电工电子技术 教案 第1章 直流电路

电工电子技术教案直流电路电路的基本概念电路和电路模型；电流、电压及其参考方向；电路的功率电压源、电流源及其等效变换电压源、电流源；电压源及电流源的等效互换；受控源电路定律、定理和基本分析方法基尔霍夫定律；支路电流法；弥尔曼定理；叠加原理；戴维南定理一阶电路一阶电路及换路定律；一阶电路的三要素分析法电路的基本概念电路和电路模型电路电路是为了实现某种功能，由电工、电子元器件或电气设备按一定方式联接，为电流提供通路的整体。电路的组成：电源---提供电能的装置、中间环节----传输、分配电能的作用、负载----取用电能的装置电路的作用：电能的传输和转换、信息的传递和处理2.电路模型用理想的电路元件等效替代实际的电路元件E_E_US+理想电压源常用的电路元件有：理想电流源理想电流源IS有源元件：理想电压源、理想电流源无源元件：电阻——耗能元件、电感、电容——储能元件电流、电压及其参考方向电流习惯上规定正电荷移动的方向（负电荷移动的反方向）为电流的实际方向但对于比较复杂的电路参考方向：人为规定的电流流向（任意指定），标注的假设方向。实际方向：实际的电流流向。实际方向与参考方向一致：+实际方向与参考方向相反：-电压参考方向：人为规定的电压方向（任意指定）。实际方向：从高电位指向低电位，即电位降落的方向。实际方向与参考方向相同：+实际方向与参考方向相反：-关联参考方向电压和电流参考方向一致，称为关联参考方向,即规定电流的参考方向从电压参考方向的“+”极性的一端流向“-”极性的一端。否则为非关联参考方向。电路的功率功率电路元件在单位时间内吸收或释放的电能称为电功率，简称功率，用P表示，单位为瓦(W)或千瓦(KW)。当计算的P>0时,说明此部分电路吸收电功率，为负载。P<0时,说明此部分电路发出电功率，为电源。从P的+或-可以区分器件的性质，或是负载，或是电源。负载大小负载大小指流过负载的电流的大小，而不是指负载电阻的大小。3.电气设备及元件的额定值额定值是制造厂家为使电气设备及元件在其规定的条件下能正常有效地运行而规定的限额值。按照额定值使用电器设备及元件可以保证安全可靠，充分发挥其功效，并且保证正常的使用寿命。电压源、电流源及其等效变换1.2.1电压源1.理想电压源（恒压源）:R0=0时的电压源特点：（1）输出电压不变，即UabUS；电源中的电流由外电路决定。1.2.2电流源1、理想电流源（恒流源):R0=时的电流源特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电流源电流IS；输出电压由外电路决定。注意：恒流源两端电压由外电路决定：1.2.3电压源及电流源的等效互换注意：“等效”是指“对外”等效（等效前后对外伏-安特性一致)注意转换前后US与IS的方向:两种电源模型中，电流源的电流流出端应与电压源的正极性端相对应，等效变换前后对外电路的电压和电流的大小及方向都不变。(3)恒压源和恒流源不能等效互换（4）该等效变换可推广到含源支路。即恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效变换。Ro不一定是电源内阻1.2.4受控电源受控电压源-压控压源、流控压源。受控电流源--压控流源、流控流源受控电压源串电阻和受控电流源并电阻也可以进行等效互换电路定律、定理和基本分析方法基尔霍夫定律--电流定律、电压定律回路表示法：基尔霍夫电流定律对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于流出节点的电流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为0。基尔霍夫电流定律的扩展:电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。基尔霍夫电压定律对电路中的任一回路，沿任意绕行方向转一周，其电位升等于电位降，或电压的代数和为0。元件电压降方向与绕行方向一致：元件电压降方向与绕行方向相反：KCL独立方程数对N个结点的电路列KCL方程时,独立方程数为(N-1)个。支路电流法1）、以支路电流作为电路变量；2）、任取N-1个结点，列KCL方程；3）、把支路电压用支路电流来表示，列KVL方程；4）、联立方程求解：1.3.3弥尔曼定理1.3.4叠加原理在有多个电源共同作用的线性电路中，任一支路中的电流（或电压）等于各个电源分别作用时在该支路中产生的电流（或电压）的代数和。注意：1.叠加原理只适用于线性电路;2.叠加时应将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。电压源不作用应短路，即令US=0；电流源不作用应开路，即令IS=0。注意标明的方向：原电路中各电压、电流是各电源作用时相应量的代数和，方向相同时取正，反之取负。4.叠加原理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功率。5.运用叠加原理时也可以把电源分组求解，每个分电路的电源个数可能不止一个。1.3.5戴维南定理1.基本概念电路的等效变换二端网络若一个电路只通过两个输出端与外电路相联，则该电路称为“二端网络”。无源二端网络：二端网络中没有电源有源二端网络：二端网络中含有电源无源二端网络：二端网络中没有电源有源二端网络：二端网络中含有电源有源二端网络用电压源串电阻等效替代，便为戴维宁定理。2.戴维南定理任何线性有源二端网络都可以用一个等效电压源代替:等效电压源的源电压US等于该有源二端网络的开路电压；串联内阻R0等于该网络中所有电源为零值（恒压源短路，恒流源开路）时所得的除源二端网络等效电阻。诺顿定理有源二端网络用电压源模型替代-----戴维南定理有源二端网络用电流源模型替代-----诺顿定理小结：1、“等效”是指对外电路等效，对内并不等效。2、在运用戴维宁定理时，要搞清楚有源二端网络如何形成——学会：“拉出来，切一刀”。3、定理运用过程要概念清晰，画图要全，一般要有四个图，分别是？4、等效电源的内阻计算时注意：是对应无源二端网络从一个端子到另一个端子之间的等效电阻。1.4一阶电路稳态——对直流电路而言是指各支路电压电流保持恒定，对交流电路而言指各支路电压、电流的幅值、频率、变化规律稳定不变。本节主要研究电路从一种稳态变化到另一种稳态的过程中，电路中的电压、电流的变化规律。1.4.1一阶电路及换路定律1.一阶电路只含有一个电容或电感的动态电路（处于非稳态的电路）称为一阶电路。含有动态元件的电路，当电路的结构或参数发生变化时，如电源或无源元件的断开或接入，信号的突然注入等，可能使电路改变原来的工作状态，这