电路第1章02-zwl

1、电路分析基础电路分析基础第1-1页电子教案第一章第一章 电路的概念及基尔霍夫定律电路的概念及基尔霍夫定律1.1 1.1 电路电路 集中参数电路集中参数电路 一、实际电路与电路模型一、实际电路与电路模型 二、集中参数电路二、集中参数电路1.2 1.2 电路变量及其参考方向电路变量及其参考方向 一、电流、电压及其参考方向一、电流、电压及其参考方向 二、功率与能量二、功率与能量1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 一、基尔霍夫电流定律一、基尔霍夫电流定律 二、二、基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 点击目录点击目录 ，进入相关章节，进入相关章节电路分析基础电路分析基础第1-2页电子教案1.1 1.

2、1 电路电路 集中参数电路集中参数电路1.1 1.1 电路、集中参数电路电路、集中参数电路一、实际电路与电路模型一、实际电路与电路模型1.1.实际电路实际电路功能功能a 能量的传输、分配与转换；能量的传输、分配与转换；b 信息的传递、控制与处理。信息的传递、控制与处理。 由电工设备由电工设备（用电磁能完成一定功能的电工装置。主要分为发电设备、传输变电设备、用电设备、电力电子设备、电磁测量仪器仪表等几大类）和电气器件按预期目的连接和电气器件按预期目的连接构成的电流的通路。构成的电流的通路。构成构成电源电源 、负载、中间环节、负载、中间环节电路分析基础电路分析基础第1-3页电子教案a 电力系统中，

3、能量的传输、分配与转换；电力系统中，能量的传输、分配与转换；1.1 1.1 电路电路 集中参数电路集中参数电路电路分析基础电路分析基础第1-4页电子教案b 电子技术中，信息的传递、控制与处理电子技术中，信息的传递、控制与处理无线通信系统无线通信系统1.1 1.1 电路电路 集中参数电路集中参数电路电路分析基础电路分析基础第1-5页电子教案1.1 1.1 电路电路 集中参数电路集中参数电路电路分析基础电路分析基础第1-6页电子教案2. 2. 电路模型电路模型 为了便于理论研究，揭示电路的内在规律，根据实为了便于理论研究，揭示电路的内在规律，根据实际电气器件和设备的基本物理特性进行理想化和简单际电

4、气器件和设备的基本物理特性进行理想化和简单化处理，从而建立它们的物理模型或数学模型。这些化处理，从而建立它们的物理模型或数学模型。这些基本的物理模型称为理想化的电路元件，简称电路元基本的物理模型称为理想化的电路元件，简称电路元件。由这些电路元件组成的理想化电路模型，简称电件。由这些电路元件组成的理想化电路模型，简称电路。路。1.1 1.1 电路电路 集中参数电路集中参数电路电路分析基础电路分析基础第1-7页电子教案1.1 1.1 电路电路 集中参数电路集中参数电路 反映实际电路部件的主要电磁反映实际电路部件的主要电磁 性质的理想电路元件及其组合。性质的理想电路元件及其组合。l理想电路元件理想电

5、路元件有某种确定的电磁性能的理想有某种确定的电磁性能的理想元件。元件。l电路模型电路模型电路分析基础电路分析基础第1-8页电子教案5种基本的理想电路元件：种基本的理想电路元件：5种基本理想电路元件有三个特征：种基本理想电路元件有三个特征： （a）只有两个端子；）只有两个端子； （b）可以用电压或电流按数学方式描述；）可以用电压或电流按数学方式描述； （c）不能被分解为其他元件。）不能被分解为其他元件。注意1.1 1.1 电路电路 集中参数电路集中参数电路电路分析基础电路分析基础第1-9页电子教案1.1 1.1 电路电路 集中参数电路集中参数电路电路分析基础电路分析基础第1-10页电子教案例例1

6、：电热水器：电热水器 电气图 电路模型 1.1 1.1 电路电路 集中参数电路集中参数电路电路分析基础电路分析基础第1-11页电子教案1.1 1.1 电路电路 集中参数电路集中参数电路电路分析基础电路分析基础第1-12页电子教案例例2：某手机的工作信号频率为某手机的工作信号频率为1800Mhz，则对应的波长为，则对应的波长为=167mm 因此，因此， 如果手机天线的尺寸达到如果手机天线的尺寸达到20mm,就不能将该天就不能将该天线视为集中参数元件线视为集中参数元件1.1 1.1 电路电路 集中参数电路集中参数电路电路分析基础电路分析基础第1-13页电子教案1.2 1.2 电路变量及其参考方向电

7、路变量及其参考方向1.2 1.2 电路变量及其参考方向电路变量及其参考方向 电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁通、能量、功率等。在线性电路分析中人们主要关通、能量、功率等。在线性电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。心的物理量是电流、电压和功率。1.1.电流电流tqtqtitddlim)(0defl电流电流l电流强度电流强度带电粒子有规则的定向运动带电粒子有规则的定向运动单位时间内通过导体横截面的电荷量单位时间内通过导体横截面的电荷量电路分析基础电路分析基础第1-14页电子教案1.2 1.2 电路变量及其参考方向电路变量及其参考方向l方

8、向方向 规定正电荷的运动方向为电流的实际方向规定正电荷的运动方向为电流的实际方向l单位单位1kA=103A1mA=10-3A1 A=10-6AA（安培）、（安培）、kA、mA、A元件元件(导线导线)中电流流动的实际方向只有两种可能中电流流动的实际方向只有两种可能: 实际方向实际方向AB实际方向实际方向AB电路分析基础电路分析基础第1-15页电子教案1.2 1.2 电路变量及其参考方向电路变量及其参考方向 国际单位制SI词头 International system of units电路分析基础电路分析基础第1-16页电子教案问题1.2 1.2 电路变量及其参考方向电路变量及其参考方向电路分析基

9、础电路分析基础第1-17页电子教案l参考方向参考方向 大小大小方向方向( (正负）正负）电流电流( (代数量代数量) )任意假定一个正电荷运动的方任意假定一个正电荷运动的方向即为电流的参考方向。向即为电流的参考方向。i 0i 0参考方向参考方向U+参考方向参考方向U+ 0 吸收正功率吸收正功率 ( (实际吸收实际吸收) )P0 吸收负功率吸收负功率 ( (实际发出实际发出) )P = -ui 表示元件发出的功率表示元件发出的功率P0 发出负功率发出负功率 ( (实际吸收实际吸收) ) u, i 取非取非关联参考方向关联参考方向+ +- -iu+ +- -iu电路分析基础电路分析基础第1-30页

10、电子教案1.2 1.2 电路变量及其参考方向电路变量及其参考方向例例 求图示电路中各求图示电路中各方框所代表的元件吸方框所代表的元件吸收或产生的功率。收或产生的功率。已知：已知： U1=1V, U2= - -3V，U3=8V, U4= - -4V,U5=7V, U6= - -3V，I1=2A, I2=1A,，I3= - -1A U6U1564123I2I3I1+U5U4U3U2电路分析基础电路分析基础第1-31页电子教案1.2 1.2 电路变量及其参考方向电路变量及其参考方向解解）（发发出出W221111IUP）（发出发出W62)3(122IUP（吸收）W1628133IUP（吸收）W3) 1

11、()3(366IUP）（发出发出W7) 1(7355IUP）（发出发出W41)4(244IUP对一完整的电路，满足：对一完整的电路，满足：发出的功率吸收的功率发出的功率吸收的功率564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1注意电路分析基础电路分析基础第1-32页电子教案1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律 （KCL）和基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电压定律( KVL )。它反。它反映了电路中所有支路电压和电流所遵循的基映了电路中所有支路电压和电流所遵循的基本规律，是分析集中参数电路的

12、基本定律。本规律，是分析集中参数电路的基本定律。基尔霍夫定律基尔霍夫定律与与元件特性元件特性构成了电路分析的构成了电路分析的基础。基础。电路分析基础电路分析基础第1-33页电子教案1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.1.几个名词几个名词电路中一个二端元件，或若干个二电路中一个二端元件，或若干个二端元件，依次串联且流经的是同一端元件，依次串联且流经的是同一个电流的电路分支，称为一个支路个电流的电路分支，称为一个支路b=3ab+_R1uS1+_uS2R2R3 支路支路i3i2i1 节点节点两条或两条以上支路的连接两条或两条以上支路的连接点称为节点。点称为节点。n=2电路分析基础电路分析基础

13、第1-34页电子教案1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。两结点间的一条通路。由支路构两结点间的一条通路。由支路构成成对平面电路，其内部不含任对平面电路，其内部不含任何支路的回路称网孔。何支路的回路称网孔。l=3123 路径路径 回路回路 网孔网孔+_R1uS1+_uS2R2R3网孔属于回路，但回路并非都是网孔。网孔属于回路，但回路并非都是网孔。电路分析基础电路分析基础第1-35页电子教案1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律例：有几条支路、几个节点、几个回路、几个网孔例：有几条支路、几个节点、几个回路、几个网孔答案：答案：5 5个支路个支路(b

14、) (b) 3个节点个节点(n) 6个回路个回路(l)3个网孔个网孔例：有几条支路、几个节点、几个回路、几个网孔例：有几条支路、几个节点、几个回路、几个网孔例：有几条支路、几个节点、几个回路、几个网孔例：有几条支路、几个节点、几个回路、几个网孔电路分析基础电路分析基础第1-36页电子教案1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律2.2.基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 (KCL)令流出为令流出为“+”，有：，有：例例 在集中参数电路中，任意时刻，对任意节点流在集中参数电路中，任意时刻，对任意节点流出（或流入）该节点电流的代数和等于零。出（或流入）该节点电流的代数和等于零。mti1b0)(出入ii

15、 or流进流进的电的电流等流等于流于流出的出的电流电流1i5i4i3i2i054321 iiiii54321iiiii 电路分析基础电路分析基础第1-37页电子教案1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律0641iii例例0542iii0653iii三式相加得：三式相加得：0321iiiKCL可推广应用于电路中包围多个结点可推广应用于电路中包围多个结点的任一闭合面。的任一闭合面。1 3 25i6i4i1i3i2i表明电路分析基础电路分析基础第1-38页电子教案例例1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律电路分析基础电路分析基础第1-39页电子教案1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律例例求其

16、它支路电流求其它支路电流图b，对闭合面列出KCL，得i1电路分析基础电路分析基础第1-40页电子教案1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 KCL是电荷守恒和电流连续性原理在电路中是电荷守恒和电流连续性原理在电路中任意节点处的反映；任意节点处的反映； KCL是对节点处支路电流加的约束，与支路是对节点处支路电流加的约束，与支路上接的是什么元件无关，与电路是线性还是上接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关；非线性无关； KCL方程是按电流参考方向列写的，与电方程是按电流参考方向列写的，与电流实际方向无关。流实际方向无关。明确电路分析基础电路分析基础第1-41页电子教案1.3 1.3 基尔

17、霍夫定律基尔霍夫定律3 3. .基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 (KVL)mtu1b0)(升降uuor U3U1U2U4 标定各元件电压参标定各元件电压参考方向考方向 选定回路绕行方向，选定回路绕行方向，顺时针或逆时针顺时针或逆时针. .+US1R1_+US4R4R3R2_在在集集中中参数电路中，任一时刻，参数电路中，任一时刻，沿任一回路，沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零所有支路电压的代数和恒等于零。电路分析基础电路分析基础第1-42页电子教案1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律U1US1+U2+U3+U4+US4= 0U2+U3+U4+US4=U1+US1 或：或：U3U1U2

18、U4+US1R1_+US4R4R3R2_注意KVL也适用于电路中任一假想的回路。也适用于电路中任一假想的回路。电路分析基础电路分析基础第1-43页电子教案1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律例例SbaUUUU21 KVL的实质反映了电路遵从能量守恒定律的实质反映了电路遵从能量守恒定律; ; KVL是对回路中的支路电压加的约束，与回路是对回路中的支路电压加的约束，与回路各支路上接的是什么元件无关，与电路是线性各支路上接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关；还是非线性无关； KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关。方向无关。明确aUsb_

19、-+U2U1电路分析基础电路分析基础第1-44页电子教案例例电路分析基础电路分析基础第1-45页电子教案例例求其它支路电压求其它支路电压电路分析基础电路分析基础第1-46页电子教案4. 4. KCL、KVL小结小结：KCL是对支路电流的线性约束，是对支路电流的线性约束，KVL是对是对回回路电压的线性约束。路电压的线性约束。KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关。与组成支路的元件性质及参数无关。KCL表明在每一节点上电荷是守恒的；表明在每一节点上电荷是守恒的；KVL是是能量守恒能量守恒的具体体现的具体体现( (电压与路径无关电压与路径无关) )。 KCL、KVL只适用于集只适用于集中中参数

20、的电路。参数的电路。1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律电路分析基础电路分析基础第1-47页电子教案1.3 1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律运用运用KCL、KVL时需要和两套符号打交道：一时需要和两套符号打交道：一是方程中各项前的正、负号（对是方程中各项前的正、负号（对KCL来说，正、来说，正、负号取决于电流参考方向是流负号取决于电流参考方向是流 出节点还是流入节出节点还是流入节点；对点；对KVL来说，正、负号取决于电压参考方向来说，正、负号取决于电压参考方向与指定的回路绕行方向是一致还是相反）。二是与指定的回路绕行方向是一致还是相反）。二是电流或电压本身数值的正、负号，由具体电路给电流或电压本身数值的正、负号，由具体电路给出出 。电路分析基础电路分析基础第1-48页电子教案1.3 1.3 基