第一章电路的基本概念和定律ppt课件

1、第一章 电路的基本概念与定律重重 点点1基本概念：电路模型、电路变量及电路元件的基本概念：电路模型、电路变量及电路元件的VCR、独立、独立电压源和独立电流源、受控电源；电压源和独立电流源、受控电源；2基本定律基本定律 基尔霍夫定律基尔霍夫定律KVL和和KCL。 难难 点点1理想电路模型的概念；理想电路模型的概念；2电压和电流参考方向在直流电路分析计算中的应用；电压和电流参考方向在直流电路分析计算中的应用；3对动态元件的理解；对动态元件的理解；4受控电源。受控电源。 第一节 电路与电路模型 第二节 电路的基本物理量 第三节 基尔霍夫定律1 . 1 电路与电路模型电路与电路模型一、电路的作用与组成

2、一、电路的作用与组成1、作用、作用 电路的功能主要分两类：电路的功能主要分两类：1传输、分配和使用电能，如下图手电筒实际电路和电路模型。传输、分配和使用电能，如下图手电筒实际电路和电路模型。2传输、变换、存储和处理电信号，常见的例子如扩音机传声器话筒）。2、组成 电路主要组成部分都是由电源、负载和传输环节包括连接导线和控制设备三部分组成：电源是提供电能和电信号的设备；负载是用电或输出信号的设备；传输环节用于传输电能和电信号。二、 理想电路元件与电路模型 为了便于分析，人们根据实际器件的主要电磁性能引人一些由数学定义的假想电路元件，称为理想电路元件，简称元件。 电路理论中引用的元件主要有电阻、电

3、容、电感、理想电压源、理想电流源，这些元件都具有两个端钮，称为二端元件。这些元件又称为集总元件，由集总元件组成的电路称为集总电路。 当实际电路中电流或电压的最高工作频率所对应的电磁波波长 远大于电路最大几何尺寸 d 时即 d ) ，电路器件的端电流和端电压具有确定的单值，称这种电路为集总参数电路，简称集总电路。 本课程研究的都是集总电路。1 . 2 电路的基本物理量电路的基本物理量一、电流及其参考方向一、电流及其参考方向1、电流的大小、电流的大小 在电路中，带电粒子的定向运动，就形成电流。衡量电流大小的量是电在电路中，带电粒子的定向运动，就形成电流。衡量电流大小的量是电流强度，简称电流。电路中

4、某处电流的大小为流强度，简称电流。电路中某处电流的大小为 电流的 SI 单位是安培，用字母A表示，常用的还有毫安mA10-3A) ，微安A （10-6A) ，千安kA （103A) 等。2、电流的方向 规定在电场力的作用下，正电荷的移动方向为电流的方向。3、电流的参考方向 一条电路中的的电流有两个可能的方向，规定其中一个方向为分析计算时的电流方向，即电流的参考方向。实际电流方向与参考方向一致，电流为正；反之，电流为负。4、电流方向的表示 电流的方向可用箭头和双下标表示，如下图示。说明：1电流只有在指定参考方向下才有正负之分； 2指定参考方向不同时，不会影响电流的大小，只会影响正负取值。二、电压

5、、电位与电动势及其参考方向1、电压 电路中 a 、 b 两点间的电压为单位正电荷在电场力的作用下由 a 点移动到 b 点时减少的电能，用符号 uab 表示，即电压的单位为伏特，用字母V表示，常用的还有毫伏mV10-3A) ，千伏kV （103V) 等。2、电位 在电路中任选一点 o作为参考点，则某点的电位就是由 a 点到参考点 o 的电压，用a表示，即电位的单位也为伏特，与电压单位相同。 电压与电位的关系为： a 、 b 两点间的电压等于这两点间的电位之差，即 电位的参考点可以任意选取，参考点选择的不同，同一点的电位相应不同，但电压与参考点的选择是无关的。3、电动势 正电荷在电源力的作用下将从

6、低电位处移向高电位处。由于电源力而使电源两端具有的电位差叫做电动势，用 e 表示，其大小为 电动势的单位为伏特，符号为 V 。4、电压、电动势的参考方向 在分析计算电路的电压、电动势时，也引进参考方向，即假定的电压和电动势的方向。当电压、电动势的实际方向与参考方向相同时，数值为正，反之为负。电压、电动势的参考方向，一般有三种表示形式：说明：1只有在指定参考方向后，电压、电动势才有正负之分； 2选择的参考方向不同，不会影响电压、电动势大小，只影响正负取值； 3规定电压的方向与电动势的方向相符三、关联参考方向三、关联参考方向 支路电流参考方向和支路电压参考方向可以分别独立规定。一个支路电流、支路支

7、路电流参考方向和支路电压参考方向可以分别独立规定。一个支路电流、支路电压，可以选择一致的参考方向，叫做关联参考方向，即电流的参考方向是从电压的电压，可以选择一致的参考方向，叫做关联参考方向，即电流的参考方向是从电压的“十极流人，十极流人，“一极流出。也可以选择不一致的参考方向，叫做非关联参考方向。一极流出。也可以选择不一致的参考方向，叫做非关联参考方向。本书中如果不加以说明，都选择关联参考方向。本书中如果不加以说明，都选择关联参考方向。功率的单位为瓦特简称瓦，符号为 W , IW 二 IVA 。 规定：当电流、电压为关联参考方向时，功率为“吸收”；当电流、电压为非关联参考方向时，功率为“发出”

8、。 实际计算时，若计算值为负值，则功率的性质与假定相反。四、电能与电功率四、电能与电功率1、电功率、电功率 传送和转换电能的速率叫电功率，简称功率。用传送和转换电能的速率叫电功率，简称功率。用 p 或或 P 表示，大小为表示，大小为2、电能 支路在 t0 到 t 时间内吸收或发出的能量，为 电能 SI 单位是焦耳，简称焦，符号为 J ，它等于功率为 IW 的用电设备在 15 内消耗的电能。在实际应用上还采用 kw h （千瓦时作为电能的单位，它等于功率为 Ikw 的用电设备在 1h ( 3600s内消耗的电能，简称度。 能量转换与守恒定律是自然界的基本定律之一，电路当然也遵守这一定律。一个电路

9、中，每一瞬间，所有元件吸收功率的代数和为零。这个结论也叫“电路的功率平衡”。1 . 3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律一、一、 电路结构的有关术语电路结构的有关术语 串联和并联：成串相连，中间没有分支的一些二端元件称为串联；串联和并联：成串相连，中间没有分支的一些二端元件称为串联；而一些二端元件的两个端钮分别联接在一起时称为并联。图示电路中，而一些二端元件的两个端钮分别联接在一起时称为并联。图示电路中，元件元件 1、2、3串联，元件串联，元件 4、5串联，元件串联，元件 6、7 联及元件联及元件8、9并联。并联。 支路和节点：每一个二端元件称为支路和节点：每一个二端元件称为1 条支路，两条及两条以上

10、的支条支路，两条及两条以上的支路的联接点称为节点。图示电路共有路的联接点称为节点。图示电路共有9 支路，共有支路，共有 a、b g 等等 7 个节个节点。点。 回路和网孔：由几条支路组成的闭合路径称为回路，图示电路中，回路和网孔：由几条支路组成的闭合路径称为回路，图示电路中，元件元件1、4、5、3、2组成回路，元件组成回路，元件6、7、8、5、4组成一个回路，元组成一个回路，元件件8、9组成一个回路，元件组成一个回路，元件1、6、7、9、3、2组成一个回路等。组成一个回路等。 网孔是回路中的一种，将电路画在平面上，在回路内部不含有支路的回路称为网孔。图 示电路中，元件1、4、5、3、2组成的回

11、路称为网孔，元件1、6、7、8、3、2组成的回路不称为网孔。二、二、 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律1、KCL的内容：电路的任一瞬间，联接在任一节点的各支路的的内容：电路的任一瞬间，联接在任一节点的各支路的电流的代数和为零，即电流的代数和为零，即直流电路则为右图中节点a ，根据KCL有 由 KCL 决定的各支路电流的关系式有节点电流方程之称。列节点电流方程时，一般对参考方向背离节点的电流取“十号，同时对指向节点的电流取“一号。当然，也可以作相反规定，其结果是等效的。 KCL 决定了串联的各个支路的电流相等。2、KCL 的推广 ：1通过电路中任一封闭面的电流的代数和为零。如左下图示虚线封闭面包

12、围的电路 N1 中有 3 条支路与电路的其余部分联接，其流出的电流为 i1、i2和 i3 （电流的方向都是参考方向），则有2两部分电路之间只有一条导线相联接，流过该导线的电流 i 必为零。 如右上图如电路 ，i=0三、基尔霍夫电压定律三、基尔霍夫电压定律1、KVL的内容：沿电路的任一回路绕行一周，回路中各支路的内容：沿电路的任一回路绕行一周，回路中各支路电压的代数和为零，即电压的代数和为零，即 一般规定对参考方向与“绕行方向一致的电压取正号，则对参考方向与绕行方向相反的电压取负号。绕行方向是任选的，下图中取的是顺时针方向，则有在直流情况下，则有2、推广 KVL 也可以推广应用于假想回路，例如在左图中，可以假想有回路 abca , 其中 ab 段未画出支路。对于这个假想回路，如从 a 动身，顺时针方向绕行一周，按图中规定的参考方向，有例：试计算右上电路图中各元件的功率，已知数据标在图中。解：idb = 10A ，idc-5A 回路 cabdc 、 adba ，有 uca-2+10-5= 0 ， uad-10+2 = 0 ,得 uca -3(V) , uad8(V