ch1電路及其分析方法合肥工業(yè)大學(xué)電工學(xué)簡明教程.ppt

1、1.2電路模型，1.3電壓和電流參考方向，1.4電源有載運行，開路和短路，1.5基爾霍夫定律，1.11電路中的電勢計算，第1章電路及其分析方法，1.6電阻的串聯(lián)和并聯(lián)，1.7支路電流法，1.8疊加原理，1.9電壓源和電流源及其等效變換，1.10戴維南定理、1.1本章首先討論電路的基本概念和定律，如電路模型、參考這些內(nèi)容是分析和計算電路的基礎(chǔ)。然后介紹了幾種常用的電路分析方法，包括支路電流法、疊加定理、電壓源模型和電流源模型的等效變換以及戴維南定理。最后，討論了電路的瞬態(tài)分析。本文介紹了用經(jīng)典法和三元法分析瞬態(tài)過程。1.1電路的功能和元件1 .電路的組成和功能是電流循環(huán)的路徑，由一些元件或設(shè)備組

2、成，是能夠傳輸和轉(zhuǎn)換電能或收集、傳輸和處理電信號的有機整體。電源系統(tǒng)原理圖，揚聲器原理圖，1。電路的組成和功能。電路中電源和信號源的電壓或電流稱為激勵，激勵驅(qū)動電路工作。電路中激勵產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。電路分析是在已知電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)的情況下討論它們之間的關(guān)系。電路的組成和功能實際電路由一些元件或設(shè)備組成，這些元件或設(shè)備根據(jù)需要發(fā)揮不同的作用，如發(fā)電機、變壓器、電動機、電池、電阻器等。它們的電磁特性非常復(fù)雜。例如，白熾燈消耗電能(電阻)，產(chǎn)生磁場來存儲磁場能量(電感)，并忽略l。為了分析和計算實際電路，在一定條件下，它往往忽略實際元件的次要因素，突出它們的主要電磁特性，并將其視為理想的電路元

3、件。1.2電路模型、電源、負(fù)載、連接線、電路實體、電路模型、1.2電路模型，由理想電路元件組成的電路稱為實際電路的電路模型。開關(guān)、物理學(xué)中基本物理量的方向，1。電路基本物理量的實際方向，1.3電壓和電流的參考方向，2。電流和電壓的參考方向，a)，B)，u，I和e的實際方向和參考模式，圖a中的電流、電壓和電動勢的方向可以根據(jù)物理學(xué)直接定義。然而，在圖B中，不可能確定電流是否從電源的正極流出，必須進行具體的計算。(2)參考方向、電流、電壓的表示，(1)參考方向，在分析和計算電路時，它是電量的任意假定方向。2。電流和電壓的參考方向、實際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正；實際方向與參考方向相反

4、，電流(或電壓)值為負(fù)。(3)實際方向和參考方向之間的關(guān)系。注：選擇參考方向后，電流(或電壓)值將為正或負(fù)。如果I=5A，電流從a流向b；如果I=5A，電流將從B流向A。如果U=5V，電壓的實際方向從A指向B；如果U=5V，電壓的實際方向從b指向a。，_，U=3 (2)=6 V，3。在歐姆定律中，U和I的參考方向相同，U=RI，U和I的參考方向相反，電流的參考方向與實際方向相反，或者，在圖(b)中，I、電壓和電流的參考方向相反。E、I、U、1。電壓和電流、R0、R、a、b、c、d、電源的外部特性曲線，當(dāng)R0為R時，則為U E，表示電源具有較強的負(fù)載能力，_，_，_，_，U=RI，或u=err0

5、i。1.4.1電源在負(fù)載下工作，1。電壓和電流，u=ri，u=err0i，ui=eir0i 2，p=PE p，電源產(chǎn)生的功率，內(nèi)部電阻消耗功率，功率輸出功率，功率單位：瓦特(w)或千瓦(kW)，電源產(chǎn)生的功率，=，負(fù)載R0，r，a，b，c，d，2。功率和功率平衡，1.4.1電源帶負(fù)載工作，1)根據(jù)電壓和電流的實際方向，如果U和I的實際方向相反，則是電源發(fā)出功率；我和你的實際方向是一樣的，都是負(fù)載和動力。3。區(qū)分電源和負(fù)載，我和你有不同的參考方向，P=-UI 0，負(fù)載；p=-用戶界面0，電源。u和我有相同的參考方向，P=用戶界面0，加載；P=用戶界面0，電源。2)。根據(jù)U和I的參考方向、1.4.

6、1電源帶負(fù)載工作，3。電源和負(fù)載的區(qū)別，例1，已知圖中UAB=3 V，I=2 A，解P=UI=3 (2)=6 W，求出N的功率，并加以說明。在本例中，電壓和電流的參考方向相同，P為負(fù)，所以N發(fā)射功率，即為電源。額定值是給定條件下電氣設(shè)備正常運行的允許值。額定電壓、額定電流和額定功率分別用UN、IN和PN表示。電氣設(shè)備不在額定條件下運行的危害：不能充分利用設(shè)備的容量；降低設(shè)備的使用壽命，甚至損壞設(shè)備。4。額定值和實際值、u、p=ui、電源的輸出電流和功率效率是由負(fù)載的大小、S1、S2、S3、電源斷開時的特性、1.4.2電源斷開時、u、is、u=0、I=is=e/r0、p=u I=0、PE=p=r

7、0is2、e、r0、r、b、c、d、_為防止事故發(fā)生，保險絲或自動斷路器應(yīng)1.4.3電源短路，1.5基爾霍夫定律，基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律(KCL)和基爾霍夫電壓定律(KVL)。它反映了電路中所有支路的電壓和電流的基本規(guī)律，是分析電路的基本規(guī)律?；鶢柣舴蚨珊驮匦詷?gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。電路中三個或更多分支相連的點，分支電路中的每個分支。一個支路流過一個恒定電流，環(huán)路是由一個或多個支路組成的閉合路徑，如acb ab adb、abca adba adbca，如A、B、_、R1、E1、_、E2、R2、R3、I1、I2、I3、C、A，如abca adba、在任何時刻，某一節(jié)點的電流的代數(shù)和

8、等于零?；鶢柣舴螂娏鞫捎糜诖_定連接到同一節(jié)點的每個支路的電流之間的關(guān)系。根據(jù)電流連續(xù)性原理，電荷不能在任何點(包括節(jié)點)積累。因此，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：1.5.1基爾霍夫電流定律(KCL)，I，符號規(guī)定：當(dāng)I參考方向流向節(jié)點時，取 當(dāng)它流出節(jié)點時，或者，1.5.1基爾霍夫電流定律(KCL)，如果流入節(jié)點的電流為負(fù)，則離開節(jié)點的電流為正。9 (2) I3 8=0，解，將已知數(shù)據(jù)代入節(jié)點A的KCL方程，KCL根據(jù)電流方向確定其符號，并判斷電流的參考方向是否與實際方向相同，I3電流為負(fù)，因為電流參考方向與實際方向相反。、i3=19a、I2=i1 i3i4、ia、IB、iab、IBC、ICA、KCl推廣應(yīng)

9、用，即I=0、IC、ia IB IC=0?？梢钥闯?，在任何時刻通過任何閉合表面的電流的代數(shù)和總是等于零。KCL對節(jié)點a、b和c的應(yīng)用如下：IA=IAB ICA，IB=IBC IAB，IC=ICA IBC，將上述三個公式相加，得到基爾霍夫電壓定律，該定律用于確定回路各部分電壓之間的關(guān)系。由于電路中任意點的瞬時電位都是單值的，因此在任意時刻，電路各部分電壓的代數(shù)和沿電路的迂回方向(順時針或逆時針)總是等于零。即，U=0，1.5.2基爾霍夫電壓定律(KVL)，或，u-up=U-down。u符號指定：當(dāng)u方向與弧線方向一致時，如果相反，則取 。1.5.2左圖中的基爾霍夫電壓定律(KVL)，I2。U1

10、U2 U4 U3=0。根據(jù)電壓參考方向，環(huán)路c b d a c KVL的方程式為，R1，E1，E2，R2，U2，i1，u1，c，a，d，b，u3，U4，E和I的符號指定為：當(dāng)E和I的方向與弧線方向一致時，用“+”標(biāo)記；當(dāng)它們與弧線方向相反時，它們標(biāo)有、I2、_、R1、_、E2、R2、U2、I1、U1、C、A、D、B、_。U1 U4=U2 U3，KVL擴展到虛閉環(huán)，E RI U=0，可根據(jù)KVL列出，根據(jù)U=0，UAB=UAUB，UAUBUAB=0，U1U2U3U4U5=0，如果U1=2 V，U2=8 V，U3在例2中，設(shè)置電阻R4兩端的電壓極性和流經(jīng)它的電流I的參考方向，如圖所示。(2) 8

11、5 U4 (3)=0，U4=2 V，I=0.5 A，環(huán)路的KVL方程按順時針方向?qū)?，有，代入?shù)據(jù)，有，U4=IR4，1.6.1串聯(lián)電阻，電路中兩個或兩個以上的電阻依次逐一連接，并通過這些電阻，分壓公式，等效電阻，R=R1 R2，1.6串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻，1.6.2并聯(lián)電阻，分流公式， 如果電路中的兩個或多個電阻連接在兩個公共節(jié)點之間，則這種連接方法稱為電阻并聯(lián)。 相同的電壓施加到每個并聯(lián)支路(電阻器)。等效電阻、該圖顯示了分壓電路，其中變阻器調(diào)節(jié)負(fù)載電阻R1兩端的電壓。RL=50，U=220伏.中間環(huán)節(jié)是變阻器，其規(guī)格為100，3 A。今天，它分為四個部分，用點A、B、C、D和E標(biāo)記。當(dāng)滑動點

12、在A、C、D和E時，計算負(fù)載和變阻器各部分的電流和負(fù)載電壓，并通過比較流經(jīng)變阻器的電流和其額定電流來解釋使用中的安全問題。解決方案，UL=0 V，i1=0A，(1)在點A:示例1，解決方案，(2)在點c:等效電阻r是與R1并聯(lián)的Rca，然后與Rec串聯(lián)，也就是說，請注意，雖然滑動觸點位于變阻器的中點，但輸出電壓并不等于電源電壓的一半，而是73.5 V.(因為RCA=rl)，iec，rl，ul，u，A，b，c，d，E，解，(3)在d點：注：由于Ied=4 A 3 A，ed部分已(4)在E點：(4)支路電流法以支路電流(電壓)為解對象，分別用KCL和KVL列出節(jié)點和回路所需的方程，然后求解支路電流

13、(電壓)。這是計算復(fù)雜電路最基本的方法。不能用串并聯(lián)等效電阻簡化的電路稱為復(fù)雜電路。1.7分支電流法、1。在圖中標(biāo)出各支路電流的參考方向，并標(biāo)出所選回路的回路運行方向(迂回方向)。2.KCL用于列出節(jié)點的(n1)個獨立節(jié)點電流方程。3。使用KVL列出環(huán)路的b(n1)獨立環(huán)路電壓方程(通?？梢酝ㄟ^網(wǎng)格列出)。4。同時解B方程，得到每個支路的電流。，分支電流法(b分支，n個節(jié)點)的求解步驟：對于節(jié)點a:例1:i1 i2i3=0，對于單元1:對于單元2:i1 r1i3r3=E1，i2r2i3r3=E2，對于上圖中的電路分支編號：b=3，節(jié)點編號：n=2，如果用分支電流法計算分支電流，應(yīng)列出三個方程。

14、(1)應(yīng)使用KCL列出(n-1)個節(jié)點電流方程。因為分支的數(shù)量是b=6，所以應(yīng)該列出六個方程。支路電流法是電路分析中最基本的方法之一，但是支路越多，需要的方程越多，求解起來就不方便。例2:對于節(jié)點a: i1 i2ig=0，對于單元Abda:igrg i3r i1 R1=0，對于節(jié)點b: i3i4ig=0，對于節(jié)點c: i2i4i=0，對于單元acba:i2r 2i 4r i4rg=0，對于單元bcdb:i4r i3r 3=E，rg，1.9電壓源和電流源及其等效變換，1.9.1電壓源，電壓源模型，從上面的電路中，我們可以得到3360 U=E的外部特性那么：u e，u0=e，電壓源由電動勢e和串聯(lián)的內(nèi)阻R0的