实际电路电路模型电路中的变量电路中的元件课件

1、实际电路、电路模型2、电路中的变量3、电路中的元件：R、L、C4、电路中的电源5、电路中的基本定律第一章电路模型和电路定律本章内容：独立源受控源{

KCLKVL{

1、实际电路、电路模型第一章电路模型和电路定律本章内容一、实际电路：由实际器件组成的电路

说明：1、实际器件种类非常多

2、举例说明实际电路—手电筒电路

§1-1实际电路和电路模型电源：电池、稳压电源、发电机……负载：电灯、冰箱、电阻器……{

导线电池开关灯泡第一章电路模型和电路定律一、实际电路：由实际器件组成的电路§1-1实际电路和电二、实际电路的作用1、能量的传输，如供电电路发电机350KV350KV10KV380/220V高压电器照明10KV2、信号的处理，如放大电路3、测量电路，如万用表内部电路4、存贮信息，如计算机存贮器电路

§1-1实际电路和电路模型二、实际电路的作用发电机350KV350KV10KV380/三、电路模型1、理想元件（1）电阻元件：→耗能实际器件中：电阻器、灯泡、电冰箱……（2）电感元件：→存贮磁场能量实际器件中：电感线圈、电感器…（3）电容元件：→存贮电场能量实际器件中：电容器、极板等

§1-1实际电路和电路模型三、电路模型§1-1实际电路和电路模型三、电路模型2、电路模型：将实际电路中实际器件用理想元件代替所得到的模型.

§1-1实际电路和电路模型*电路模型是由理想电路元件构成的导线电池开关灯泡例

.三、电路模型§1-1实际电路和电路模型*电路模型一、电流1、电流：单位时间内通过导体横截面积的电量

说明：

i——安培A

q——库仑C

t——秒S§1-2电流和电压的参考方向第一章电路模型和电路定律一、电流§1-2电流和电压的参考方向第一章电路模型和2、电流的方向：（1）实际方向：正电荷移动的方向

（2）方向的表示：箭头双下标ab（3）参考方向：参考方向实际方向

如果参考方向与实际方向相反,则AB实际方向{

任意选定的一个方向作为参考方向{

§1-2电流和电压的参考方向2、电流的方向：箭头双下标ab（3）参考方向：参考方向实（4）参考方向应用：利用参考方向判别实际方向10WW5W235VI10V*确定一个方向作为参考方向*按此参考方向进行电路计算结果由参考方向和I<0判别实际方向例实际方向!§1-2电流和电压的参考方向（4）参考方向应用：利用参考方向判别实际方向10WW5W2二、电压1、电压：电场力将单位正电荷从a点移到b点所做的功说明：u——伏特Vq——库仑Cw——焦耳J

2、电压的方向：（1）实际方向：略（2）方向表示：箭头+-号双下标

ab{

uabu+–§1-2电流和电压的参考方向二、电压说明：u——伏特V2、电压的方向：（1）实际（3）参考方向应用：*利用参考方向判别实际方向〈同电流〉*正弦电流、电压u+–§1-2电流和电压的参考方向（3）参考方向应用：*正弦电流、电压u+–§1-2电流3、电压、电流的的关联，非关联参考方向:元件或支路的u，i通常采用相同的参考方向以减少公式中负号，称之为关联参考方向；反之，称为非关联参考方向。

说明：*交流i(t)，u(t)*直流I，U+–iu关联参考方向+–iu非关联参考方向本课程以后所有讨论均在参考方向下进行！§1-2电流和电压的参考方向3、电压、电流的的关联，非关联参考方向:元件或支路的u，说明：*单位P—W(瓦)w—J(焦)t—s

*在某段时间内（t0,t）,某元件吸收能量为

§1-3功率一、电功率：单位时间内能量的变化率第一章电路模型和电路定律说明：*单位P—W(瓦)w—J(焦)二、功率的计算§1-3功率

+–iu1.u,i关联参考方向P>0

吸收正功率(实际吸收)P<0

吸收负功率(实际发出)二、功率的计算§1-3功率+–iu1.u,i关二、功率的计算+–iu2.u,i非关联参考方向P>0

发出正功率(实际发出)P<0

发出负功率(实际吸收

)§1-3功率

二、功率的计算+–iu2.u,i非关联参考方向P>上述功率计算适用于元件，也适用于任意二端网络电阻元件在电路中总是消耗(吸收)功率，而电源在电路中可能吸收，也可能发出功率。+–IURU1U2例

U1=10V，U2=5V。分别求电源、电阻的功率。PR吸=URI=5

1=5WPU1发=U1I=10

1=10WPU2吸=U2I=5

1=5WP发=10W，P吸=5+5=10WP发=P吸

(功率守恒)I=UR/5=(U1–U2)/5=(10–5)/5=1A§1-3功率

上述功率计算适用于元件，也适用于任意二端网络电阻元件在电路中一、特点:耗能（实际器件中只要耗能电能均可用电阻元件表示）二、电阻元件定义：

一个二端元件若其电压、电流关系能在i—u平面上用一曲线表示，则此元件为电阻元件§1-4电阻元件

第一章电路模型和电路定律+–iu一、特点:耗能（实际器件中只要耗能电能均可用电阻元二、电阻元说明：线性电阻元件非线性电阻元件§1-3功率

§1-4电阻元件

+–iuR+–iuR说明：线性电阻元件非线性电阻元件§1-3功率§1-4电

§1-3功率

§1-3功率

三、线性电阻：任何时刻端电压与其电流成正比的元件1、线性电阻元件伏安特性〈VAR〉：§1-4电阻元件

+–iuR§1-3功率§1-3功率三、线性电阻：任何时刻端电说明

VAR：VAR：

电阻元件电流只与同一时刻电压有关，与过去电压值无关§1-3功率

§1-3功率

三、线性电阻§1-4电阻元件

+–iuR+–iuG令G=1/RG称为电导电导单位：S(西)(Siemens)说明VAR：VAR：电阻元件电流只与同一时刻电压有关2、电阻功率说明：*P>0说明电阻总是吸收能量（耗能）*电阻元件在（t0,t)期间吸收能量

§1-3功率

§1-3功率

§1-4电阻元件

+–iuR2、电阻功率说明：*P>0说明电阻总是吸收能

3、特例§1-3功率

§1-3功率

§1-4电阻元件

(1)：开路iuO开路R+-NiuR=∞G=0+-Ni=0u(2)：短路iuO短路R+-NiuR=0G=∞+-Niu=03、特例§1-3功率§1-3功率§1-4电阻四、非线性电阻

VAR：

说明：例

iu+-

非线性电阻的阻值与电压电流方向有关非线性电阻要用整个VAR表示§1-3功率

§1-3功率

§1-4电阻元件

iOu+–iuR四、非线性电阻VAR：说明：例iu+-非线性电阻一、理想电压源——提供电压1、特点：端电压为固定函数与外电路无关端电流随外电路不同而不同1.5VU=1.5VI=0+-1.5VI=0.15A+-U=1.5V10W例:§1-7理想电压源和理想电流源

第一章电路模型和电路定律1.5VI=0.015A+-U=1.5V1000W一、理想电压源——提供电压1、特点：端电压为固定函数与外电路2、分类0t00t(2)分类直流电压源交流电压源+-Us+-(1)符号§1-7理想电压源和理想电流源

Us+-Us+-UsUsUstUs2、分类0t00t(2)分类直流电压源交流电压源+-Us+3、电压源的VARVAR：

说明：开路开路电压

外接负载§1-7理想电压源和理想电流源

0UstUUoc=UsI=0+-Usi+-UUs3、电压源的VARVAR：说明：开路开路电压外接负载

功率

00pP=uip><产生功率吸收功率00pp<>P=ui产生功率吸收功率§1-7理想电压源和理想电流源

短路I=0+-Us=0i+-UsUi+-Us功率00pP=uip><产生功率吸收功率00pp<>P二、电流源——提供电流1、特点：i为固定函数与外电路无关端电压u随外电路不同而不同

2、符号§1-7理想电压源和理想电流源

iS+u-iS+u-二、电流源——提供电流1、特点：i为固定函数与外电路无关

3、分类：§1-7理想电压源和理想电流源

0tiS0iS4、电流源的VAR+-isU3、分类：§1-7理想电压源和理想电流源0tiS0§1-7理想电压源和理想电流源

说明：理想电流源的短路与开路(2)开路：R

，i=iS，u

。若强迫断开电流源回路，电路模型为病态，理想电流源不允许开路。(1)短路：R=0，i=iS

，u=0，电流源被短路。RiSiu+_外接负载u随R变化而变化i不变功率00pP=uip><产生功率吸收功率§1-7理想电压源和理想电流源说明：理想电流源的短路与isR0§1-7理想电压源和理想电流源

5.实际电流源的产生：可由稳流电子设备产生，有些电子器件输出具备电流源特性，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。isR0§1-7理想电压源和理想电流源5.实际电流源一、受控源：大小受其它支路i\u控制的电源〈非独立源〉

说明：*受控源特点：非独立§1-8受控源第一章电路模型和电路定律电源独立电源：电源大小与外电路无关受控源：电源大小受其他支路i,u控制电路符号+–受控电压源受控电流源一、受控源：大小受其它支路i\u控制的电源〈非独立源〉§1-§1-8受控源第一章电路模型和电路定律例:ic=bib用以前讲过的元件无法表示此电流关系,为此引出新的电路模型——电流控制的电流源.一个三极管可以用CCCS模型来表示CCCS可以用一个三极管来实现.控制部分受控部分RcibRbic受控源是一个四端元件:输入端口是控制支路，输出端口是受控支路.ibbib§1-8受控源第一章电路模型和电路定律例:ic=b二、受控源分类：根据控制量和被控制量是电压u或电流i，受控源可分为四种类型：当被控制量是电压时，用受控电压源表示；当被控制量是电流时，用受控电流源表示。§1-8受控源(a)电流控制的电流源(CurrentControlledCurrentSource)

b

:电流放大倍数{u1=0i2=bi1CCCSºº+_u2i2ºº+_u1i1bi1二、受控源分类：根据控制量和被控制量是电压u或§1-8受二、受控源分类：§1-8受控源r:转移电阻{u1=0u2=ri1(b)电流控制的电压源(CurrentControlledVoltageSource)CCVSºº+_u2i2ºº+_u1i1ri1g:转移电导{

i1=0i2=gu1(c)电压控制的电流源(VoltageControlledCurrentSource)VCCSºº+_u2i2ºº+_u1i1gU1二、受控源分类：§1-8受控源r:转移电阻{u二、受控源分类：§1-8受控源(d)电压控制的电压源(VoltageControlledVoltageSource)

:电压放大倍数{

i1=0VCCSºº+_u2i2ºº+_u1i1µu1u2=

u1二、受控源分类：§1-8受控源(d)电压控制的电压源说明：受控源与独立源的比较§1-8受控源(1)独立源电压(或电流)由电源本身决定，与电路中其它电压、电流无关，而受控源电压(或电流)直接由控制量决定。(2)独立源作为电路中“激励”，在电路中产生电压、电流，而受控源只是反映输出端与输入端的关系，在电路中不能作为“激励”。说明：受控源与独立源的比较§1-8受控源(1)独立源电§1-9基尔霍夫定律第一章电路模型和电路定律简单电路：一个电源和多个电阻组成的，可以用电阻的串、并联简化并利用欧姆定律进行计算的电路。复杂电路：两个以上含有电源的支路组成的多回路电路，不能运用电阻的串、并联分析方法简化成一个简单回路的电路。知识回顾引入新课R1

E1

E2R2R3R1

ER2R3§1-9基尔霍夫定律第一章电路模型和电路定律简单电路§1-9基尔霍夫定律第一章电路模型和电路定律

基尔霍夫定律给出了分析这类复杂电路的方法。

基尔霍夫(GustavRobertKirchhoff)：

德国著名物理学家、化学家、天文家（1824～1887）。1845年发表了基尔霍夫定律，发展了欧姆定律，对电路理论具有重大作用。其后与一位化学家本生共同创立光谱分析学，并发现了铯和锶两种元素，贡献卓著。

19世纪40年代，电气技术的发展使电路变得越来越复杂，不能用串、并联电路的公式解决。刚从德国哥尼斯堡大学毕业，年仅21岁的基尔霍夫在他的第1篇论文中提出了适用于这种网络状电路计算的两个定律，即著名的基尔霍夫定律。该定律能够迅速地求解任何复杂电路，从而成功地解决了阻碍电气技术发展的难题。§1-9基尔霍夫定律第一章电路模型和电路定律§1-9基尔霍夫定律第一章电路模型和电路定律基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律(Kirchhoff’sCurrentLaw—KCL)和基尔霍夫电压定律(Kirchhoff’sVoltageLaw—KVL)。它反映了电路中所有支路电压和电流的约束关系，是分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。§1-9基尔霍夫定律第一章电路模型和电路定律一、几个名词

1、支路(branch)：电路中通过同一电流的每个分支。(b)

2、节点(node):三条或三条以上支路的连接点称为节点。(n)4、回路(loop)：由支路构成的闭合路径。(l)

§1-9基尔霍夫定律第一章电路模型和电路定律3、路径(path)：两节点间的一条通路。路径由支路构成。123ab①②③一、几个名词2、节点(node):三条或三条以上支路的连接§1-9基尔霍夫定律5、网孔：内部不含支路的回路123ab说明：对平面电路，每个网眼即为网孔。网孔是回路，但回路不一定是网孔。§1-9基尔霍夫定律5、网孔：内部不含支路的回路123a6、两类约束：电路中各i.u须受到两类约束

§1-9基尔霍夫定律

{

元件VAR元件联接所带来的约束(拓扑约束){

{

KVLKCL6、两类约束：电路中各i.u须受到两类约束§1-9基§1-9基尔霍夫定律电路中有几条支路？CD段是不是支路？（

5

）2.

有几个节点？（3）3.

有几个回路？（6

）4.有几个网孔？（3

）问题与讨论ABCD§1-9基尔霍夫定律电路中有几条支路？CD段是不是支路二、KCL：集总电路中任一时刻，流入任一节点的支路电流等于流出该节点的支路电流§1-9基尔霍夫定律例:物理基础:电荷守恒，电流连续性i1+i3=i2+i4i1i2i3i4=0–+–+流出为+，流入为-？二、KCL：集总电路中任一时刻，流入任一节点的支路§1-9二、KCL：集总电路中任一时刻，对任一节点，所有

流出节点的支路电流代数和等于零§1-9基尔霍夫定律若流出为“+”(支路电流背离节点)i1i2i3i4=0例:i1+i3=i2+i4–+–+代数和：流出为+，流入为-二、KCL：集总电路中任一时刻，对任一节点，所有§1-9二、KCL：集总电路中任一时刻，对任一节点，所有

流出节点的支路电流代数和等于零

§1-9基尔霍夫定律代数和：流出为+，流入为-二、KCL：集总电路中任一时刻，对任一节点，所有§1-9二、KCL：集总电路中任一时刻，对任一节点，所有

流出节点的支路电流代数和等于零§1-9基尔霍夫定律例:••7A4Ai110A-12Ai2i1

i210(–12)=047i1=0方程列写前提：

1）标定各支路电流的参考方向

2）确定正负（流出为“+”或流入为“+”）

i1=–3A

+––

i2=2A

++––二、KCL：集总电路中任一时刻，对任一节点，所有§1-9§1-9基尔霍夫定律KCL可推广到一个封闭面：对于封闭面S来说，有

I1+I2=I3

或I1

+I2

-I3

=0§1-9基尔霍夫定律KCL可推广到一个封闭面：对于封闭面§1-9基尔霍夫定律思考：I=?1.AB+_1111113+_22.UA==UB?i13.AB+_1111113+_2i1==i2?i2i1§1-9基尔霍夫定律思考：I=?1.AB+_111111§1-9基尔霍夫定律例：求电路中的电流I1和I2-3A10A5A10A2AI1I2AB解：对节点A：I1=-3A+10A+5A对节点B：5A=I2+2A+10A=12A整理：I2=5A-2A-10A=-7A可知：I1的实际方向与参考方向相同；I2的实际方向与参考方向相反,是流向节点B的。§1-9基尔霍夫定律例：求电路中的电流I1和I2-3A1§1-9基尔霍夫定律例：求下面电路中I=？+-9V2A7AI2Ω7Ω8Ω2Ω5Ω3Ω+-6V4Ω4AI1=5A5+4+I=0I=-9(A)§1-9基尔霍夫定律例：求下面电路中I=？+9V2A7A三、KVL：集总电路中任一时刻，沿任一回路所有支路