第一章電路的基本概念和定律ppt課件

1、第一章第一章 電路的根本概念和定律電路的根本概念和定律第一節(jié)第一節(jié) 電路及電路模型電路及電路模型 第二節(jié)第二節(jié) 電路的物理量電路的物理量第三節(jié)第三節(jié) 電阻元件電阻元件第四節(jié)第四節(jié) 電容元件電容元件第五節(jié)第五節(jié) 電感元件電感元件 第六節(jié)第六節(jié) 電壓源和電流源電壓源和電流源 第七節(jié)第七節(jié) 受控電源受控電源 第八節(jié)第八節(jié) 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 第一章小結(jié)第一章小結(jié) 第一節(jié)第一節(jié) 電路及電路模型電路及電路模型一、電路的組成和作用一、電路的組成和作用電路：由假設(shè)干電氣設(shè)備或器件按照一定方式銜電路：由假設(shè)干電氣設(shè)備或器件按照一定方式銜接起來而構(gòu)成的電流通路。接起來而構(gòu)成的電流通路。 電路的分類按功能分

2、：電路的分類按功能分： 傳輸和轉(zhuǎn)換電能的電路傳輸和轉(zhuǎn)換電能的電路 傳送和處置信號的電路傳送和處置信號的電路傳輸和轉(zhuǎn)換電能的電路組成傳輸和轉(zhuǎn)換電能的電路組成電源：提供電能的設(shè)備。電源：提供電能的設(shè)備。 其他方式的能量其他方式的能量電能電能 負載：取用電能的設(shè)備。負載：取用電能的設(shè)備。 電能電能其他方式的能量其他方式的能量 中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié) ：銜接于電源和負載：銜接于電源和負載之間的部分，傳輸和分配電之間的部分，傳輸和分配電能的設(shè)備。能的設(shè)備。電力系統(tǒng)的表示圖 發(fā)電機電燈、電動機等輸電線路、變壓器、開關(guān)等 傳送和處置信號的電路組成傳送和處置信號的電路組成信號源：提供電信號的設(shè)備。信號源：提供電信號

3、的設(shè)備。 其他方式的信號其他方式的信號電信號電信號 負載：接受和轉(zhuǎn)換電信號的設(shè)備。負載：接受和轉(zhuǎn)換電信號的設(shè)備。 電信號電信號其他方式的信號其他方式的信號中間環(huán)節(jié)：銜接于信號源與負載之間，中間環(huán)節(jié)：銜接于信號源與負載之間，用以傳送和處置電信號的設(shè)備。用以傳送和處置電信號的設(shè)備。二、二、 電路模型與電路圖電路模型與電路圖u 電路模型：用理想電路元件或理想電路元件的組合來模擬實踐電路電路模型：用理想電路元件或理想電路元件的組合來模擬實踐電路中的電氣設(shè)備和器件，從而得到一個由理想電路元件組成的電路，中的電氣設(shè)備和器件，從而得到一個由理想電路元件組成的電路，稱為對應(yīng)的實踐電路的電路模型。稱為對應(yīng)的實踐

4、電路的電路模型。u 理想電路元件：具有某種確定的電磁性質(zhì)，其特點可以用數(shù)學(xué)的手理想電路元件：具有某種確定的電磁性質(zhì)，其特點可以用數(shù)學(xué)的手段來準確地定義的根本模型，稱為電路元件。段來準確地定義的根本模型，稱為電路元件。 實踐電路與電路模型 常用理想電路元件： 電阻元件 、電容元件、電感元件、電壓源、電流源白熾燈 電阻性電路元件 電阻元件第二節(jié)第二節(jié) 電路的物理量電路的物理量一、電壓和電位一、電壓和電位1.電壓的定義電壓的定義電壓：單位正電荷在電場中從電壓：單位正電荷在電場中從a點移到點移到b點時電場力所作點時電場力所作的功，稱為的功，稱為a、b兩點間的電壓。兩點間的電壓。 單位【單位【SI】伏特

5、，】伏特，V 千伏千伏kV、毫伏、毫伏 mV、微伏、微伏 Vdqdwababu電壓、電流、電動勢、電功率、電能、電荷和磁鏈電壓、電流、電動勢、電功率、電能、電荷和磁鏈中文名稱符號因數(shù)中文名稱符號因數(shù)中文名稱符號因數(shù)中文名稱符號因數(shù)堯它Y1024吉咖G109分d101皮可p1012澤它Z1021兆M106厘c102飛母托f1015艾可薩E1018千k103毫m103阿托1018拍它P1015百h102微106仄普托z1021太拉T1012十da101納諾n109幺科托y1024電電 氣氣 量量 常常 用用 詞詞 頭頭2. 電位的定義電位的定義u電位：電場中某點與參考點之間的電壓。電場中某一電位：

6、電場中某點與參考點之間的電壓。電場中某一點的電位等于單位正電荷從該點移到參考點時電場力所點的電位等于單位正電荷從該點移到參考點時電場力所作的功。作的功。 dqduvaaoa0w單位與電壓一樣電位是一個相對量電位是一個相對量 參考點的電位為零。 參考點的選擇，原那么上是恣意的。 電位的大小決議于電場的性質(zhì)、給定點的位置及參考點的選擇。 參考點選擇不同，電場中各點的電位將有不同的數(shù)值。正電荷，ao b電場力所作功為boaoobaoabwdwdwdwdwda、b兩點間的電壓 baboaoababvvdqwddqwddqwdu電場中恣意兩點間的電壓等于這兩點的電位之差。電壓又稱電位差電壓又稱電位差3.

7、電壓與電位的關(guān)系電壓與電位的關(guān)系4.電壓的實踐方向和參考方向電壓的實踐方向和參考方向正電荷，ab，電場力作正功0baabU正電荷，ab，電場力作負功0baabU電壓是代數(shù)量電壓是代數(shù)量 電壓方向的習(xí)慣規(guī)定：高電位點 低電位點 “極性 “極性 電壓的實踐方向往往無法在電路圖上確切地標出 引入“參考方向參考方向：人為選定的物理量方向。商定： 物理量的實踐方向與所選定的方向一樣，其值為正 實踐方向與所選定的方向相反，其值為負電壓參考方向的表示方法電壓參考方向的表示方法 1用“、“參考極性表示 “+極表示假定的高電位點 “極表示假定的低電位點 “+極 “極2用箭頭表示 箭頭指向：“+極 “極3用雙下標

8、表示 Uab表示參考方向為從a指向b?！皡⒖挤较虻牧私獗揪眄氈獏⒖挤较虻牧私獗揪眄氈?物理量的實踐方向是確定的、客觀存在的，而參考方向是恣意選定的，它本身并不反映電路中的真實物理情況；2物理量數(shù)值的正負及表示假設(shè)干物理量之間關(guān)系的方程式都是相對一定的參考方向而言的，脫離參考方向，它們就失去了意義。二、電流二、電流1.電流的含義電流的含義電流：電荷有規(guī)那么的定向運動。電流：電荷有規(guī)那么的定向運動。電流的產(chǎn)生 產(chǎn)生繼續(xù)電流傳導(dǎo)電流的條件：存在由導(dǎo)體構(gòu)成的閉合回路電路中存在電源超導(dǎo)體例外u電流強度：單位時間內(nèi)經(jīng)過導(dǎo)體任一橫截面的電量，簡稱電流。電流強度：單位時間內(nèi)經(jīng)過導(dǎo)體任一橫截面的電量，簡稱電流。

9、dtdqi 電流的含義物理景象 “電荷定向運動 物理量 “電流強度 單位SI：安培，簡稱安，A 千安(kA)、 毫安(mA)、 微安(A ) 2.電流的實踐方向和參考方向電流的實踐方向和參考方向 電流是標量電流方向的習(xí)慣規(guī)定： 正電荷定向運動的方向； 負電荷定向運動方向的相反方向。負載處的電流方向：高電位處負載處的電流方向：高電位處 低電位處低電位處電源內(nèi)部電流方向：低電位端電源內(nèi)部電流方向：低電位端 高電位端高電位端 直流電路電流的參考方向 1用箭頭表示 2用雙下標表示電流參考方向的表示方法 電流數(shù)值的正負取決于參考方向的選擇 實踐方向與其參考方向一致：電流為正值 相反：電流為負值 電流數(shù)值

10、的正負反映著電流的實踐方向與其參考方向之間的關(guān)系 電流為正值：電流的實踐方向與參考方向一樣 電流為負值，電流的實踐方向與參考方向相反電流的數(shù)值與其方向之間的關(guān)系電流的數(shù)值與其方向之間的關(guān)系 電流的參考方向 關(guān)聯(lián)參考方向和非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向和非關(guān)聯(lián)參考方向 u 二端電路：具有兩個引出端鈕的電路稱為二端電路，也稱二端網(wǎng)二端電路：具有兩個引出端鈕的電路稱為二端電路，也稱二端網(wǎng)絡(luò)、一端口網(wǎng)絡(luò)。絡(luò)、一端口網(wǎng)絡(luò)。端口電壓u端口電流i關(guān)聯(lián)參考方向與非關(guān)聯(lián)參考方向 關(guān)聯(lián)參考方向：電壓和電流的參考方向一致關(guān)聯(lián)參考方向：電壓和電流的參考方向一致非關(guān)聯(lián)參考方向：電壓和電流的參考方向不一致非關(guān)聯(lián)參考方向：電壓

11、和電流的參考方向不一致 三、電動勢三、電動勢1.電動勢的定義電動勢的定義電動勢：將單位正電荷從電源負極經(jīng)電源內(nèi)部移到電源正極時非靜電動勢：將單位正電荷從電源負極經(jīng)電源內(nèi)部移到電源正極時非靜電力所作的功。電力所作的功。 dqwde 標量單位：伏特V 2.電動勢的實踐方向和參考方向電動勢的實踐方向和參考方向電動勢方向的習(xí)慣規(guī)定：在電源內(nèi)部自電源的負極 正極 低電位端高電位端電動勢參考方向的表示方法：1用參考極性表示：“極表示假定的高電位端 “極表示假定的低電位端2用箭頭表示：箭頭指向是從參考極性的“極指向“極3用雙下標表示：eab表示參考方向是從a指向b。電動勢參考方向的表示方法 交交 流流 電電

12、 大小和方向均不隨時間變化的電壓、電流、電動勢 恒定電壓、恒定電流、恒定電動勢 直流電壓、直流電流、直流電動勢 大小或方向隨時間而變的電壓、電流、電動勢 時變電壓、時變電流、時變電動勢 大小和方向隨時間作周期性變化的電壓、電流、電動勢 周期電壓、周期電流、周期電動勢 在一個周期內(nèi)平均值為零的周期電壓、周期電流、周期電動勢 交流電壓、交流電流、交流電動勢交流電交流電四、電功率四、電功率二端電路兩端外加電壓建立電場 構(gòu)成電流 電功 u電功率：電場力在單位時間內(nèi)對運動電荷所作的功。電功率：電場力在單位時間內(nèi)對運動電荷所作的功。dtwdp 電功率就是電能對時間的變化率。單位：瓦特，簡稱瓦，W 二端網(wǎng)絡(luò)

13、的功率二端網(wǎng)絡(luò)的功率 在關(guān)聯(lián)參考方向下，二端網(wǎng)絡(luò)所吸收的瞬時功率為uidtdqudtwdp對于直流網(wǎng)絡(luò)有UIp 二端網(wǎng)絡(luò)的瞬時功率等于網(wǎng)絡(luò)端口電壓的瞬時值與端口電流的瞬時值的乘積。二端網(wǎng)絡(luò)功率的吸收與發(fā)出二端網(wǎng)絡(luò)功率的吸收與發(fā)出 當(dāng)二端網(wǎng)絡(luò)端口電壓和端口電流的實踐方向一致時，該網(wǎng)絡(luò)吸收功率。 當(dāng)二端網(wǎng)絡(luò)端口電壓和端口電流的實踐方向相反時，該網(wǎng)絡(luò)發(fā)出功率。 當(dāng)u和i取關(guān)聯(lián)參考方向 吸收功率 p0：實踐吸收功率 p0：實踐發(fā)出功率 當(dāng)u和i取非關(guān)聯(lián)參考方向 發(fā)出功率 p0：實踐發(fā)出功率 p0：實踐吸收功率 【例【例 11】 二端網(wǎng)絡(luò)的端口電壓和端口電流的參考方向以及它們的取值如下二端網(wǎng)絡(luò)的端口電壓

14、和端口電流的參考方向以及它們的取值如下圖，試求它們的功率，并判別它們是吸收功率，還是發(fā)出功率。圖，試求它們的功率，并判別它們是吸收功率，還是發(fā)出功率。解解 圖圖a由于由于u和和i取關(guān)聯(lián)參考方向，且取關(guān)聯(lián)參考方向，且所以該網(wǎng)絡(luò)發(fā)出功率所以該網(wǎng)絡(luò)發(fā)出功率2.2kW；圖圖b由于由于u和和i取關(guān)聯(lián)參考方向，且取關(guān)聯(lián)參考方向，且所以該網(wǎng)絡(luò)吸收功率所以該網(wǎng)絡(luò)吸收功率1.9kW；圖圖c由于由于u和和i取非關(guān)聯(lián)參考方向，且取非關(guān)聯(lián)參考方向，且所以該網(wǎng)絡(luò)發(fā)出功率所以該網(wǎng)絡(luò)發(fā)出功率3.3kW；圖圖d由于由于u和和i取非關(guān)聯(lián)參考方向，且取非關(guān)聯(lián)參考方向，且所以該網(wǎng)絡(luò)吸收功率所以該網(wǎng)絡(luò)吸收功率7.6kW。 WWWiu

15、pk2 . 22200)10(2200 uipWWWiupk9 . 11900)5()380(0 uipWWWiupk3 . 33300152200 uipWWWiupk6 . 7760020)380(0 uip五、電能五、電能u電能：電場所具有的能量。電能：電場所具有的能量。21ttpdtW直流電路在時間T內(nèi)吸收或發(fā)出的電能為TUITpWt1t2期間內(nèi)所吸收或發(fā)出的電能 單位：焦耳，簡稱焦，J； 千瓦小時kWh，俗稱“度。第三節(jié)第三節(jié) 電阻元件電阻元件一、電阻元件的定義一、電阻元件的定義電阻元件：在恣意時辰，其電壓與電流之間的關(guān)系可以電阻元件：在恣意時辰，其電壓與電流之間的關(guān)系可以由平面上的

16、一條曲線來確定的二端元件。由平面上的一條曲線來確定的二端元件。 線性電阻元件的圖形符號及其伏安特性曲線 線性電阻元件：電壓與電流之間的關(guān)系曲線在一切時間都是平面上線性電阻元件：電壓與電流之間的關(guān)系曲線在一切時間都是平面上的一條經(jīng)過原點的直線的電阻元件。的一條經(jīng)過原點的直線的電阻元件。非線性電阻元件：電壓與電流之間是非線性關(guān)系曲線的電阻元件。非線性電阻元件：電壓與電流之間是非線性關(guān)系曲線的電阻元件。非線性電阻元件的伏安特性曲線及圖形符號 二、電阻元件的伏安關(guān)系二、電阻元件的伏安關(guān)系u 伏安關(guān)系：電路元件的電壓與電流之間的關(guān)系，又稱伏安特性。伏安關(guān)系：電路元件的電壓與電流之間的關(guān)系，又稱伏安特性。

17、u 伏安特性曲線：表示伏安關(guān)系的函數(shù)曲線。伏安特性曲線：表示伏安關(guān)系的函數(shù)曲線。u u 當(dāng)當(dāng)u和和i取關(guān)聯(lián)參考方向取關(guān)聯(lián)參考方向iRu uGi 或R：電阻元件的電阻，正實常數(shù) 單位：歐姆，歐，千歐k，兆歐M G：電阻元件的電導(dǎo)，正實常數(shù) 單位：西門子，西，SRG1電壓和電流取非關(guān)聯(lián)參考方向 GuiiRu或線性電阻元件的圖形符號及其伏安特性曲線 三、電阻元件的功率三、電阻元件的功率 電壓和電流取關(guān)聯(lián)參考方向222GuRuRiuipR和G是正實常數(shù)線性電阻元件是一個耗能元件21212122ttttttdtRudtRipdtWTRUTRIUITPTW22t1t2期間內(nèi)吸收的電能 直流電路，T時間內(nèi)吸

18、收的電能 功率p恒為非負數(shù)第四節(jié)第四節(jié) 電容元件電容元件u 電容器：由兩個彼此接近、相互絕緣的導(dǎo)體構(gòu)成的，可以儲存電荷和電容器：由兩個彼此接近、相互絕緣的導(dǎo)體構(gòu)成的，可以儲存電荷和電場能量的電路器件。電場能量的電路器件。u 最簡單的電容器最簡單的電容器 平行板電容器平行板電容器u 電容器是一種可以儲存電荷和電場能量的器件。電容器是一種可以儲存電荷和電場能量的器件。u 電容：電容器任一極板上所儲存的電荷量電容：電容器任一極板上所儲存的電荷量q絕對值與兩極板間的絕對值與兩極板間的電壓電壓u絕對值的比值。絕對值的比值。cuqc 單位：法拉，簡稱法，F(xiàn) 千法kF、兆法MF、微法F、皮法pF 一、電容器

19、的電容一、電容器的電容 平行板電容器的電容平行板電容器的電容 ：絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)，單位為法/米F/m，它是表征絕緣介質(zhì)特性的物理量，它的大小是由絕緣介質(zhì)的性質(zhì)決議的；S：兩塊極板的正對面積；d：兩極板內(nèi)外表間的間隔。影響電容器電容大小的要素：電容器極板的外形、尺寸、相對位置和極板間所充有的絕緣介質(zhì)的性質(zhì)。對于絕緣介質(zhì)為各向同性的線性介質(zhì)的電容器而言，當(dāng)其極板的幾何外形、尺寸和相對位置確定時，其電容C是個正實常數(shù)。 dSc二、電容元件的定義二、電容元件的定義u 電容元件：在任一時辰所儲存電荷電容元件：在任一時辰所儲存電荷q與其端電壓與其端電壓u之間的關(guān)系可以用之間的關(guān)系可以用qu平面上的一條曲

20、線來確定的二端元件。平面上的一條曲線來確定的二端元件。 u 線性電容元件：所儲存的電荷線性電容元件：所儲存的電荷q與端電壓與端電壓u之間的關(guān)系曲線在一切時之間的關(guān)系曲線在一切時間內(nèi)均為間內(nèi)均為qu平面上的一條經(jīng)過原點的直線的電容元件。平面上的一條經(jīng)過原點的直線的電容元件。線性電容元件的圖形符號及特性曲線 cuq C：電容元件的電容。對于線性電容元件，C是一個正實常數(shù)。 非線性電容元件非線性電容元件u非線性電容元件：所儲存的電荷非線性電容元件：所儲存的電荷q與端電壓與端電壓u之間的關(guān)之間的關(guān)系曲線是非線性的電容元件。系曲線是非線性的電容元件。非線性電容元件的特性曲線 a變?nèi)荻O管的特性曲線b非線

21、性平行板電容器的特性曲線c Mos電容器的特性曲線三、電容元件的伏安關(guān)系三、電容元件的伏安關(guān)系u和i的參考方向一致dtducdtcuddtdqi)(u和i的參考方向不一致dtduci某一時辰電容元件的i與該時辰電容元件u的變化率成正比。電容元件是一個動態(tài)元件，在直流電路中，電容元件相當(dāng)于開路。電容元件是一種“記憶元件。tidcu1四、電容元件的儲能四、電容元件的儲能u和i關(guān)聯(lián)參考方向，從外電路吸收的功率 dtducuuip)(21)(2122)()(cutcuuducddducupdWttuutt =，u()0時，在恣意時辰t儲存的電場能量 )(21w2tcu電容元件在恣意時辰所儲存的電場能量

22、與該時辰其端電壓的平方成正比。 t時辰電容元件所儲存電場能量 五、電容元件的串聯(lián)和并聯(lián)五、電容元件的串聯(lián)和并聯(lián)u 電容元件的串聯(lián)：假設(shè)干個電容元件依次一個接一個地銜接起來，電容元件的串聯(lián)：假設(shè)干個電容元件依次一個接一個地銜接起來，構(gòu)成一條支路的銜接方式。構(gòu)成一條支路的銜接方式。 電容元件的串聯(lián)1.電容元件的串聯(lián)電容元件的串聯(lián)電容元件串聯(lián)電路的特點電容元件串聯(lián)電路的特點1電容元件串聯(lián)電路中各電容所帶電量相等。 2電容元件串聯(lián)電路的等效電容的倒數(shù)等于各個串聯(lián)電容元件電容的倒數(shù)之和。n21C1C1C1C1)111(2121nnCCCquuuuCqu q1= q2 = =qn = q電容元件串聯(lián)電路的

23、特點電容元件串聯(lián)電路的特點3電容元件串聯(lián)電路中各電容元件的電壓與其電容成反比。CquCquCquCqunn,2211nnCCCuuu1:1:1:2121uCCukk兩個電容元件串聯(lián) 2121CCCCCuCCCuCCu21211uCCCuCCu211222.電容元件的并聯(lián)電容元件的并聯(lián)u 電容元件的并聯(lián)：假設(shè)干個電容元件的兩端分別銜接在一同，構(gòu)電容元件的并聯(lián)：假設(shè)干個電容元件的兩端分別銜接在一同，構(gòu)成兩個公共節(jié)點和多條支路的銜接方式。成兩個公共節(jié)點和多條支路的銜接方式。電容元件并聯(lián)電路的特點1電容元件并聯(lián)電路中各電容元件的電量與其電容成正比。uuuun21uCquCquCqnn,2211nnCC

24、Cqqq:2121電容元件并聯(lián)電路的特點電容元件并聯(lián)電路的特點2電容器元件并聯(lián)電路的等效電容等于各個并聯(lián)電容元件的電容之和。uCCCqqqnn)(2121Cuq nqqqq21nCCCC21假設(shè)干個電容元件并聯(lián)電路可以用一個電容元件來等效替代。【例【例12】 圖圖a所示電容元件的電壓為三角波，如圖所示電容元件的電壓為三角波，如圖b所示，試所示，試求：求：1電容元件的電流，并給出其波形；電容元件的電流，并給出其波形；2電容元件儲能的最大值。電容元件儲能的最大值。 AAdtduCisVsVdtdusmt21021010102105 . 01005 . 005653期間在解AAdtduCiVVVdt

25、dumtm210)2(1010s102s101200s10)5 . 05 . 1 (100100s5 . 1s5 . 056533期間在例例12續(xù)續(xù)根據(jù)所求得各時間段的電流，作出電流波形如圖c所示。2從電壓波形圖中可以看出電壓的最大值為AAdtduCiVVdtdumtm21021010s102s10)5 . 12()100(0s2s5 . 15653期間在Vu100max所以電容元件儲能的最大值為JJCuW2262maxmax10510010102121【例【例13】 以下圖所示電路中，以下圖所示電路中，C1C2C33F，各電容元件，各電容元件的耐壓均為的耐壓均為250V，各電容元件均未曾充過

26、電。試求：，各電容元件均未曾充過電。試求：1在電路端在電路端口加上口加上U180V的直流電壓后，各電容元件的電壓；的直流電壓后，各電容元件的電壓；2電路端口電路端口電壓最大不能超越多少？電壓最大不能超越多少？解解 1C1與與C3并聯(lián)的等效電容為并聯(lián)的等效電容為FFCCC6)33(3223二端電路的等效電容為 FFCCCCC26363231231各電容元件的電壓為 V60V180633UCCCUUV120V180636UCCCU231132231231例例13續(xù)續(xù)2由于C1C23 ，所以U1U23 U2 ，要保證電容元件都不被擊穿，應(yīng)保證U1不超越250V。當(dāng)U1 250V時，有VVUCCU12

27、525063123123電路的端口電壓為VVUUU375)125250(231所以，電路端口電壓不能超越375V。第五節(jié)第五節(jié) 電感元件電感元件一、電感線圈的自感系數(shù)和自感電壓一、電感線圈的自感系數(shù)和自感電壓電感線圈的自感 u電感線圈：用導(dǎo)線繞制成一定外形的線圈，電感線圈：用導(dǎo)線繞制成一定外形的線圈，使之具有一定的電感量，或稱為電感器。使之具有一定的電感量，或稱為電感器。u自感磁通自感磁通：經(jīng)過線圈本身的磁通：經(jīng)過線圈本身的磁通u自感磁鏈自感磁鏈：經(jīng)過線圈本身的磁鏈：經(jīng)過線圈本身的磁鏈u NiLu自感系數(shù)自感系數(shù)L：在：在的參考方向與的參考方向與i的參考方向符合右手螺旋定那么的情的參考方向符合

28、右手螺旋定那么的情況下，自感磁鏈與線圈中的電流之比，簡稱自感。況下，自感磁鏈與線圈中的電流之比，簡稱自感。單位：亨利，簡稱亨，H。 毫亨(mH)、微亨H 1.自感系數(shù)自感系數(shù)線圈自感的影響要素線圈自感的影響要素l：螺線管的長度S：螺線管的截面積N：線圈匝數(shù)：螺線管內(nèi)所充資料磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率2NlsL線圈自感的影響要素：線圈的幾何外形、尺寸、匝數(shù)及線圈周圍的磁介質(zhì)的性質(zhì)。當(dāng)線圈的外形、尺寸、匝數(shù)均固定時，假設(shè)線圈內(nèi)部的磁介質(zhì)為各向同性的線性資料，那么線圈的自感為一正實常數(shù)。 長直密繞螺線管自感的計算公式2.自感電壓自感電壓u 自感電動勢：當(dāng)線圈中的電流自感電動勢：當(dāng)線圈中的電流i變化時，電流變化時

29、，電流i所產(chǎn)生的磁通所產(chǎn)生的磁通將將隨之而變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。隨之而變化，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。u 自感景象：由于線圈中電流變化而在線圈本身中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢自感景象：由于線圈中電流變化而在線圈本身中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的景象。的景象。u 自感電壓：線圈中電流變化而在線圈兩端產(chǎn)生的電壓。自感電壓：線圈中電流變化而在線圈兩端產(chǎn)生的電壓。dtdeudtdeu和e的參考方向與的參考方向符合右手螺旋定那么 u和e的參考方向與i的參考方向一致自感L為定值dtdiLdtdedtdiLu 自感電壓自感電壓u和e的參考方向與的參考方向不符合右手螺旋定那么 u和e的參考方向與i的參考方向不一致自感L為定值d

30、tdudtde,dtdiLudtdiLe,二、電感元件的定義二、電感元件的定義u 電感元件：在恣意時辰，磁鏈電感元件：在恣意時辰，磁鏈與電流與電流i之間的關(guān)系可以用之間的關(guān)系可以用 i平面上平面上的一條曲線來確定的二端元件。的一條曲線來確定的二端元件。(a)電感元件的普通圖形符號 (b)線性電感元件的與i的關(guān)系曲線(c)非線性電感元件的與i的關(guān)系曲線電感元件的圖形符號及特性曲線 u 線性電感元件：磁鏈線性電感元件：磁鏈與電流與電流i之間的關(guān)系曲線在一切時間內(nèi)都是平面之間的關(guān)系曲線在一切時間內(nèi)都是平面上的一條經(jīng)過原點的直線的電感元件。上的一條經(jīng)過原點的直線的電感元件。u u 非線性電感元件：非線

31、性電感元件：線性電感元件線性電感元件和i的參考方向符合右手螺旋定那么 LiL：電感元件為電感，正實常數(shù)。 和i的參考方向不符合右手螺旋定那么 Li三、電感元件的伏安關(guān)系三、電感元件的伏安關(guān)系u與磁鏈的參考方向符合右手螺旋定那么 dtduu和i取關(guān)聯(lián)參考方向 dtdiLdtLiddtdu)(u與磁鏈的參考方向不符合右手螺旋定那么 dtduu和i取非關(guān)聯(lián)參考方向 dtdiLu電感元件某一時辰的電壓值與該時辰電流的變化率成正比。電感元件是一種動態(tài)元件。在直流電路中電感元件相當(dāng)于短路。電感元件是一種記憶元件。四、電感元件的儲能四、電感元件的儲能 電感元件是一個儲能元件磁場能量。電壓u和電流i取關(guān)聯(lián)參考

32、方向，電感元件從外電路吸收的功率 dtdiLiuipp0： 添加，增磁 電能 磁場能p0： 減少，減磁 磁場能 電能i電感元件在t時辰所儲存的總磁場能量 )(21)(2122)()(iLtiLidLiddidiLpdWtiitt)(21w2tiL取i()0電感元件在某一時辰所儲存的磁場能量與該時辰電流的瞬時值的平方成正比。 i【例【例14】 圖圖a所示電路中，電感元件的電感所示電路中，電感元件的電感L100mH，其電流的波形如圖，其電流的波形如圖b所示。求電感所示。求電感元件的電壓，并畫出其波形。元件的電壓，并畫出其波形。解解VVdtdiLumtmVVdtdiLumtmVVdtdiLumt10

33、010)34(1010100s4s3010)23(1110100s3s250102110100s20333333期間在期間在期間在由上述計算結(jié)果可畫出電壓的波形，如圖c所示。第六節(jié)第六節(jié) 電壓源和電流源電壓源和電流源 電池 發(fā)電機 信號發(fā)生器 恒流源 電流發(fā)生器 電源電壓源電流源u 電壓源：與任一電路銜接后，其兩端的電壓電壓源：與任一電路銜接后，其兩端的電壓us總能堅持規(guī)定值，而與總能堅持規(guī)定值，而與經(jīng)過它的電流大小無關(guān)的二端元件。經(jīng)過它的電流大小無關(guān)的二端元件。u 電壓源的根本特性：電壓源的根本特性：u 1其端電壓由本身確定，是它本身所固有的，與流過它的電流無其端電壓由本身確定，是它本身所固

34、有的，與流過它的電流無關(guān)，即與其所接的外電路無關(guān)；關(guān)，即與其所接的外電路無關(guān)；u 2其電流不是完全由它本身所確定的，而是隨其所接外電路改動其電流不是完全由它本身所確定的，而是隨其所接外電路改動而改動的。而改動的。 一、電壓源一、電壓源1.電壓源的定義電壓源的定義2.電壓源的分類電壓源的分類 us與t之間的函數(shù)關(guān)系由電壓源本身決議。1時變電壓源：電壓源所規(guī)定的電壓隨時間而變。 2恒定電壓源：電壓源所規(guī)定的電壓是一個與時間無關(guān)的常數(shù)，也稱直流電壓源。 電壓源的圖形符號及電壓波形 a電壓源的普通圖形符號 b直流電壓的圖形符號c正弦電壓的波形 d直流電壓的波形 3.電壓源的伏安關(guān)系電壓源的伏安關(guān)系u與

35、us參考方向取一致 Suu 電壓源的伏安特性曲線 a電壓源與外電路的銜接bu(t) 0的電壓源的伏安特性曲線 c電壓為US的直流電壓源的伏安特性曲線 二、電流源二、電流源1.電流源的定義電流源的定義電流源：與任一電路銜接后，總可以對外電路提供規(guī)定的電流電流源：與任一電路銜接后，總可以對外電路提供規(guī)定的電流 ，而不論，而不論其端電壓的大小如何的二端元件。其端電壓的大小如何的二端元件。電流源的特性：電流源的特性：1電流源的電流是由電流源本身決議的，是其本身所固有的，與電流電流源的電流是由電流源本身決議的，是其本身所固有的，與電流源的端電壓無關(guān)，即與電流源所接的外電路無關(guān)。源的端電壓無關(guān)，即與電流源

36、所接的外電路無關(guān)。2電流源的電壓不是完全由電流源本身所確定的，它與電流源所接的電流源的電壓不是完全由電流源本身所確定的，它與電流源所接的外電路有關(guān)，即隨外電路改動而改動。外電路有關(guān)，即隨外電路改動而改動。2.電流源的分類電流源的分類時變電流源：電流源所規(guī)定的電流隨時間而變。時變電流源：電流源所規(guī)定的電流隨時間而變。恒定電流源：假設(shè)電流源所規(guī)定的電流是一個與時間無關(guān)的常數(shù)，也稱恒定電流源：假設(shè)電流源所規(guī)定的電流是一個與時間無關(guān)的常數(shù)，也稱直流電流源。直流電流源。3.電流源的伏安關(guān)系電流源的伏安關(guān)系i與is的參考方向一致 Sii 電流源的伏安特性曲線 a電流源與外電路的銜接bi(t) 0的電壓源的

37、伏安特性曲線 c電流為IS的直流電流源的伏安特性曲線三、電壓源和電流源的功率三、電壓源和電流源的功率P0：作電源運用 P0：作負載運用 向外電路發(fā)出功率，輸出電能 從外電路吸收功率，汲取電能 電壓源或電流源發(fā)出的功率電壓源和電流源所在支路的電壓和電流取非關(guān)聯(lián)參考方向 iuP *第七節(jié)第七節(jié) 受控電源受控電源電電源源獨立獨立電源電源受控受控電源電源獨立電壓源獨立電流源電源參數(shù)不受電路中其他支路的電壓或電流控制的電源電源參數(shù)受電路中其他支路的電壓或電流控制的電源受控電壓源受控電流源電壓源電流源受控源受控電源受控電源u受控電源：是一個具有控制支路和被控制支路兩條支受控電源：是一個具有控制支路和被控制

38、支路兩條支路的二端口網(wǎng)絡(luò)。路的二端口網(wǎng)絡(luò)。u被控制量：被控電壓源的電壓及被控電流源的電流。被控制量：被控電壓源的電壓及被控電流源的電流。u控制量：控制電壓源電壓或電流源電流的電壓或電流?？刂屏浚嚎刂齐妷涸措妷夯螂娏髟措娏鞯碾妷夯螂娏?。u控制支路：控制量所在支路。控制支路：控制量所在支路。u被控制支路：被控制的電壓源或電流源所在的支路稱被控制支路：被控制的電壓源或電流源所在的支路稱為被控制支路。為被控制支路。受控電源的根本方式受控電源的根本方式 按照控制量和被控制量之間的不同組合電流控制電流源CCCS電流控制電壓源CCVS電壓控制電流源VCCS電壓控制電壓源VCVS一、電流控制電流源一、電流控制

39、電流源CCCSu電流控制電流源：一條支路中電流源的電流受另一條支電流控制電流源：一條支路中電流源的電流受另一條支路中的電流的控制，這兩條支路組合成的二端口網(wǎng)絡(luò)。路中的電流的控制，這兩條支路組合成的二端口網(wǎng)絡(luò)。 CCCS兩個端口的伏安特性方程 iaiu210 a：電流傳輸比，也稱電流控制比，是一無量綱的數(shù)。 CCCS的圖形符號 二、電流控制電壓源二、電流控制電壓源CCVSu電流控制電壓源：一條支路中電壓源的電壓受另一條支電流控制電壓源：一條支路中電壓源的電壓受另一條支路中的電流的控制，這兩條支路組合成的二端口網(wǎng)絡(luò)。路中的電流的控制，這兩條支路組合成的二端口網(wǎng)絡(luò)。 CCVS的圖形符號 CCVS兩個

40、端口的伏安特性方程 1210iruu r：轉(zhuǎn)移電阻，單位為歐。三、電壓控制電流源三、電壓控制電流源VCCSu電壓控制電流源：一條支路中電流源的電流受另一條支電壓控制電流源：一條支路中電流源的電流受另一條支路電壓的控制，這兩條支路組合成的二端口網(wǎng)絡(luò)。路電壓的控制，這兩條支路組合成的二端口網(wǎng)絡(luò)。 兩端口的伏安特性方程 1210ugiig：轉(zhuǎn)移電導(dǎo)，單位為西S。 VCCS的圖形符號 四、電壓控制電壓源四、電壓控制電壓源VCVSu電壓控制電壓源：一條支路中電壓源的電壓受另一支電壓控制電壓源：一條支路中電壓源的電壓受另一支路電壓的控制，這兩條支路組合成的二端口網(wǎng)絡(luò)。路電壓的控制，這兩條支路組合成的二端口

41、網(wǎng)絡(luò)。 VCVS兩端口的伏安特性方程 1210uui ：電壓傳輸比，也稱電壓控制比，是一無量綱的數(shù)。 VCVS的圖形符號 【例【例15】 求以下圖所示電路中的電壓求以下圖所示電路中的電壓u2，知：電流傳輸比，知：電流傳輸比a = 40，電壓源電壓電壓源電壓 us = 40mV。解解VVumAAAaiiAAAi4 . 6104106 . 16 . 1160040404010401011040332126331第八節(jié)第八節(jié) 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 1.集中參數(shù)電路集中參數(shù)電路集中參數(shù)電路：由集中參數(shù)元件相互銜接而構(gòu)成的電路，集中參數(shù)電路：由集中參數(shù)元件相互銜接而構(gòu)成的電路，稱為集中參數(shù)電路。稱為

42、集中參數(shù)電路。2.平面電路平面電路平面電路：可以畫在一個平面上，而又沒有任何兩條支路平面電路：可以畫在一個平面上，而又沒有任何兩條支路在非節(jié)點處交叉的電路。在非節(jié)點處交叉的電路。一、有關(guān)電路的一些名詞一、有關(guān)電路的一些名詞有關(guān)電路的一些名詞有關(guān)電路的一些名詞3.支路：電路中流過同一電流的每一個分支。支路：電路中流過同一電流的每一個分支。 支路電流、支路電壓支路電流、支路電壓4.節(jié)點：電路中三條或三條以上支路的銜接點。節(jié)點：電路中三條或三條以上支路的銜接點。5.回路：電路中由假設(shè)干條支路構(gòu)成的閉合途徑。回路：電路中由假設(shè)干條支路構(gòu)成的閉合途徑。6.網(wǎng)孔：在平面電路中，內(nèi)部不存在支路的回路。網(wǎng)孔：

43、在平面電路中，內(nèi)部不存在支路的回路。 二、基爾霍夫電流定律二、基爾霍夫電流定律KCL1.定律表述定律表述表述一：在集中參數(shù)電路中，任一時辰，經(jīng)過任一節(jié)點的一切支路電表述一：在集中參數(shù)電路中，任一時辰，經(jīng)過任一節(jié)點的一切支路電流的代數(shù)和等于零。流的代數(shù)和等于零。 0i留意：1“代數(shù)和中的正負號根據(jù)電流的實踐方向或參考方向來確定。2假設(shè)流出節(jié)點的電流前面取“號，那么流入節(jié)點的電流前面取“號，或反之。u節(jié)點電流方程：對節(jié)點運用節(jié)點電流方程：對節(jié)點運用KCL所建立的方程，簡稱節(jié)點方程，也稱所建立的方程，簡稱節(jié)點方程，也稱KCL方程。方程。 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律KCL表述二：在集中參數(shù)電路中

44、，任一時辰，流入任一節(jié)表述二：在集中參數(shù)電路中，任一時辰，流入任一節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和。點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和。出入iiKCL的推行的推行KCL的運用：節(jié)點、閉合面推行KCL的表述一：在集中參數(shù)電路中，任一時辰，穿過任一的閉合面的一切支路電流的代數(shù)和等于零。推行推行KCL表述二：在集中參數(shù)電路中，任一時辰，流出任一閉合面的表述二：在集中參數(shù)電路中，任一時辰，流出任一閉合面的電流之和等于流入該閉合面的電流之和。電流之和等于流入該閉合面的電流之和。2.定律運用舉例定律運用舉例【例【例16】 求圖示電路中的電流求圖示電路中的電流i6，知知i1 =8A，i2=2A，i3

45、=4A，i4= 3A，i5= 6A 。解法一：解法一： 對節(jié)點對節(jié)點a 運用運用KCL，求得，求得AAiiiiab10)4()2(8321對節(jié)點b運用KCL，求得AAiiiiab13)6(10456解法二：取一閉合面解法二：取一閉合面S，如圖中虛線所示，對此閉合面運用，如圖中虛線所示，對此閉合面運用KCL，可直，可直接求得接求得AAiiiiii1)6(3)4()2(8543216三、基爾霍夫電壓定律三、基爾霍夫電壓定律KVL1.KVL表述表述KVL表述一：在集中參數(shù)電路中，任一時辰，沿任一回路的一切支路表述一：在集中參數(shù)電路中，任一時辰，沿任一回路的一切支路電壓的代數(shù)和等于零。電壓的代數(shù)和等于

46、零。 0 u留意：1列寫KVL方程時，要確定“代數(shù)和中的正負號。2確定正負號的方法如下：恣意選定一回路繞行方向或稱回路參考方向，凡支路電壓的參考方向與回路的繞行方向一致者，電壓前面取“號；凡支路電壓的參考方向與回路的繞行方向相反者，電壓前面取“號。u回路電壓方程：運用回路電壓方程：運用KVL所建立的方程，簡稱回路方程，也稱所建立的方程，簡稱回路方程，也稱KVL方程。方程?；芈冯妷悍匠袒芈冯妷悍匠?002122112332213311SSSSuuiRiRuiRiRuiRiR推行的推行的KVLKVL：回路 任一閉合途徑 推行的KVL表述：在集中參數(shù)電路中，任一時辰，沿任一閉合途徑的一切電壓的代數(shù)和

47、等于零。 閉合途徑ANBABAABABBAuuuuuu即0閉合途徑ABCA 0CABCABuuu2.KVL定律運用舉例定律運用舉例【例【例17】 在圖示電路中，在圖示電路中，us1=12V，us2=6V， us3=3V， R1=3， R2=2， R3=1，試求，試求u。解解 對回路對回路a運用運用KVL，求得，求得AARRuuiSS2 . 1236122121對閉合途徑b運用KVL，求得VViRuuuSS4 . 5)2 . 1236(232互連約束互連約束基爾基爾霍夫霍夫定律定律 基爾霍夫定律與電路元件的性質(zhì)無關(guān)?；鶢柣舴蚨傻倪m用場所：任何線性的、非線性的、定常的、時變的、含源的、無源的集中參數(shù)電路不適用于分布參數(shù)電路。 特定電路構(gòu)造對電路中支路電流和支路電壓所構(gòu)成的約束 KCL：銜接在同一節(jié)點上的各支路：銜接在同一節(jié)點上的各支路電流之間遭到的約束電流之間遭到的約束 KVL：同一回路中的各元件上的電：同一回路中的各元件上的電壓之間遭到的約束壓之間遭到的約束 第一章小結(jié)第一章小結(jié) 1.電路及電路模型電路及電路模型1電路電路 假設(shè)干個電氣設(shè)備或器件按照一定方式銜接起來構(gòu)成的電流通路，假設(shè)干個電氣設(shè)備