第1章 電路分析概要

本文格式為Word版，下載可任意編輯——第1章電路分析概要

分析

分析

分析

第1章電路的基本概念和基本定律第2章電路的基本分析方法第3章單相正弦交流電路的基本知識第4章相量分析法第5章諧振電路第6章互感耦合電路與變壓器第7章三相電路第8章電路的暫態(tài)分析第9章非正弦周期電流電路第10章二端口網(wǎng)絡(luò)第11章均勻傳輸線第12章拉普拉斯變換

分析

歡迎學(xué)習(xí)電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ)是通信、信息工程、計算機、自動控制等專業(yè)的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。通過本課程的學(xué)習(xí)可使學(xué)生把握電路的基本理論、基本分析方法和進行電路試驗的基本技能，為后續(xù)專業(yè)課程打下必要的基礎(chǔ)。

電路分析理論體系嚴謹，內(nèi)容貼近實際，學(xué)生在學(xué)習(xí)中不僅可學(xué)會一種思維方法，而且深入學(xué)習(xí)能養(yǎng)成科學(xué)的學(xué)習(xí)作風(fēng)，從而終生受益。學(xué)習(xí)電路分析要求透徹理解其中的諸多重要概念，把握其基本定理、定律分析電路的方法，并能運用它們分析和解決電路中的一些實際問題。

分析

第1章電路的基本概念和基本定律1.1電路1.2電路的基本物理量1.3基爾霍夫定律

1.6直流電路中的幾個問題1.5電路的等效變換

1.4電壓源和電流源

分析

本章學(xué)習(xí)目的及要求本章內(nèi)容是貫穿全課程的重要理論基礎(chǔ)，要求在學(xué)習(xí)中給予足夠的重視。通過本章學(xué)習(xí)要求理解理想電路元件和電路模型的概念；理解電壓、電流、電動勢和電功率的概念；深刻理解和把握參考方向在電路分析中的應(yīng)用；穩(wěn)固掌握基爾霍夫定律及其應(yīng)用；深刻領(lǐng)會電路等效和把握電路等效的基本方法。

分析

1.1電路1.1.1電路的組成及功能電路——由實際元器件構(gòu)成的電流的通路。電源：可將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能、向電路提供電能的裝置。負載：可將電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量、在電路中接收電能的設(shè)備。中間環(huán)節(jié)：電源和負載之間不可缺少的連接、控制和保護部件統(tǒng)稱為中間環(huán)節(jié)，如導(dǎo)線、開關(guān)及各種繼電器等。

電路組成

電路的功能

電力系統(tǒng)中的電路可對電能進行傳輸、分派和轉(zhuǎn)換。電子技術(shù)中的電路可對電信號進行傳遞、變換、儲存和處理。

分析

1.1.2

電路模型

實際電氣裝置種類繁多，如自動控制設(shè)備，衛(wèi)星接收設(shè)備，郵電通信設(shè)備等；實際電路的幾何尺寸相差甚大，如電力系統(tǒng)或通信系統(tǒng)可能跨越省界、國界甚至是洲際的，而集成電路芯片小的宛如指甲。在電路分析中，為了便利于對實際電氣裝置的分析研究，尋常在一定條件下需要對實際電路采用模型化處理，即用抽象的理想電路元件及其組合近似地代替實際的器件，從而構(gòu)成了與實際電路相對應(yīng)的電路模型。中間環(huán)節(jié)S開關(guān)電源導(dǎo)線負載R0

I

+RLU

電源

+_US

負載

–

手

電筒的實體電路

手電筒的電路模型

分析

實際電路器件品種多，電磁特性多元而繁雜，直接畫在電路圖中困難而繁瑣，且不易定量描述。白熾燈電路消耗電能的電特性可用電阻元件表征

R

由于白熾燈中耗能的因素大大于產(chǎn)生磁場的因素，因此L可以忽略。白熾燈的電路模型可表示為：

i

產(chǎn)生磁場的電特性可用電感元件表征

L

R

理想電路元件是實際電路器件的理想化和近似，其電特性惟一、確切，可定量分析和計算。

分析

理想電路元件分有有源和無源兩大類無源二端元件有源二端元件

+

ISUS

R

L

C

–

電阻元件只具耗能的電特性

電感元件只具有儲存磁能的電特性

電容元件只具有儲存電能的電特性

理想電壓源輸出電壓恒定，輸出電流由它和負載共同決定

理想電流源輸出電流恒定，兩端電壓由它和負載共同決定

分析

電路分析基本理論的主要任務(wù)就是尋求實際電路共有的一般規(guī)律，電路模型則是用來探討存在于具有不同特性的、各種真實電路中共同規(guī)律的工具。

利用電路模型研究問題的特點1.主要針對由理想電路元件構(gòu)成的集總參數(shù)電路，其中電磁現(xiàn)象可以用數(shù)學(xué)方式來確切地分析和計算；2.研究與實際電路相對應(yīng)的電路模型，實質(zhì)上就是探討各種實際電路共同遵循的基本規(guī)律。

集總參數(shù)電路元件的特征元件中所發(fā)生的電磁過程都集中在元件內(nèi)部進行其次要因素可以忽略的理想電路元件；任何時刻從無件兩端流入和流出的電流恒等且元件端電壓值確定。

分析

電源和負載的區(qū)分I+U–U、I關(guān)聯(lián)元方向時，件假定元件是負載。–U+

IU、I非關(guān)元聯(lián)方向時，件假定元件是電源。

為了便于分析電路，應(yīng)預(yù)先在電路圖上標(biāo)示出電壓、電流的方向，電路圖上的電壓、電流方向稱為參考方向，原則上可以任意假定。元件畢竟是電源還是負載，應(yīng)由元件上電壓、電流的實際方向決定：實際方向關(guān)聯(lián)時，元件是負載；實際方向非關(guān)聯(lián)時，元件是電源。

分析

電路由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？何謂理想電路元件？其中“理想〞二字在實際電路的含義？

如何在電路中區(qū)分電源和負載？

試述電路的功能？何謂“電路模型〞?

集總參數(shù)元件有何特征？

學(xué)好本課程，應(yīng)注意抓好兩個主要環(huán)節(jié)：認真聽課、細心復(fù)習(xí)。還要處理好三個基本關(guān)系：聽課與筆記、作業(yè)與復(fù)習(xí)、自學(xué)與互學(xué)。

分析

1.2電路的基本物理量1.2.1dt

電流

電流(強度)—單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量。電流的大小：i=dq……(1-1)

電流的單位及換算：安培(A)=庫侖(C)/秒(s)穩(wěn)恒直流狀況下：I=qt1A=103mA=106μA=109nA……(1-2)

電

流是一個有方向的物理量，僅指出大小是不夠的，規(guī)定以正電荷移動的方向為電流的真實方向。列寫電路方程時，電壓、電流的正、負是以電路圖上預(yù)先假定的參考方向為依據(jù)的，若計算結(jié)果為正值，說明電壓、電流的真實方向與參考方向相符，否則相反。

分析

1.2.2電壓、電位和電動勢a電動勢E只存在于電源內(nèi)部，其大小反映了電源力作功的才干。其方向規(guī)定由電源“負極〞指向電源“正極〞。

S

I

R0

+U

+_bE

RL

–

電壓U是反映電場力作功才干的物理量，是產(chǎn)生電流的根本原因。電壓的正方向規(guī)定由“高〞電位指向“低〞電位。

電位V是相對于參考點的電壓。參考點的電位:Vb=0;a點電位：Va=E-IR0=IR

分析

為描述和表征電荷與元件間能量交換的規(guī)模及大小，引入電路物理量電壓、電位和電動勢。Wa-Wb電壓的定義式為：Uab=q三者定義式W-W0的形式一致電位的定義式為：Va=aq因此它們的單位一致電動勢的定義式為：E=W源q單位換算：1V=10-3KV=103mV電壓和電流一樣，也是一個有方向的物理量。1)實際正方向：規(guī)定為從高電位指向低電位。2)參考正方向：任意假定的方向。注意：必需指定電壓參考方向，這樣電壓的正值或負值才有意義。

分析

電位是一種由電路中的位置所確定的勢能，具有明顯的相對性——其高低正負取決于電路參考點。理論上電路參考點的選取是任意的，但實際應(yīng)用中經(jīng)常以大地作為零電位點。有些場合下，設(shè)備和儀器的底盤或機殼與接地裝置相連時，也常選取與接地裝置相連的機殼作為電路參考點；電子技術(shù)中為便利于問題的分析和研究，還往往把電子設(shè)備的公共連接點作為電路參考點。某點電位在數(shù)值上等于該點與參考點之間的電壓。當(dāng)電路參考點改變時，該電位隨參考點發(fā)生變化，但它與原來參考點之間的差值不會發(fā)生改變。

電壓和電位的關(guān)系：Uab=Va-Vb

分析

電動勢和電位一樣屬于一種勢能，它能夠?qū)⒌碗娢坏恼姾赏葡蚋唠娢?，宛如水路中的水泵能夠把低處的水抽到高處的作用一樣。電動勢在電路分析中也是一個有方向的物理量，其方向規(guī)定由電源負極指向電源正極，即電位升高的方向。

電壓、電位和電動勢的區(qū)別電壓和電位是衡量電場力作功才干的物理量，電動勢則是衡量電源力作功才干的物理量；電路中兩點間電壓的大小只取決于兩點間電位的差值，是絕對的量；電位是相對的量，其高低正負取決于參考點；電動勢只存在于電源內(nèi)部。

分析

1.2.3電功和電功率電流能使電動機轉(zhuǎn)動、電爐發(fā)熱、電燈發(fā)光，說明電流具有做功的才干。電流做的功稱為電功。電流做功的

同時伴隨著能量的轉(zhuǎn)換，因此電功的大小可以用能量來量度，即：W=UIt式中單位：U;I;t時，電功W為焦耳若U;I;t時，電功W為度。

1000W的電爐加熱1小時；1度電的概念100W的燈泡照明10小時；40W的燈泡照明25小時。日常生活中，家用電度表就是用來測量電功的裝置。只要用電器工作，電度表就會轉(zhuǎn)動并且顯示電流作功的多少，即電功的大小不僅與電壓、電流的大小有關(guān)，還取決于用電時間的長短。

分析

單位時間內(nèi)電流做的功稱為電功率，用“P〞表示：UItWP=t=t=UI……(1-6)國際單位制：U,I,電功率P用瓦特。

用電器銘牌數(shù)據(jù)上的電壓、電流值稱額定值，所謂額定值是指用電器長期、安全工作條件下的最高限值，一般在出廠時標(biāo)定。其中額定電功率反映了用電器在額定條件下能量轉(zhuǎn)換的才干。例如額定值為“220V、1000W〞的電動機，是指該電動機運行在220V電壓時、1秒鐘內(nèi)可將1000焦耳的電能轉(zhuǎn)換成機械能和熱能；“220V、40W〞的電燈，說明在它兩端加220V電壓時，1秒鐘內(nèi)它可將40焦耳的電能轉(zhuǎn)換成光能和熱能。

分析

功率的