影像电子学基础-直流电路课件.ppt

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1、医学电子学基础,电路分析基础,模拟电子技术基础,数字电子技术基础,对基础、简单、经典的问题进行讲解,第一章 电路基础,第一节 直流电路,一、电路的基本概念,电流:电荷在电场作用下的定向移动 电路：电流流过的路径,电流形成的条件：1：电路中有自由移动的电荷 2：电路两端必须有电压,电路的组成：1：电源 2：负载 3：中间环节,电路的划分 内电路：电源内部的电路 外电路：电源外部的电路（开关、负载、导线等）,如图所示：,桥式电路：如何来求解？原来的方法？应用串联、并联的性质？,二、基尔霍夫定律,基尔霍夫第一定律：,支路：通过同一电流的每个分支电路,节点：三条或三条以上支路的汇合点,支路：ac ad

2、 ab bc bd cd,节点：a b c d,由电流的连续性可知，流入节点的电流之和应等于流出节点电流之和-基尔霍夫第一定律,或,记为：,注意：应用第一定律时，可以首先假定一个电流方向，计算结果，结果为正表示实际方向和假定方向一致，结果为负表示实际方向和假定方向相反,独立节点方程 n个节点，n-1个独立节点方程,基尔霍夫第二定律：,回路：在分支电路中，任一闭合路径,沿任一闭合回路的电势增量的代数和等于零,应用这个关系可以写列出一组电压方程,电流方向和绕行方向是任意选定的。电阻中的电流方向与选定的绕行方向相同取负、相反取正电动势从负极到正极的方向与绕行方向相同取正，相反取负按照绕行方向电势升高

3、为正，电势降低为负,列回路电压方程,例 1,列节点方程,列回路电压方程,回路 dcabd(逆时针方向),回路 abfea 顺时针方向,应用基尔霍夫定律解题步骤：1：标定各支路电流方向2：根据节点列出独立节点方程3：按照基尔霍夫第二定律列出独立电压方程4：求解方程组5：确定电流实际方向,电路之中M个未知数（支路数），需要列出M个独立方程，N个节点，列出N-1个独立节点方程，其余M-(N-1)个方程应为独立回路方程，所选择的每一个回路至少含有一个其他回路没有包含的未知数,解：1.选定回路的绕行方向：adcba，aeda；标定各支路的电流方向：abcd I1 da I3 aed I2。2.列节点电流

4、方程：I1+I2-I3=0,例2：已知E1=6V，r1=0.5，E2=1.5V，r2=1，R1=4.5，R2=9，R3=10，R4=5，求，各支路的电流。,3.按选定的绕行方向，列回路电压 方程：adcba：I3R3+I1R4+I1R1+I1r1-E1=0 aeda：E2-I2r2-I2R2-I3R3=0 4.组成方程组:I1+I2-I3=0 10I3+5I1+4.5I1+0.5I1-E1=0 E2-I2-9I2-10I3=0 解得 I1=0.35(A)，I2=-0.1(A)，I3=0.25(A)I2为负值，I2标定的方向与实 际电流方向相反。,例3,对于节点a：I1+I2-I5=0,对于节点

5、d：I4-I1-I3=0,选定顺时针为绕行方向，应用基尔霍夫第二定律，回路abca:E2-I5r2-I5R2+E3-I2r3=0,回路eacde:-E1-I1r1-E3+I2r3+I3R3-I1R1=0,回路dcfd:-I3R3+E4-I4r4-I4R4=0,解：,解方程组 I1+I2-I5=0 I4-I1-I3=0 E2-I5r2-I5R2+E3-I2r3=0-E1-I1r1-E3+I2r3+I3R3-I1R1=0-I3R3+E4-I4r4-I4R4=0,得，I1=-0.5A，I2=3.0A，I3=0.5A，I4=0，I5=2.5A。I1为负值，说明I1实际方向与标定方向相反。,（b）沿右边

6、路径求Ubf Ubf=I5R2+I4r4-E4=2.5V,三、电压源和电流源,电压源：实际的电压源可以看成是电动势和内阻串联组合,如图虚线框内部分,假设负载电阻两端的电势差为U，输出电流为I，则,内阻为零时，不论电源的输出电流如何变化，其输出电压将等于电动势，这样的电压源称为理想电压源或恒压源,电流源：实际的电流源可以看成是恒值电流与内阻的并联,如图所示,加于负载的电压为U，则流过内阻Rs 的电流为U/Rs，则,电流源内阻无限大的情况下，输出电流将恒等于电流源电流，而不随负载电阻的变化而变化，这种电流源称为理想电流源或恒流源,实际中，电流源的内阻远远小于负载电阻时，可以近似看成恒流源,总结：电

7、压源的内阻越小越好，电流源的内阻越大越好,电压源与电流源的等效变换,不管电压源也好，电流源也好，对于负载，都有相同的电流和输出电压,比较上两式对应项，当：,则对于负载来说，得到的电压和电流是相同的,上式我们就称为电路的等效转换条件由电压源可以改为电流源由电流源可以改为电压源,四、叠加定理,对于线性电路而言，任何一条支路中的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或者电流源）分别作用时，在此支路中产生的电流的代数和，这个规律称之为叠加定理,要使电路中只有一个电源单独作用，应假设其他电源不存在（各个理想电压源短路，令其电动势为零，各个理想电流源开路，令其电流为零），但内阻不能忽略,因为：,所以：

8、,同理：,五：戴维南定理和诺顿定理,如果用等效电源替代那部分电路中含有电源，且有两个出线端，则称它为有源二端网络，又称为含源二端网络。如果二端网络中不含有电源，则称为无源二端网络,戴维南定理：任何一个含源线性二端网络都可以等效称为一个理想电压源和内阻串联的电源，等效电源的电动势等于该含源二端网络的开路电压（即该二端网络与外电路断开时其两端点之间的电压），而内阻则等于此二端网络内部所有电源都为零时（即各个理想电压源短路，理想电流源开路）的两个输出断电之间的等效电阻,例题：4,求解开路电压：,求解等效电阻：,则流过负载的电流为：,诺顿定理：任何一个含源线性二端网络都可以等效称为一个理想电流源和内阻并联的电源。等效电源的电流等于该含源二端网络的短路电流（即该二端网络两端点短路后其中的电流），而内阻则等于此二端网络中所有电源都为零时（即各个理想电压源短路，理想电流源开路）的两个输出断点之间的等效电阻,二端有源网络可以用戴维南定理和诺顿定理分别转化，则戴维南定理和诺顿定理之间肯定有一定的关系,关系式为：,