电路的基本概念和定律课件

1、电路的基本概念和定律电路基础电路基础总学时：总学时：64综合训练：综合训练：12讲课：讲课：48课程设计：课程设计：4快速拉通全书知识点快速拉通全书知识点囊括了多个知识点的囊括了多个知识点的综合型题目的训练，综合型题目的训练，穿插在一些重要章节穿插在一些重要章节后面后面课外完成课外完成考核方式：闭卷考试考核方式：闭卷考试成绩构成：成绩构成：平时平时20 半期半期20 期末期末60 半期考试时间：第半期考试时间：第8周末周末半期考试范围：半期考试范围：8-4 一阶电路分析一阶电路分析/三要素法三要素法电路的基本概念和定律电路基础电路基础答疑答疑QQ：1009820577姓名：刘娟秀姓名：刘娟秀

2、实验室：现代光电测控及仪器实验室实验室：现代光电测控及仪器实验室在研项目：高速扫描仪、多轴工业机器人、在研项目：高速扫描仪、多轴工业机器人、 三维光学自动检测系统、大幅面扫描仪、三维光学自动检测系统、大幅面扫描仪、 PCB外观机、外观机、PCB检孔机检孔机地点：沙河校区地点：沙河校区 逸夫楼逸夫楼506电路的基本概念和定律电路的基本概念和定律概念：若干个电器设备或电子器件按照一定的方式连接起来而形成的电流流通的路径路径叫电路电路。实际电路实际电路: :日常生活中能实际见到的，由实际电子器件日常生活中能实际见到的，由实际电子器件或设备或设备( (电路元件电路元件) )连接而成的电路连接而成的电路

3、; ; 电原理图电原理图: :为了表述方便，为了表述方便，采用不同图形符号来表示不采用不同图形符号来表示不同的电气器件或设备，这就构成了电原理图同的电气器件或设备，这就构成了电原理图; ; 电路模型电路模型: :为分析方便，为分析方便，采用模型化的方法，用抽象的采用模型化的方法，用抽象的理想电路元件理想电路元件及其组合近似地代替实际的器及其组合近似地代替实际的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型件，从而构成与实际电路相对应的电路模型; ; 电路的基本概念和定律图图11 手电筒电路手电筒电路电路的基本概念和定律(a) 实际电路实际电路 (b) 电原理图电原理图 (c) 电路模型电路模型电路的

4、基本概念和定律 根据实际电路的几何尺寸根据实际电路的几何尺寸(d)与其工作信号波长与其工作信号波长()的关系，可以将它们分为两大类：的关系，可以将它们分为两大类： (1)集总参数电路集总参数电路：满足满足d条件的电路。条件的电路。 (2)分布参数电路分布参数电路：不满足不满足d0,i0,则真实方向与参考方向一致则真实方向与参考方向一致 如果求出如果求出 i0,i0,则真实方向与参考方向相反则真实方向与参考方向相反 根据假定的正方向来计算根据假定的正方向来计算: :举例说明！举例说明！电路的基本概念和定律在电路分析中，电路中标出的电流方向都是在电路分析中，电路中标出的电流方向都是参考参考方向方向

5、。如果没有方向，自己要设一个参考方向，在。如果没有方向，自己要设一个参考方向，在图上标出，按所标参考方向进行计算。不设参考方图上标出，按所标参考方向进行计算。不设参考方向，算出的结果没有意义。向，算出的结果没有意义。 算得结果的正负配合参考方向就可确定真实算得结果的正负配合参考方向就可确定真实方向，但不必把参考方向改为真实方向。方向，但不必把参考方向改为真实方向。 电路的基本概念和定律电压电压单位电荷从单位电荷从A A点移到点移到B B点所得到或失去的能量。点所得到或失去的能量。 其中：其中：q 的单位为库的单位为库 仑仑 （C C），），W的单位为焦的单位为焦 耳耳(J)(J)，u的单位为伏

6、【特】（的单位为伏【特】（V V）。）。 假定选定某点作为参考点，则假定选定某点作为参考点，则A A点到参考点的电压称点到参考点的电压称为为A A点的电位，用点的电位，用V VA A表示，同理有表示，同理有V VB B。电路中两点之间的。电路中两点之间的电位差，电位差， u uABAB=V=VA A-V-VB B。 dqdwtu)(电路的基本概念和定律实际方向实际方向电位真正降低的方向。电位真正降低的方向。参考方向参考方向假设的电位降低的方向。假设的电位降低的方向。 根据所假定的参考方向根据所假定的参考方向( (极性极性) )进行计算进行计算u:u:如果求出的如果求出的U 0U 0，则真实极性

7、与参考极性一致；，则真实极性与参考极性一致；如果求出的如果求出的U 0U 0 (或或G 0)时，时，p 0，这表明，这表明正电阻总是吸收功率，正电阻总是吸收功率，不可能发出功率不可能发出功率。当。当R0 (或或G0，即电压源工作在，即电压源工作在i-u平平面的一、三象限时，电压源实际吸面的一、三象限时，电压源实际吸收功率。收功率。 当当p0P0，即电流源工作在，即电流源工作在u-i平面的一、三象限时，电平面的一、三象限时，电流源实际吸收功率；流源实际吸收功率； 当当p0，即电流源工作在，即电流源工作在u-i平面的二、四象限时，电平面的二、四象限时，电流源实际发出功率。流源实际发出功率。电路的基

8、本概念和定律 独立电流源的特点是其独立电流源的特点是其电流由其特性确定电流由其特性确定，与电流源在电路中的位置无关。与电流源在电路中的位置无关。 独立电流源的独立电流源的电压则与其连接的外电路有关电压则与其连接的外电路有关。由其电流和外电路共同确定。由其电流和外电路共同确定。 也就是说也就是说随着电流源工作状态的不同，它既随着电流源工作状态的不同，它既可发出功率，也可吸收功率可发出功率，也可吸收功率。 电路的基本概念和定律例例 电路如图所示。已知电路如图所示。已知uS1=10V, iS1=1A, iS2=3A, R1=2 , R2=1 。 求电压源和各电流源发出的功率。求电压源和各电流源发出的

9、功率。 电路的基本概念和定律A2A1A31S2S1iiiV3V)631(V6V)1022(bd2S2cd1S11bduiRuuiRu20W)W(20A2V1011S发出iupW)9W(9A3V3W)6W(6A1V6S2cd21Sbd1发出发出iupiup 电压源的吸收功率为电压源的吸收功率为 电流源电流源iS1和和iS2吸收的功率分别为：吸收的功率分别为： 解：解： 根据根据KCL求得求得 根据根据 KVL和和VCR求得：求得： 电路的基本概念和定律两类约束：两类约束：拓扑约束：KCL,KVL只与电路拓扑结构有关，而与元件特性无关。元件约束：VCR只与元件特性有关，而与电路拓扑结构无关。 任何

10、集总参数电路的电压和电流都必须同时满足这两类约束。 我们今后碰到的电路往往比前面所见到的电我们今后碰到的电路往往比前面所见到的电路要复杂得多，只有通过列方程来求解，而列方路要复杂得多，只有通过列方程来求解，而列方程的依据则是两类约束。程的依据则是两类约束。电路的基本概念和定律 对于具有对于具有b条支路条支路n个结点的连通电路，可以列出线性个结点的连通电路，可以列出线性无关的方程为：无关的方程为： (n1)个个KCL方程方程 (b-(n-1)个个KVL方程方程 b 个个VCR方程方程 2b方程方程 得到以得到以b个支路电压和个支路电压和b个支路电流为变量的电路方程个支路电流为变量的电路方程(简称

11、为简称为2b方程方程)。这。这2b方程是最原始的电路方程，是分析方程是最原始的电路方程，是分析电路的基本依据。求解电路的基本依据。求解2b方程可以得到电路的全部支路电方程可以得到电路的全部支路电压和支路电流。压和支路电流。（2b个变量）个变量）电路的基本概念和定律对结点对结点 列出列出 KCL方程：方程： 0005232141iiiiiii各支路电压电流采用关联参考各支路电压电流采用关联参考方向，按顺时针方向绕行一周，方向，按顺时针方向绕行一周，列出列出2个网孔的个网孔的 KVL方程：方程： 00352431uuuuuu列出列出b条支路的条支路的VCR方程方程: S25/p>

12、 uuuuiRuiRuiRu该电路是具有该电路是具有5条支路和条支路和4个个结点的连通电路。结点的连通电路。 下面举例说明。下面举例说明。电路的基本概念和定律只列出和需求解变量相关的只列出和需求解变量相关的2b方程方程电路的基本概念和定律例例 图示电路中，已知图示电路中，已知uS1=2V, uS3=10V, uS6=4V, R2=3 , R4=2 R5=4 。试用观察法求各支路电压和支路电流。试用观察法求各支路电压和支路电流。 解：根据电压源的解：根据电压源的VCR得到各电压源支路的电得到各电压源支路的电压：压：V4V10V26S63S31S1uuuuuu根据根据 KVL可求可求得：得： V8

13、4VV10V2V64VV10V12V10V26S3S1S5S63S43S1S2uuuuuuuuuu2V10V4V电路的基本概念和定律 根据欧姆定律求出各电阻支路电流分别为：根据欧姆定律求出各电阻支路电流分别为： A24V8 A32V6 A43V12555444222RuiRuiRui 根据根据KCL求得电压求得电压 源支路电流分别为：源支路电流分别为： A5A2A3A9A3A6A6A2A4546413521iiiiiiiii2V10V4V12V6V8V电路的基本概念和定律 电路中各电压、电流是根据两类约束所建立电路方程的电路中各电压、电流是根据两类约束所建立电路方程的解答。解答。但需注意，并非每个电路但需注意，并非每个电路(模型模型)的各电压、电流都存的各电压、电流都存在惟一解。有些电路可能无解，或有多个解答。在惟一解。有些电路可能无解，或有多个解答。 一般来说，当电路中含有纯电压源构成的回路时，如一般来说，当电路中含有纯电压源构成的回路时，如图图(a)所示，这些电压源的电流解答将不是惟一的；当电路