第1章电路的基本概念和基本定律课件.ppt

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1、第一章 电路的基本概念和基本定律,1.1 电路与电路模型1.2 电压、电流及其参考方向1.3 电路的功和功率1.4 基尔霍夫定律1.5 无源电路元件1.6 有源电路元件*1.7 受控源1.8 电路的基本状态和电气设备的额定值,1,第一章 电路的基本概念和基本定律1.1 电路与电路模型1,1.1电路与电路模型一、电路的组成 1.电路：将一些电气设备或器件按照一 定的方式连接的电流通路。2.电路的组成：电源、负载、中间环节。,第一章 电路的基本概念和基本定律,电源：提供电能的元件，将非电能转换为电能。负载：将电能转换为非电能或电信号元件。中间环节：连接电源和负载的导线、开关。,2,1.1电路与电路

2、模型第一章 电路的基本概念和基本定律,二、电路的功能和分类,1.力能(强电）电路：起传输和分配电能的作用。特点：电压高，电流和功率大。要求：功率损耗小，电能转换和传输的效率高。2.信号(弱电)电路：起传递和处理信号的作用。特点：电压低，电流和功率小。要求：输出信号强，传递信号不失真。,3,二、电路的功能和分类 1.力能(强电）电路,1.理想电路元件：具有单一性能的电路元件。,三、电路模型,理想电路元件分为有源和无源两大类,IS,电阻元件,电容元件,理想电压源,理想电流源,无源二端元件,有源二端元件,电感元件,4,1.理想电路元件：具有单一性能的电路元件。三、电路模型,例：一个实际的电感线圈在不

3、同频率下的电路模型,由实体电路抽象和概括而成的电路图称为电路模型。,2.电路模型,5,例：一个实际的电感线圈在不同频率下的电路模型由实体电路抽象和,6,模型化电6,四、网络和系统,（一）术语,支路：,电路中的每一条分支。,节点：,三条以上支路的汇节点。,回路：,由支路构成的闭合路径。,有源支路,无源支路,除组成回路本身的支路外，内部不包含其他支路的回路。,网孔：,4个节点-n=46条支路-b=67个回路-L=73个网孔-M=3,该电路拥有,7,四、网络和系统（一）术语支路：电路中的每一条分支。节点：三条,（二）网络和系统,端钮,端钮,端钮,四端网络,二端网络,端口,端口,端口,一端口网络,二端

4、口网络,网络：比较复杂的电路。,分类：有源网络和无源网络,系统：完成一定功能的复杂电路。,8,（二）网络和系统端钮端钮端钮四端网络二端网络端口端口端口一端,自由电子,1.2电流、电压及其参考方向,一、电流 电流：电荷的定向运动。,变动电流：,直流：,电流的实际方向：正电荷运动的方向。,e,-,+,正离子,负离子,电极,电解液,电流的单位及换算：1A=103mA=106A=109nA,9,自由电子1.2电流、电压及其参考方向一、电流变动电流：,二、电压、电位、电动势,电路中a、b两点间的电压定义为单位正电 荷由a点移至b点电场力所做的功。,电压是电路中产生电流的根本原因。,或,电压的单位及换算：

5、1V=103mV=10-3KV,A 点的电位是A 点与参考点间的电压，记做UA.,电动势是指电场力将电位正电荷从电源的低电位点移到高 电位点所做的功。电动势用E 表示，实际方向为电位升的 方向，与电压方向相反。,10,二、电压、电位、电动势 电路中a、b两点间的电压定义为单,电压、电压降、电位差、电位、电动势,它们的相同点和它们的区别,注意电压的名称,三.电流、电压的参考方向：解题前在电路图上标示的电压、电流方向称为参考方向。,为什么要在电路图中标示参考方向？,参考方向是为了给方程式中各量前面的正、负号以依据,关联参考方向下：U=IR,非关联参考方向下：U=IR,+-,+-,11,电压、电压降

6、、电位差、电位、电动势它们的相同点和它们的区别注,1.3电路的功和功率,电能做功的单位为焦耳：工程单位为千瓦时：电功率：单位为瓦：,负载吸收或消耗的电能:,12,1.3电路的功和功率负载吸收或消耗的电能:12,功率的判定：,13,功率的判定：13,1.4 基尔霍夫定律,基尔霍夫定律 是电路理论的核心,是分析电路的依据。,一、基尔霍夫电流定律（KCL）KCL是确定连接在同一结点上的各支路电流之间的关系定律。,14,1.4 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律 是电路理论的核心,结点B：,结点C：,结点D：,结点A：,广义结点：,15,结点B：结点C：结点D：结点A：广义结点：15,二、基尔霍夫电压定律（K

7、VL）KVL描述了电路中任意闭合回路中各部分电压之间的关系。,对网孔ABCA：,对网孔ACDA：,对网孔BDCB：,对不闭合回路：,16,二、基尔霍夫电压定律（KVL）对网孔ABCA：对网孔ACD,1.5 无源电路元件,一、电阻元件,0.25W金属膜电阻,2W金属膜电阻,17,1.5 无源电路元件一、电阻元件0.25W金属膜电阻2W,瓷釉电阻,电阻排,18,瓷釉电阻电阻排18,电位器,可调电阻,19,电位器可调电阻19,伏安特性关系：,功率：关联正方向,伏安特性曲线：,20,伏安特性关系：功率：关联正方向 伏安特性曲线：20,空心电感,电感线圈,二、电感元件,21,空心电感电感线圈二、电感元件

8、21,环形电感,可调电感,22,环形电感可调电感22,根据韦安特性关系：,伏安特性：电感的自感电动式与电感的磁通量的变化率成正比，其中负号表示自感电动势是阻碍磁通量的变化。,因此，关联正方向下，电感存储的能量为：,于是有：,或,23,根据韦安特性关系：伏安特性：电感的自感电动式与电感的磁通量的,三、电容元件,CBB聚丙烯电容,钽电解电容,24,三、电容元件CBB聚丙烯电容钽电解电容24,铝电解电容,25,铝电解电容25,独石电容,26,独石电容26,电容的q-u 特性关系：由于电容上存储的电荷建立起电容极板上的电压，其大小关系为,电容的伏安特性：,因此，在关联正方向下，电容的存储的能量为：,2

9、7,电容的q-u 特性关系：由于电容上存储的电荷建立起电容极板上,1.6 有源电路元件,28,1.6 有源电路元件 28,一、电压源1、理想电压源:提供一个恒定不变的电压。,电源输出电压与负载无关，电源输出电流由外电路负载决定。,29,一、电压源电源输出电压与负载无关，电源输出电流由外电路负载决,2、实际电压源模型,伏安特性：,电源输出电压、电流都与负载有关。,30,2、实际电压源模型伏安特性：电源输出电压、电流都与负载有,二、电流源1.理想电流源：能够提供恒定不变的电流。,电源输出电流与负载无关，电源输出电压由外电路负载决定。,31,二、电流源电源输出电流与负载无关，电源输出电压由外电路负载

10、决,2实际电流源模型,伏安特性：,电源输出电流与都与负载有关。,32,2实际电流源模型伏安特性：电源输出电流与都与负载有关,三、两种电源组合模型的等效互换,33,三、两种电源组合模型的等效互换33,1.7 受控源,34,1.7 受控源34,1.8 电路的基本状态和电气设备的额定值,一、电路的基本状态,1.通路：根据KVL,2.开路（空载）开路电压,3.短路短路电流,35,1.8 电路的基本状态和电气设备的额定值一、电路的基本状态,二、电气设备的额定值,额定电压 过电压（电击穿）额定电流 过电流（热损坏）额定功率,36,二、电气设备的额定值额定电压,第一章 作业,第一次作业：11、14、17、19第二次作业：23、26、29、33,37,第一章 作业第一次作业：11、14、17、1937,