电路及磁路第01章wppt课件

1、沈阳工程学院电气系 电工教研室第三章正弦电流电路第三章正弦电流电路第四章第四章 耦合电感和谐波电路耦合电感和谐波电路第五章第五章 三相电路三相电路第六章第六章 二端口网络二端口网络第七章第七章 非正弦周期电流电路非正弦周期电流电路第八章第八章 非线性电阻电路非线性电阻电路第九章第九章 磁路和铁心线圈电路磁路和铁心线圈电路电路 及磁路第一章电路的基本概念和基本定律第一章电路的基本概念和基本定律第二章第二章 电阻电路电阻电路第十章第十章 线性电路过渡过程的时域分析线性电路过渡过程的时域分析第十一章第十一章 线性电路过渡过程复频域分析线性电路过渡过程复频域分析第十二章第十二章 均匀传输线的正弦稳态分

2、析均匀传输线的正弦稳态分析第一章电路的基本概念和基本定律 电路是指为了某种需要由一些电气器件按一定方式连接起来的电流通路。 1.1 1.1 电路和电路模型电路和电路模型内容提要内容提要1.电路和电路的主要物理量及其参考方向；2.独立电源、受控源和电阻元件；3.欧姆定律、基尔霍夫定律。一一 电路电路第一章电路的基本概念和基本定律电路的组成电路的组成 电源电源: 提供电能或提供电能或发出电信号的设备发出电信号的设备负载负载: 消耗电能或消耗电能或接收电信号的装置接收电信号的装置中间环节：电源和中间环节：电源和负载中间的连接部分负载中间的连接部分电路模型电路模型第一章电路的基本概念和基本定律电路的作

3、用电路的作用 降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.发电机发电机升压升压变压器变压器输电线输电线放大器放大器扬声器扬声器话筒话筒第一章电路的基本概念和基本定律二二 理想电路元件理想电路元件 组成电路的实际电气器件往往比较复杂，其电磁性能的表现组成电路的实际电气器件往往比较复杂，其电磁性能的表现可能是多方面交织在一起的。可能是多方面交织在一起的。 为研究方便将实际器件加以理想化，即只考虑起主要作用的某为研究方便将实际器件加以理想化，即只考虑起主要作用的某些电磁现象，而将其它现象忽略。些电磁现象，而将其它现象忽略。 电阻元件：只表示消耗电能的元件。电阻元件：只表示消耗电能的元件。 电感

4、元件：反映电路周围存在着磁场而可以储存磁场能量的元电感元件：反映电路周围存在着磁场而可以储存磁场能量的元件。件。 电容元件：反映电路及其附近存在着电场而可以储存电场能量电容元件：反映电路及其附近存在着电场而可以储存电场能量的元件。的元件。 集总参数元件：每一种元件只表示一种基本现象。在任何时刻，集总参数元件：每一种元件只表示一种基本现象。在任何时刻，从具有两个端钮的理想元件的某一端钮流入的电流恒等于从另一端从具有两个端钮的理想元件的某一端钮流入的电流恒等于从另一端钮流出的电流，并且元件两个端钮间的电压值也是完全确定的。钮流出的电流，并且元件两个端钮间的电压值也是完全确定的。第一章电路的基本概念

5、和基本定律 由理想化的集总元件构成的电路模型。简称电路。三三 电路模型电路模型 四四 有关电路的一些名词有关电路的一些名词 串联和并联：一些二端元件成串相连、中间没有分支时称为串串联和并联：一些二端元件成串相连、中间没有分支时称为串联；一些二端元件的两个端钮分别连在一起时称为并联。联；一些二端元件的两个端钮分别连在一起时称为并联。 支路和结点：一个或几个二端元件串联成的分支作为一条支路。支路和结点：一个或几个二端元件串联成的分支作为一条支路。三条或三条以上支路的连接点称为结点。如上图有三条或三条以上支路的连接点称为结点。如上图有3条支路，两个条支路，两个结点。结点。第一章电路的基本概念和基本定

6、律 回路和网孔：由一条或几条支路组成的闭合路径称为回路。平面回路和网孔：由一条或几条支路组成的闭合路径称为回路。平面电路图中，在回路内部不另含有支路的回路称为网孔。如上图有电路图中，在回路内部不另含有支路的回路称为网孔。如上图有3个回路，个回路，2个网孔。个网孔。1.2 1.2 电路的主要物理量电路的主要物理量一一 电流及其参考方向电流及其参考方向 电流：带电粒子的有秩序运动形成电流。电流：带电粒子的有秩序运动形成电流。tqidefdd交流AC）：直流DC）：qIt方向：规定正电荷运动的方向为电流的方向。电流的SI单位：安培），符号：A。第一章电路的基本概念和基本定律 含义：如果1秒内通过导体

7、横截面的电量是1库仑C），则该导体中的电流为1安A）。 常用单位：毫安mA），微安A）。3691kA=10 A10 mA10A 换算关系： 电流的参考方向：任意规定某一方向作为电流数值为正的方向。电流的参考方向：任意规定某一方向作为电流数值为正的方向。 参考方向表示符号：双下标，如图c） 。箭头，如图(a) 。abii第一章电路的基本概念和基本定律 参考方向与实际方向的关系：若电流为正，则电流实际方向与参考方向一致；若电流为负，则电流实际方向与参考方向相反，如图a）、(b)所示。二二 电压、电位、电动势及其参考方向电压、电位、电动势及其参考方向 电压：电路中电压：电路中a、b两点间的电压为单位

8、正电荷在电场力的作用两点间的电压为单位正电荷在电场力的作用下由下由a点转移到点转移到b点时减少的电能，即。点时减少的电能，即。qWudefabdd方向：电压的方向是电位降低的方向。电压的SI单位：伏特），符号：V。 常用单位：千伏kV），毫伏mV）。 换算关系：361kV=10 V10 mV第一章电路的基本概念和基本定律 电位：若任取一点电位：若任取一点o作为参考点，则由某点作为参考点，则由某点a到参考点到参考点o的电压的电压 称为称为a点的电位，用点的电位，用 表示。表示。aoua 电压与电位的关系：a、b两点间的电压等于这两点电位之差，即defababu 电动势：单位正电荷在电源力的作用下

9、转移时增加的电能，用符电动势：单位正电荷在电源力的作用下转移时增加的电能，用符号号 表示，即表示，即edddefSWeq 电位的SI单位：伏特），符号：V。第一章电路的基本概念和基本定律 当电压和电动势的量值与方向都不随时间而变化时，称为直流电压和直流电动势，分别用符号 和 表示。 UE 方向及表示形式：电位升高的方向。常用正（+）极性表示电源的高电位，用负（-）极性表示其低电位。 电动势的SI单位：伏特），符号：V。 注意：注意： 参考方向一经规定，在整个分析计算过程中就必须以此为准，不能变动。 不标参考方向的电流或电压是没有意义的。 参考方向可以任意规定而不影响计算结果。 电流和电压参考方

10、向可以分别独立地规定。 关当元件的电流与电压参考方向一致时，称为关联参考方向，反之，则为非关联参考方向。第一章电路的基本概念和基本定律三三 电功率和电能电功率和电能 电功率功率）：电能转换的速率，即电功率功率）：电能转换的速率，即ddWpuit 功率的SI单位：瓦特），符号：W。 含义：元件端电压为1V，通过电流为1A时，则该元件吸收功率为1W。 常用单位：兆瓦MW），千瓦kW），毫瓦mW）。 换算关系：3691MW=10 kW=10 W10 mW直流时PUI（电压与电流关联方向时）PUI （电压与电流非关联方向时）第一章电路的基本概念和基本定律 电能电能0dttWp t 从 到 时间内，电路

11、吸收的电能量为0tt直流时0()WP tt 电能的SI单位：焦耳），符号：J。 含义：1焦等于功率为1W的用电设备，在1s内消耗的电能。实用上还采用千瓦小时kWh作为电能的单位。361kWh=10 W3600s=3.6 10 J第一章电路的基本概念和基本定律 例：图为直流电路，例：图为直流电路，A2V,6V,8V,4321IUUU 求各元件吸收或提供的功率求各元件吸收或提供的功率 并计算整个电路的功率。并计算整个电路的功率。123PPP、 、解：元件1电压、电流为关联参考方向，故114 2W=8WPU I元件2、3电压、电流为非关联参考方向，故2233( 8)2W=16W6 2W=12WPU

12、IPU I 整个电路的功率为123(8 16 12)W=12WPPPP第一章电路的基本概念和基本定律1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律一一 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(Kirchhoffs current law / (Kirchhoffs current law / KCL)KCL) i = 0内容：在集总参数电路中，任何时刻流入或流出任一内容：在集总参数电路中，任何时刻流入或流出任一节点的所有支路电流的代数和等于零，即节点的所有支路电流的代数和等于零，即ai i1 1i i2 2bi i3 3(a)由KCL得图a电流关系为1230iii(b)ABCIAIBIC广义结点广义结点第

13、一章电路的基本概念和基本定律 KCL KCL的推广的推广 电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。即任何时刻，对于一个封闭面流入或流出的电流闭合面。即任何时刻，对于一个封闭面流入或流出的电流代数和等于零。代数和等于零。由KCL的推广得图b电流关系为0ABCIII二二 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(Kirchhoffs voltage law / (Kirchhoffs voltage law / KVL)KVL) 内容：内容： 在集总参数电路中，任何时刻沿任一回路所有在集总参数电路中，任何时刻沿任一回路所有支路电压的代数和等于零，

14、即支路电压的代数和等于零，即 u = 0第一章电路的基本概念和基本定律UR1+-+-+-+-UR2UR3UR4R1R2R3R4+-Us3Us4ABCDEFI1I3I4I21234341234340RRRRSSRRRRSSUUUUUUUUUUUU 根据KVL，并沿顺时针方向，可以列出右图的电压方程为1122334434SSI RI RI RI RUU 即为kkSkR IU一般式为第一章电路的基本概念和基本定律 结论：结论： 绕行方向与电流方向一致时，该项前取绕行方向与电流方向一致时，该项前取“+”+”号，相反时取号，相反时取“-”-”号；经过电压源时从号；经过电压源时从“+”+”到到“-”-”时

15、，时，该项前取该项前取“+”+”号，否则取号，否则取“-”-”号。号。 若将电阻压降和电源压降分别写在若将电阻压降和电源压降分别写在等式两边，则在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路等式两边，则在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循环一周，在这个方向上电源的电位升之和等于电阻的电循环一周，在这个方向上电源的电位升之和等于电阻的电压降之和。压降之和。 KVL KVL的推广的推广 电压定律可以推广运用于电电压定律可以推广运用于电路中的假想回路。例图中开口电路中的假想回路。例图中开口电压可按回路处理，故列方程为压可按回路处理，故列方程为0abSRIUU第一章电路的基本概念和基本定律 注意：注意：

16、列方程前标注回路绕行方向；列方程前标注回路绕行方向； 应用应用 U =0 列方程时，如果规定电压降取正号，列方程时，如果规定电压降取正号，则电位升就取负号。则电位升就取负号。1.4 1.4 电阻元件电阻元件一一 电压电流关系电压电流关系(voltage-current relationship / (voltage-current relationship / VCR)VCR) 在 u-i 坐标平面上表示元件电压电流关系VCR的曲线称为伏安特性曲线。 线性电阻：伏安特性曲线是通过原点的直线的电阻。线性电阻：伏安特性曲线是通过原点的直线的电阻。其表达式为其表达式为uRi第一章电路的基本概念和基本

17、定律 欧姆定律：它是反映电路中电能损耗的电路参数，欧姆定律：它是反映电路中电能损耗的电路参数，其定义为其定义为defuRi( u与 i 关联参考方向时 )defuRi ( u与 i 非关联参考方向时 )令 则有 RG1 Gui G 称为电阻元件的电导。其SI单位是西门子S）。 电阻 的SI单位是欧姆），符号 。R 开路和短路开路和短路 开路：若线性电阻为无限大，则当电压是有限值时，其电流总是零，这时称它为开路。第一章电路的基本概念和基本定律 短路：若线性电阻为 零，则当电流是有限值时，其电压总是零，这时称它为短路。 线性电阻元件吸收消耗的功率线性电阻元件吸收消耗的功率 在电压和电流的关联方向下

18、，任何时刻线性电阻元件吸收的电功率为 22GuRiuiP 如电阻元件把吸收的电能转换成热能，即从 到 时间内，电阻元件吸收消耗的电能为0tt00022dddttttttuWp tRittR（焦耳定律） 第一章电路的基本概念和基本定律1.5 1.5 电压源电压源一一 理想电压源理想电压源+-UsI+-U0IUUs 电压源的两个基本性质电压源的两个基本性质 它的电压是给定值或给定的时间函数，与流过的电流无关； 它的电流是与相连的外电路共同决定的。 电压源的符号及伏安特性电压源的符号及伏安特性第一章电路的基本概念和基本定律二二 由理想电压源构成的实际直流电压源模型由理想电压源构成的实际直流电压源模型 实际电压源模型及其伏安关系实际电压源模型及其伏安关系 SSUUR I* 电源内阻 越小，就越接近于理想电压源。 SR第一章电路的基本概念和基本定律 三种工作状态三种工作状态 、 端开路， ， ， 称为开路电压 ； ab0ISOCUUUOCU 、 端短路， ， ， 称为短路电流 ； ab0U /SCSSIIURSCI 、 端接负载 ， 或 。 abRSSUIRRSSUUR IRI1.6 1.6 电流源电流源一一 理想电流源理想电流源 电流源的两