電路的基本概念和定律課件

1、電路的基本概念和定律電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)總學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)：64綜合訓(xùn)練：綜合訓(xùn)練：12講課：講課：48課程設(shè)計(jì)：課程設(shè)計(jì)：4快速拉通全書知識點(diǎn)快速拉通全書知識點(diǎn)囊括了多個(gè)知識點(diǎn)的囊括了多個(gè)知識點(diǎn)的綜合型題目的訓(xùn)練，綜合型題目的訓(xùn)練，穿插在一些重要章節(jié)穿插在一些重要章節(jié)后面后面課外完成課外完成考核方式：閉卷考試考核方式：閉卷考試成績構(gòu)成：成績構(gòu)成：平時(shí)平時(shí)20 半期半期20 期末期末60 半期考試時(shí)間：第半期考試時(shí)間：第8周末周末半期考試范圍：半期考試范圍：8-4 一階電路分析一階電路分析/三要素法三要素法電路的基本概念和定律電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)答疑答疑QQ：1009820577姓名：劉娟秀姓名：劉娟秀

2、實(shí)驗(yàn)室：現(xiàn)代光電測控及儀器實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室：現(xiàn)代光電測控及儀器實(shí)驗(yàn)室在研項(xiàng)目：高速掃描儀、多軸工業(yè)機(jī)器人、在研項(xiàng)目：高速掃描儀、多軸工業(yè)機(jī)器人、 三維光學(xué)自動(dòng)檢測系統(tǒng)、大幅面掃描儀、三維光學(xué)自動(dòng)檢測系統(tǒng)、大幅面掃描儀、 PCB外觀機(jī)、外觀機(jī)、PCB檢孔機(jī)檢孔機(jī)地點(diǎn)：沙河校區(qū)地點(diǎn)：沙河校區(qū) 逸夫樓逸夫樓506電路的基本概念和定律電路的基本概念和定律概念：若干個(gè)電器設(shè)備或電子器件按照一定的方式連接起來而形成的電流流通的路徑路徑叫電路電路。實(shí)際電路實(shí)際電路: :日常生活中能實(shí)際見到的，由實(shí)際電子器件日常生活中能實(shí)際見到的，由實(shí)際電子器件或設(shè)備或設(shè)備( (電路元件電路元件) )連接而成的電路連接而成的電路

3、; ; 電原理圖電原理圖: :為了表述方便，為了表述方便，采用不同圖形符號來表示不采用不同圖形符號來表示不同的電氣器件或設(shè)備，這就構(gòu)成了電原理圖同的電氣器件或設(shè)備，這就構(gòu)成了電原理圖; ; 電路模型電路模型: :為分析方便，為分析方便，采用模型化的方法，用抽象的采用模型化的方法，用抽象的理想電路元件理想電路元件及其組合近似地代替實(shí)際的器及其組合近似地代替實(shí)際的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對應(yīng)的電路模型件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對應(yīng)的電路模型; ; 電路的基本概念和定律圖圖11 手電筒電路手電筒電路電路的基本概念和定律(a) 實(shí)際電路實(shí)際電路 (b) 電原理圖電原理圖 (c) 電路模型電路模型電路的

4、基本概念和定律 根據(jù)實(shí)際電路的幾何尺寸根據(jù)實(shí)際電路的幾何尺寸(d)與其工作信號波長與其工作信號波長()的關(guān)系，可以將它們分為兩大類：的關(guān)系，可以將它們分為兩大類： (1)集總參數(shù)電路集總參數(shù)電路：滿足滿足d條件的電路。條件的電路。 (2)分布參數(shù)電路分布參數(shù)電路：不滿足不滿足d0,i0,則真實(shí)方向與參考方向一致則真實(shí)方向與參考方向一致 如果求出如果求出 i0,i0,則真實(shí)方向與參考方向相反則真實(shí)方向與參考方向相反 根據(jù)假定的正方向來計(jì)算根據(jù)假定的正方向來計(jì)算: :舉例說明！舉例說明！電路的基本概念和定律在電路分析中，電路中標(biāo)出的電流方向都是在電路分析中，電路中標(biāo)出的電流方向都是參考參考方向方向

5、。如果沒有方向，自己要設(shè)一個(gè)參考方向，在。如果沒有方向，自己要設(shè)一個(gè)參考方向，在圖上標(biāo)出，按所標(biāo)參考方向進(jìn)行計(jì)算。不設(shè)參考方圖上標(biāo)出，按所標(biāo)參考方向進(jìn)行計(jì)算。不設(shè)參考方向，算出的結(jié)果沒有意義。向，算出的結(jié)果沒有意義。 算得結(jié)果的正負(fù)配合參考方向就可確定真實(shí)算得結(jié)果的正負(fù)配合參考方向就可確定真實(shí)方向，但不必把參考方向改為真實(shí)方向。方向，但不必把參考方向改為真實(shí)方向。 電路的基本概念和定律電壓電壓單位電荷從單位電荷從A A點(diǎn)移到點(diǎn)移到B B點(diǎn)所得到或失去的能量。點(diǎn)所得到或失去的能量。 其中：其中：q 的單位為庫的單位為庫 侖侖 （C C），），W的單位為焦的單位為焦 耳耳(J)(J)，u的單位為伏

6、【特】（的單位為伏【特】（V V）。）。 假定選定某點(diǎn)作為參考點(diǎn)，則假定選定某點(diǎn)作為參考點(diǎn)，則A A點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓稱點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓稱為為A A點(diǎn)的電位，用點(diǎn)的電位，用V VA A表示，同理有表示，同理有V VB B。電路中兩點(diǎn)之間的。電路中兩點(diǎn)之間的電位差，電位差， u uABAB=V=VA A-V-VB B。 dqdwtu)(電路的基本概念和定律實(shí)際方向?qū)嶋H方向電位真正降低的方向。電位真正降低的方向。參考方向參考方向假設(shè)的電位降低的方向。假設(shè)的電位降低的方向。 根據(jù)所假定的參考方向根據(jù)所假定的參考方向( (極性極性) )進(jìn)行計(jì)算進(jìn)行計(jì)算u:u:如果求出的如果求出的U 0U 0，則真實(shí)極性

7、與參考極性一致；，則真實(shí)極性與參考極性一致；如果求出的如果求出的U 0U 0 (或或G 0)時(shí)，時(shí)，p 0，這表明，這表明正電阻總是吸收功率，正電阻總是吸收功率，不可能發(fā)出功率不可能發(fā)出功率。當(dāng)。當(dāng)R0 (或或G0，即電壓源工作在，即電壓源工作在i-u平平面的一、三象限時(shí)，電壓源實(shí)際吸面的一、三象限時(shí)，電壓源實(shí)際吸收功率。收功率。 當(dāng)當(dāng)p0P0，即電流源工作在，即電流源工作在u-i平面的一、三象限時(shí)，電平面的一、三象限時(shí)，電流源實(shí)際吸收功率；流源實(shí)際吸收功率； 當(dāng)當(dāng)p0，即電流源工作在，即電流源工作在u-i平面的二、四象限時(shí)，電平面的二、四象限時(shí)，電流源實(shí)際發(fā)出功率。流源實(shí)際發(fā)出功率。電路的基

8、本概念和定律 獨(dú)立電流源的特點(diǎn)是其獨(dú)立電流源的特點(diǎn)是其電流由其特性確定電流由其特性確定，與電流源在電路中的位置無關(guān)。與電流源在電路中的位置無關(guān)。 獨(dú)立電流源的獨(dú)立電流源的電壓則與其連接的外電路有關(guān)電壓則與其連接的外電路有關(guān)。由其電流和外電路共同確定。由其電流和外電路共同確定。 也就是說也就是說隨著電流源工作狀態(tài)的不同，它既隨著電流源工作狀態(tài)的不同，它既可發(fā)出功率，也可吸收功率可發(fā)出功率，也可吸收功率。 電路的基本概念和定律例例 電路如圖所示。已知電路如圖所示。已知uS1=10V, iS1=1A, iS2=3A, R1=2 , R2=1 。 求電壓源和各電流源發(fā)出的功率。求電壓源和各電流源發(fā)出的

9、功率。 電路的基本概念和定律A2A1A31S2S1iiiV3V)631(V6V)1022(bd2S2cd1S11bduiRuuiRu20W)W(20A2V1011S發(fā)出iupW)9W(9A3V3W)6W(6A1V6S2cd21Sbd1發(fā)出發(fā)出iupiup 電壓源的吸收功率為電壓源的吸收功率為 電流源電流源iS1和和iS2吸收的功率分別為：吸收的功率分別為： 解：解： 根據(jù)根據(jù)KCL求得求得 根據(jù)根據(jù) KVL和和VCR求得：求得： 電路的基本概念和定律兩類約束：兩類約束：拓?fù)浼s束：KCL,KVL只與電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)，而與元件特性無關(guān)。元件約束：VCR只與元件特性有關(guān)，而與電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無關(guān)。 任何

10、集總參數(shù)電路的電壓和電流都必須同時(shí)滿足這兩類約束。 我們今后碰到的電路往往比前面所見到的電我們今后碰到的電路往往比前面所見到的電路要復(fù)雜得多，只有通過列方程來求解，而列方路要復(fù)雜得多，只有通過列方程來求解，而列方程的依據(jù)則是兩類約束。程的依據(jù)則是兩類約束。電路的基本概念和定律 對于具有對于具有b條支路條支路n個(gè)結(jié)點(diǎn)的連通電路，可以列出線性個(gè)結(jié)點(diǎn)的連通電路，可以列出線性無關(guān)的方程為：無關(guān)的方程為： (n1)個(gè)個(gè)KCL方程方程 (b-(n-1)個(gè)個(gè)KVL方程方程 b 個(gè)個(gè)VCR方程方程 2b方程方程 得到以得到以b個(gè)支路電壓和個(gè)支路電壓和b個(gè)支路電流為變量的電路方程個(gè)支路電流為變量的電路方程(簡稱

11、為簡稱為2b方程方程)。這。這2b方程是最原始的電路方程，是分析方程是最原始的電路方程，是分析電路的基本依據(jù)。求解電路的基本依據(jù)。求解2b方程可以得到電路的全部支路電方程可以得到電路的全部支路電壓和支路電流。壓和支路電流。（2b個(gè)變量）個(gè)變量）電路的基本概念和定律對結(jié)點(diǎn)對結(jié)點(diǎn) 列出列出 KCL方程：方程： 0005232141iiiiiii各支路電壓電流采用關(guān)聯(lián)參考各支路電壓電流采用關(guān)聯(lián)參考方向，按順時(shí)針方向繞行一周，方向，按順時(shí)針方向繞行一周，列出列出2個(gè)網(wǎng)孔的個(gè)網(wǎng)孔的 KVL方程：方程： 00352431uuuuuu列出列出b條支路的條支路的VCR方程方程: S25/p>

12、 uuuuiRuiRuiRu該電路是具有該電路是具有5條支路和條支路和4個(gè)個(gè)結(jié)點(diǎn)的連通電路。結(jié)點(diǎn)的連通電路。 下面舉例說明。下面舉例說明。電路的基本概念和定律只列出和需求解變量相關(guān)的只列出和需求解變量相關(guān)的2b方程方程電路的基本概念和定律例例 圖示電路中，已知圖示電路中，已知uS1=2V, uS3=10V, uS6=4V, R2=3 , R4=2 R5=4 。試用觀察法求各支路電壓和支路電流。試用觀察法求各支路電壓和支路電流。 解：根據(jù)電壓源的解：根據(jù)電壓源的VCR得到各電壓源支路的電得到各電壓源支路的電壓：壓：V4V10V26S63S31S1uuuuuu根據(jù)根據(jù) KVL可求可求得：得： V8

13、4VV10V2V64VV10V12V10V26S3S1S5S63S43S1S2uuuuuuuuuu2V10V4V電路的基本概念和定律 根據(jù)歐姆定律求出各電阻支路電流分別為：根據(jù)歐姆定律求出各電阻支路電流分別為： A24V8 A32V6 A43V12555444222RuiRuiRui 根據(jù)根據(jù)KCL求得電壓求得電壓 源支路電流分別為：源支路電流分別為： A5A2A3A9A3A6A6A2A4546413521iiiiiiiii2V10V4V12V6V8V電路的基本概念和定律 電路中各電壓、電流是根據(jù)兩類約束所建立電路方程的電路中各電壓、電流是根據(jù)兩類約束所建立電路方程的解答。解答。但需注意，并非每個(gè)電路但需注意，并非每個(gè)電路(模型模型)的各電壓、電流都存的各電壓、電流都存在惟一解。有些電路可能無解，或有多個(gè)解答。在惟一解。有些電路可能無解，或有多個(gè)解答。 一般來說，當(dāng)電路中含有純電壓源構(gòu)成的回路時(shí)，如一般來說，當(dāng)電路中含有純電壓源構(gòu)成的回路時(shí)，如圖圖(a)所示，這些電壓源的電流解答將不是惟一的；當(dāng)電路