吉林大学电工电子技术课件(很详细的).ppt

电工电子技术,通信工程学院电工电子教学中心 徐卓君,第一节 电路和电路模型 第二节 电路的基本物理量及其参考方向 第三节 理想电路元件 第四节 基尔霍夫定律 第五节 电路中的电位及其计算,第一章 电路的基本概念和基本定律,第一节 电路和电路模型,一、电路 二、电路模型,返回,一、电 路,电路是由某些电气元件按一定方 式连接起来的总体，它提供了电 流流通的路径。,电路主要由电源、负载和中间环 节三部分组成。,1.定义:,2.组成:,返回,例如：手电筒电路,电源,中间环节,负载,* 一般不希望中间环节产生能量或 信号的转换,返回,返回,2. 常见的理想电路元件,返回,3. 手电筒的电路模型,电源,中间环节,负载,电路模型只反映实际电路的作用及其相互的连接方式，不反映实际电路的内部结构、几何形状及相互位置。,返回,S,第二节 电路的基本物理量及其参考方向,一、电流及其参考方向 二、电压及其参考方向 三、关联参考方向 四、电能和电功率,返回,一、电流及其参考方向,1. 定义：,在电场的作用下，电荷有规则的定向移动形成电流，我们把单位时间内通过导体横截面积的电荷量定义为电流强度。,i = dq/dt,大小和方向都随时间改变的叫交流 用i 表示 大小和方向都不随时间改变的叫直流 用I 表示,返回,2. 单位：,1安培（A）=1000毫安(mA) 1毫安(mA)=1000微安(A),4. 参考方向 ：在分析和计算电路时往往任意选定某一方向作为电流的正方向，也称参考方向。,返回,二、电压及其参考方向,* 参考方向与实际方向的关系 在规定的参考方向下，若计算结果 I 0 参考方向与实际方向一致 I 0 参考方向与实际方向相反,2. 单位 : 1千伏特(kV)=1000伏(V),返回,1伏(V)1000毫伏(mV) 1毫伏(mV)1000微伏(V),4.参考方向 ：任意选定某一方向作为电压的正 方向，也称参考方向。,返回,* 参考方向与实际方向的关系 在规定的参考方向下，若计算结果 U 0 参考方向与实际方向一致 U 0 参考方向与实际方向相反,返回,2.电功率,1） 定义: 单位时间内电能所作的功称为电功率, 简称功率. p = u i,四、电能和电功率,1.电能,返回,当某元件的电压电流关联参考方向时 有 p = u i 当某元件的电压电流非关联参考方向时 有 p = u i,返回,* 若求出的P 0，说明元件在吸收功率，一定是负载， 求出的P 0，说明元件在发出功率，一定是电源。,返回,例、,图中五个元件代表电源或负载。参考方向如图所示。已知：I1=4A、I2=6A、U1=140V、U2=90V、U3=60V、U4=80V、U5=30V。 （1）试标出各电流和电压的实际方向；（2）判断哪些元件是电源，哪些是负载；（3）计算各元件功率。,U,I,电流、电压同相 负载 电流、电压反相 电源,元件1、2 电源 元件3、4、5 负载,P1=140V4A560W P290V6A540W P480V4A320W P530V6A180W P3(560 + 540320180)W 600W,返回,第三节 理想电路元件,一、无源理想元件 二、有源理想元件,返回,1. 电阻元件,i,u,R, 电压与电流关系 u = i R 满足欧姆定律 R=u / i,若R为常数称为线性电阻 若R随u，i的变化而变化称为非 线性电阻 只有线性电阻才满足欧姆定律, 功率,返回,一、 无源理想元件,* P总是大于0 即 P 0 电阻是耗能元件。 (一般电阻上电压与电流取关联参考方向。),返回,=Li L=i L单位是亨利(H) L为常数称为线性电感 L不是常数称为非线性电感,返回,* 若i = I ，uL=0 电感对直流相当于短路,* 它是一种储能元件 不消耗能量,返回,WL=,1,2,L i 2,返回,返回, 电压与电流关系,i =,dq,dt,=,C,duC,dt,若 uCUC 则 i0 * 电容元件对直流相当于开路,返回,WC=,t,0,P dt,=,C uC,2,1,2,电容是一种储能元件,不消耗电能,电路中能量转换过程 电阻 耗能元件 电 电感 源 储能元件 电容,返回,常用电阻,常用电感,1. 电压源 理想电压源(恒压源),US,I,U,返回,二、 有源理想元件, 实际电压源,US,U,R0,U = US I R0,I,当R0 R时，R00, U= US,返回,2. 电流源 理想电流源(恒流源),I,IS,U,返回, 实际电流源,IS,I,U,R0,I= IS UR0,返回,例1、电路如图，求理想电压源和理想电流源的功率。,US 1V,R 1,IS 1A,解: 该电路为串联电路 各元件的电流均为IS.,PUS = US IS=1W PR = IS2 R = 1W PIS = (PUS +PR) = 2W,此时电压源吸收功率(负载),返回,在电路中起电源作用，但其大小和方向受 电路中其它支路的电流或电压控制，这种电源 称为受控源。,VCVS,CCVS,VCCS,CCCS,u1,r i1,i1,g u1,常见的受控电流源和电压源，如下图,3. 受控源,返回,电流控制的电流源,Ii,ri,Ii,I0,r0,电压控制的电压源,ri,r0,ui,u0,ui,返回,第四节 基尔霍夫定律,一、基尔霍夫电流定律（KCL) 二、基尔霍夫电压定律 （KVL),返回,几个概念 支路: 电路中的每一分支叫做支路。一个支路通 过同一个电流。 节点: 由三条或三条以上的支路相连接的点叫 做节点。 回路:电路中的任一闭合路径叫做回路。,返回,图中有6个节点,图中有4个节点,图中有6条支路,图中有8条支路,图中有3个回路,图中有7个回路,一、基尔霍夫电流定律(KCL) 对于电路中的任 一节点，在任一瞬间 流入节点的电流之和 一定等于流出该节点 的电流之和。(第一 定律),如图： I1 I2 I3,对电路中的任一节点，在任一瞬间，该节点 上电流代数和等于零。 I 如图 I1 I2 I3 ,规定流入节点的电流取正,流出节点的电流取负。,返回,Ii IO,推广：适用于封闭面,IB,IC,IE,IB IC IE 满足三极管电流分配关系,返回,例：标出图中未知电流大小。,2A 8A,3A,3,4,6A,1A,5A,二、基尔霍夫电压定律(KVL) 在任一瞬间，沿任一闭合回路绕行一周，各部分电压降的代数和等于零，即 U。与绕向一致的电压取正，反之取负。,返回,R1,R2,U1,U2,I1,I2,US1,US2,a,U1US1US2U2 = 0 I1 R1US1US2I2 R20,在电路中任意回路 绕行方向上电动势 的代数和等于电阻 上电压降的代数和 US IR,规定 与绕向一致的电压 和电流取正，反之取负。,US1 US2 I1 R1 I2 R2,返回,推广: 适用于开口电路 U开=U,说明:上述两定律适用于任何变化的电压和电流。,例1. 已知E1=7V，E2=16V，E3=14V，R1=16 R2=3，R3=9。求：K打开时，Uab=？ K闭合时，I3=？,1、K打开，I3=0 UR3=0,E1+Uab+E3E2= 0 Uab=714+16=9V,2、K闭合，Uab=0 E1+E3E2 + I3R3= 0 I3=(E1E3 + E2) R3 =99=1A,返回,第五节 电路中的电位及其计算,一、电位 二、电源的习惯画法,返回,一、电位 电路中某点的电位等于该点到参考点之间的 电压，参考点就是零电位点。,Ue=0 I=9/9A=1A Ua=5V Ub=5V2V=3V Uc=5V6V= 1V Ud=4V Uab=2V,返回,e,5V,4V,a,b,c,d,3,2,4,若参考点选在