电路基本概念和基本分析方法

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1、电工学http://210.32.200.206:8003顾伟驷gws@zjut.edu.cn(600)139571409681电路的基本概念与分析方法1.1电路的基本概念1.2无源电路元件1.3有源电路元件1.4基尔霍夫定律1.5支路电流法1.6叠加原理1.7等效电源定理1.8受控源1.9一阶电路的过度过程1.1.1电路电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电工、电子器件或设备组合而成的。电路的组成：电源、负载和导线、开关等。翻页实际电路电路模型第1章上页下页返回E+–SIR电力系统扩音器电路的作用实现电能的传输和转换实现信号的传递和处理电路的作用翻

2、页上页下页返回第1章电灯电炉电动机发电机升压变压器降压变压器话筒扬声器放大器1.1.2电压、电流及其参考方向1.基本物理量W、kW、mWV、kV、mV、μVV、kV、mV、μVA、mA、μA(用电或供电)电源力驱动正电荷的方向（低电位高电位）电位降的方向（高电位低电位）正电荷移动的方向高电位流向低电位PE（直流）e（交流）U（直流）u（交流）i（交流）I（直流）物理量单位方向功率电流电压电动势翻页上页下页返回第1章2.电压、电流参考方向在复杂电路中难于预先判断某段电路中电流的实际方向，从而影响电路求解。问题电流方向ba,ab？abR5R2R1R3R4

3、R6++E1E2E＋¯＋URIab电压、电流实际方向：翻页上页下页返回第1章¯在解题前先任意选定一个方向，称为参考方向（或正方向）。依此参考方向，根据电路定理、定律列电路方程，从而进行电路分析计算。解决方法:计算结果为正，实际方向与假设方向一致；计算结果为负，实际方向与假设方向相反。由计算结果可确定U、I的实际方向：翻页上页下页返回第1章解：假定I的参考方向如图所示。则：（实际方向与参考方向相反！）已知：E=2V,R=1Ω问：当Uab为1V时，I=?翻页,上页下页返回第1章[例1.1.1]UREIRabd＋－＋－假定U、I的参考方向如图所示，若I=-3A

4、，E=2V,R=1ΩUab=？（实际方向与参考方向一致）解：翻页上页下页返回第1章UREIRabd＋－＋－={[-(-3）]×1+2}V=5V[例1.1.2]3.为方便列电路方程，习惯假设I与U的参考方向一致（关联参考方向）。2.在解题前，先假定电压电流的“参考方向”，然后再列方程求解。当参考方向与实际方向一致时为正，否则为负。翻页上页下页返回第1章小结1.电压电流“实际方向”是客观存在的物理现象，“参考方向”是人为假设的方向。设电路任意两点间的电压为U，电流为I,则这部分电路消耗的功率为3电路功率如果假设方向不一致怎么办？功率有无正负？问题：翻页上页下

5、页返回第1章bIRUa+-P=UI若计算的结果P>0,此部分电路吸收电功率（消耗能量）,为负载。若计算结果P<0,此部分电路输出电功率（提供能量）,为电源。P=UI翻页上页下页返回第1章bIRUa+-已知：U=10V,I=1A。按图中P=10W(负载性质）假设的正方向列式：P=UI1)P为“＋”表示该元件吸收功率；P为“－”则表示输出功率。2）在同一电路中，电源产生的总功率和负载消耗的总功率是平衡的。小结：若：U=10V,I=－1A则P=－10W（电源性质）IbaU＋－上页下页第1章返回本节结束[例1.1.3]1.2电阻、电感和电容元件1.2.1电阻元件

6、1.2.2电感元件1.2.3电容元件第1章上页下页返回1.2.4额定值翻页上页下页第1章返回1.2.1电阻元件电阻（R）：具有消耗电能特性的元件。伏安特性：电阻元件上电压与电流间的关系称为伏安特性。Riu＋－iu当电压与电流之间不是线性函数关系时，称为非线性电阻。当恒定不变时，称为线性电阻。翻页iu＋-第1章上页下页返回Riu＋－伏-安特性曲线iu伏-安特性曲线翻页第1章上页下页返回实际的金属导体的电阻与导体的尺寸及材料的导电性能有关。式中ρ称为电阻率，是表示材料对电流起阻碍作用的物理量。l是导体的长度，S为导体的截面积。电阻的单位是欧姆（Ω），千欧（k

7、Ω）。翻页第1章上页下页返回几种常见的电阻元件普通金属膜电阻绕线电阻电阻排热敏电阻1.2.2电感元件单位：H,mH,H单位电流产生的磁链电感：能够存储磁场能量的元件。翻页上页下页第1章返回L符号i电感元件的基本伏—安关系式电感元件的基本关系式翻页其中：第1章上页下页返回uiL+-eL+-u=Ldidt电感是一种储能元件，储存的磁场能量为电感元件在直流电路中相当于一根无阻导线!翻页第1章上页下页返回翻页第1章上页下页返回线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近介质的导磁性能等有关。对于一个密绕的N匝线圈，其电感可表示为式中μ即为线圈附近介质的磁导率（H/m)

8、，S为线圈的横截面积（m2)，l是线圈的长度（m）。翻页第1章上页下页返回几种常