常迅速，它與計(jì)算機(jī)技術(shù)共同成為現(xiàn)代信息社會(huì)的基礎(chǔ)支撐學(xué)科。電子管 晶體管 集成電路 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 基礎(chǔ)技能訓(xùn)練的地位突出。如果說，電工電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)是后續(xù)相關(guān)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，那么電工電子技術(shù)基礎(chǔ)技能訓(xùn)練是掌握專業(yè)技能的重要鋪墊。第2頁/共49頁二、課程學(xué)習(xí)中應(yīng)注意 的幾個(gè)問題 學(xué)習(xí)重點(diǎn)在電路分析方法、電子器件和電機(jī)應(yīng)用上。因此，在理解基本概念，基本原理及基本分析方法的基礎(chǔ)上，盡量避免數(shù)學(xué)推導(dǎo)和繁瑣的數(shù)學(xué)計(jì)算。 本課程教材為合一式教材

2、，基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容編排在一起，突出實(shí)踐教學(xué)。第3頁/共49頁 不提倡死記硬背，提倡提高學(xué)習(xí)效率 考試以基礎(chǔ)知識(shí)、基本概念和基本分析方法的理解為主，題型多樣化，內(nèi)容結(jié)合實(shí)際，與實(shí)操技能相關(guān)。 鼓勵(lì)學(xué)習(xí)電路仿真軟件的應(yīng)用。實(shí)踐證明，本課程中應(yīng)用電路仿真軟件不僅是教學(xué)改革的有益嘗試，也是結(jié)合工程實(shí)際需要的必然。第4頁/共49頁第1章 電路的基本概念、定律和分析方法 學(xué)習(xí)內(nèi)容電路基本物理量電路中電壓、電流的參考方向以及吸收功率和提供功率的概念、電壓源與電流源。在講述基爾霍夫定律的基礎(chǔ)上，介紹了支路電流法、疊加原理、戴維南定理。第5頁/共49頁1.2 電路的主要物理量UsIRU+_E+_1.

3、實(shí)際方向?qū)嶋H方向物理量物理量單單 位位實(shí)際方向?qū)嶋H方向 - - E + +電流電流 IA, kA,mA,AA, kA,mA,A正電荷定向移動(dòng)的方向正電荷定向移動(dòng)的方向電壓電壓 UV, kV,mV,VV, kV,mV,V 電場(chǎng)力作用電場(chǎng)力作用, ,電位降落的方向電位降落的方向電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì) EV, kV,mV,VV, kV,mV,V 電源力作用電源力作用, ,電位升高的方向電位升高的方向+ + I - -+ + U - -第6頁/共49頁分析計(jì)算電路時(shí)，人為任意設(shè)定的電量方向分析計(jì)算電路時(shí)，人為任意設(shè)定的電量方向2. 參考方向（假設(shè)方向、正方向）參考方向（假設(shè)方向、正方向）I= 5AIRab= 5

4、A例Rab注意注意：引入?yún)⒖挤较蚝?，物理量為代?shù)量引入?yún)⒖挤较蚝螅锢砹繛榇鷶?shù)量 若計(jì)算結(jié)果為正若計(jì)算結(jié)果為正(I 0)，則實(shí)際方向與參考方向則實(shí)際方向與參考方向一致；若計(jì)算結(jié)果為負(fù)若計(jì)算結(jié)果為負(fù)(I0)，則實(shí)際方向與參考方向相反。則實(shí)際方向與參考方向相反。電流方向電流方向a b？電流方向電流方向b a？第7頁/共49頁I參考方向的表示方法參考方向的表示方法參考極性參考極性abUab 雙下標(biāo)雙下標(biāo)箭箭 標(biāo)標(biāo)_+USabR參考方向的作用參考方向的作用.便于列寫電路方程便于列寫電路方程關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向.便于確定實(shí)際方向便于確定實(shí)際方向關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向 U與與 I 的方向一致的方向一

5、致 +_IUabR_IUabR+非關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向 U與與 I 的方向相反的方向相反 U = I RU = -I R第8頁/共49頁第9頁/共49頁第10頁/共49頁電功率的正負(fù)電功率的正負(fù)(1)概念概念：(2)公式公式：關(guān)聯(lián)時(shí)關(guān)聯(lián)時(shí)：IU+P = U I非關(guān)聯(lián)時(shí)非關(guān)聯(lián)時(shí)：IU+P = -U I負(fù)載消耗（吸收）的功率；負(fù)載消耗（吸收）的功率；電源產(chǎn)生（提供）的功率。電源產(chǎn)生（提供）的功率。吸收（取用）功率，元件為負(fù)載吸收（取用）功率，元件為負(fù)載發(fā)出（產(chǎn)生）功率，元件為電源發(fā)出（產(chǎn)生）功率，元件為電源若若 P 0若若 P 0(3)功率的正負(fù)功率的正負(fù)：第11頁/共49頁第12頁/共49

6、頁第13頁/共49頁1.3 電壓源與電流源的等效變換1. 理想電壓源和理想電流源理想電壓源和理想電流源理想電壓源（恒壓源）理想電壓源（恒壓源）: RO= 0 時(shí)的電壓源時(shí)的電壓源.特點(diǎn)特點(diǎn):（ 1）輸出電）輸出電 壓壓 U 不變，即不變，即 Uab US ； （2）電源中的電流）電源中的電流 I 由外電路決定。由外電路決定。外特性外特性U = f (I)oIUUSIUS+_abURL第14頁/共49頁理想電流源理想電流源（恒流源（恒流源): RO= 時(shí)的電流源時(shí)的電流源. 特點(diǎn)特點(diǎn)：（1）輸出電流）輸出電流 I 不變，不變，即即 I IS 外外特特性性（2）輸出電壓）輸出電壓U由外電路決定由外

7、電路決定。abIUIsRLIUabISo第15頁/共49頁等效互換的條件：對(duì)外的電壓電流相等。等效互換的條件：對(duì)外的電壓電流相等。I = IUab = Uab即：即：IRO+-USbaUabUabISabIRO第16頁/共49頁oooRRRUISs oooRRRIUsS aUS+-bIUabRO電壓源電壓源電流源電流源UabRoIsabI 等效互換公式等效互換公式第17頁/共49頁+等效變換的注意事項(xiàng)等效變換的注意事項(xiàng)(1) 兩電路兩電路對(duì)外等效對(duì)外等效，外特性一致。，外特性一致。(2) 兩兩內(nèi)阻相等內(nèi)阻相等（Ro =Ro），所接位置不同。），所接位置不同。(3) IS流出端流出端對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)US

8、的正極的正極“+” 。 +aUSbIRo(Ro 、Ro不一定必須是電源的內(nèi)阻。不一定必須是電源的內(nèi)阻。)ISaRobI第18頁/共49頁（4）兩電路的內(nèi)部不等效，其內(nèi)阻）兩電路的內(nèi)部不等效，其內(nèi)阻 的壓降和內(nèi)阻的損耗一般不相等。的壓降和內(nèi)阻的損耗一般不相等。（5）恒壓源和恒流源不能等效互換）恒壓源和恒流源不能等效互換abIUabIsaUS +bI第19頁/共49頁第20頁/共49頁1.5 基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律(KCL)應(yīng)用于結(jié)點(diǎn)應(yīng)用于結(jié)點(diǎn)基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL)應(yīng)用于回路應(yīng)用于回路名詞注釋：名詞注釋：結(jié)點(diǎn)：結(jié)點(diǎn)：三個(gè)或三個(gè)以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)三個(gè)或三個(gè)以上

9、支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)支路：支路：電路中每一個(gè)分支電路中每一個(gè)分支回路：回路：電路中任一閉合路徑電路中任一閉合路徑網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：?jiǎn)慰谆芈穯慰谆芈返?1頁/共49頁1.5.1 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律(KCL)I1I2I3I44231IIII 定律的定律的依據(jù)依據(jù)：電荷守恒電荷守恒、電流的連續(xù)性、電流的連續(xù)性或或：04231 IIII1.定律內(nèi)容定律內(nèi)容對(duì)任何結(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，對(duì)任何結(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，出出入入II I =0或或：流入取正號(hào)，流出取負(fù)號(hào)。流入取正號(hào)，流出取負(fù)號(hào)。例例流入流入流出流出第22頁/共49頁1.2.2 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL) 在任一瞬間，沿任意閉合回路循行方

10、向繞行一周，在任一瞬間，沿任意閉合回路循行方向繞行一周，例如：例如： 回路回路 a-d-c-a33435544RIEERIRI 電位升電位升電位降電位降或：或：0 U或：或：033435544 RIEERIRI1.定律內(nèi)容定律內(nèi)容降降升升UU I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-升取正號(hào)升取正號(hào)降取負(fù)號(hào)降取負(fù)號(hào)第23頁/共49頁第24頁/共49頁1.6 電路的基本分析方法第25頁/共49頁支路電流法小結(jié)支路電流法小結(jié)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：支路電流法是電路分析中最基本的支路電流法是電路分析中最基本的 方法之一。只要根據(jù)方法之一。只要根據(jù)基爾霍夫定律基爾霍夫定律 列方程，

11、就能得出結(jié)果。列方程，就能得出結(jié)果。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：電路中支路數(shù)多時(shí)，所需方程的個(gè)電路中支路數(shù)多時(shí)，所需方程的個(gè) 數(shù)較多，求解顯得十分繁瑣數(shù)較多，求解顯得十分繁瑣 。支路數(shù)支路數(shù) B=4須列須列4個(gè)方程式個(gè)方程式ab第26頁/共49頁2. 疊加定理第27頁/共49頁第28頁/共49頁疊加定理的幾點(diǎn)注意疊加定理的幾點(diǎn)注意1. 疊加定理只適用于疊加定理只適用于線性電路線性電路（電路參數(shù)不隨電壓、（電路參數(shù)不隨電壓、 電流的變化而改變）。電流的變化而改變）。 3. 解題時(shí)要標(biāo)明各支路電流、電壓的正方向。原電解題時(shí)要標(biāo)明各支路電流、電壓的正方向。原電 路中各電壓、電流的最后結(jié)果是各分電壓、分電路中各電壓、

12、電流的最后結(jié)果是各分電壓、分電 流的代數(shù)和。流的代數(shù)和。=+第29頁/共49頁4. 疊加原理只能用于電壓或電流的計(jì)算，不能用來求功率。如：疊加原理只能用于電壓或電流的計(jì)算，不能用來求功率。如：5. 運(yùn)用疊加定理時(shí)也可以把電源分組求解，每個(gè)分運(yùn)用疊加定理時(shí)也可以把電源分組求解，每個(gè)分 電路的電源個(gè)數(shù)可能不止一個(gè)。電路的電源個(gè)數(shù)可能不止一個(gè)。 333 III 設(shè)：設(shè)：32332332333233)()()(RIRIRIIRIP 則：則：I3R3=+第30頁/共49頁1. 定理內(nèi)容定理內(nèi)容 任意一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)對(duì)外都可等任意一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)對(duì)外都可等效為等效電壓源。效為等效電壓源。UoRo+

13、_RL戴維寧等效電路戴維寧等效電路ABU+-IRL有源有源二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)ABU+-I有源二端網(wǎng)絡(luò)有源二端網(wǎng)絡(luò)3.戴維南定理第31頁/共49頁 有源二端網(wǎng)絡(luò)去源后端口的等效電阻有源二端網(wǎng)絡(luò)去源后端口的等效電阻Ro等于等效電壓源的內(nèi)阻（去源方法：等于等效電壓源的內(nèi)阻（去源方法：恒壓源短接，恒流源開路。）恒壓源短接，恒流源開路。） 有源二端網(wǎng)絡(luò)端口的開路有源二端網(wǎng)絡(luò)端口的開路電壓電壓Uo 等于等效電壓源的電動(dòng)等于等效電壓源的電動(dòng)勢(shì)勢(shì)有源有源二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)oUAB開路求電壓開路求電壓UooR 無源無源二端二端網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)AB去源求內(nèi)阻去源求內(nèi)阻Ro第32頁/共49頁第33頁/共49頁第34頁/共49頁 謝謝！第35頁/共49頁第2章 正弦交流電路 主要內(nèi)容正弦交流電三要素及有效值的表示方法正弦交流電路的相量計(jì)算方法正弦交流電的瞬時(shí)功率、有功功率、無功功率、視在功率及功率因數(shù)的概念串聯(lián)諧振的條件和特點(diǎn)三相交流電路電壓、電流及功率的計(jì)算方法第3