电工学 教学课件 作者 常文平 第1章 电路及分析方法.ppt

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1、第1章电路及分析方法1.1电路的基本概念1.2电路元件与电源状态1.3基尔霍夫定律1.4电阻电路的等效变换1.5电压源和电流源的等效变换1.6支路电流法1.7叠加定理1.8戴维南定理与诺顿定理1.9非线性电阻电路的分析1.1电路的基本概念电路就是电流通过的路径，主要用来实现电能的传输、变换以及信号的传递和处理等功能。电路有时也称为电网络。人们在工作和生活中会遇到很多实际电路，例如手电筒电路、照明电路、电机控制电路、电视机电路等等。实际电路是为了完成某种预期目的，由电源、负载、以及电源至负载的中间环节三个基本部分相互连接而成的电流通路装置。下页图所示为一个简单的实际电

2、路，这是一个由干电池、灯泡、开关以及连接导线组成的照明电路。一、电路的组成电源：提供电能负载：用电设备中间环节：连接电源和负载二、实际电路和电路模型1.实际电路的分析和计算，需将实际电路元件理想化（或模型化），突出其主要的电磁性质，近似看作理想元件。2.理想元件：所谓理想元件，简单说就是只具有一种物理性质的抽象元件，是组成电路模型的最小单元。譬如：理想电阻元件，电容元件，电感元件，理想电源等等。3.电路模型：在电路模型中各理想元件的端子是用“理想导线”连接起来的。根据元件对外端子的数目，理想电路元件可分为二端、三端、四端元件等。实际电路可近似看做由理想元件组成的电路

3、。1.2电路元件与电源状态电路元件是电路中最基本的组成单元,按其与外部连接的端子数目可分为二端、三端、四端元件等。元件的特性通过与端子有关的电路物理量描述，电路理论中涉及的物理量主要有电流、电压、电动势、功率、电荷和磁通等。在进行电路的分析和计算时，需要知道电压和电流的方向。关于电压和电流的方向，有实际方向和参考方向之分，要加以区别。根据不同的元件特性可把电路元件分为线性与非线性元件，时不变元件和时变元件，无源元件和有源元件等等。一、电流定义带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动形成电流。单位时间内流过导体截面的电荷量定义为电流强度。二、电流的单位A（安培）、mA(

4、毫安）、μA（微安）1.2.1电流三、电流的实际方向正电荷运动的方向。(客观存在）Riab电流的方向可用箭头表示,也可用字母顺序表示()一、电位定义：电场力把单位正电荷从一点移到参考点所做的功。单位：V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）（电路中电位参考点：接地点，Vo=0）1.2.2电压二、电压电场力把单位正电荷从一点移到另一点所做的功。单位：定义：V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）实际方向：由高电位端指向低电位端也可用字母顺序表示()，Ruab也可用+，-号表示。电压的方向可用箭头表示,+u-定义：电源力把单位正电荷从“-”极板经电源内部移到“+”极板所做的

5、功。单位：1.2.3电动势V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）实际方向：由低电位端指向高电位端电动势的方向用+，-号表示，R–+IEU+-也可用箭头表示。U=E在电路的分析计算中，不仅要算出电压、电流、的大小，还要确定这些量在电路中的实际方向。在电路中各处电压、电流的方向很难事先判断出来。因此电路内各处电压、电流的实际方向也就不能事先确定。为了解决以上的问题，在分析电路之前，首先假定一个电压或电流方向（参考方向）。在复杂电路分析中，必须列写电路方程，但不知道电压、电流、的方向就写不出电路方程。1.2.4参考方向电流的实际方向：正电荷运动的方向(客观存在）电流的参考

6、方向：任意假定实际方向（2A）参考方向（参考方向与实际方向相同）实际方向（2A）参考方向（参考方向与实际方向相反）一、电流的参考方向二、电压的参考方向电压实际方向：由高电位端指向低电位端(客观存在）电压的参考方向：任意假定AB如果A、B的实际电位为：UU=4VABUU=-4V电源两端的电压电动势正方向表示电位升电压正方向表示电位降EUEUABAB结论：当电压的参考方向与电动势的参考方向相反时当电压的参考方向与电动势的参考方向相同时注意：1.i、u、e的参考方向可任意假定。但一经选定，分析过程中不应改变。2.电路中标出的方向一律指参考方向。3.同一元件的u、i同方向，

7、称为关联参考方向。IRU+–IRU+–或IRU+–IRU+–或关联参考方向非关联参考方向功率是电场力在单位时间内所做的功。当电阻元件电流和电压的参考方向关联情况下，电阻吸收的电功率为：1.2.5功率的计算IRU+–关联参考方向电阻在t时间内消耗的电能：1kWh（1千瓦小时称为1度）若P>0，电路实际吸收功率，元件为负载；若P<0，电路实际发出功率元件为电源。1.2.6元件吸收或供出功率的判断UI当元件电流和电压的参考方向关联情况下，吸收的电功率为：（U和I的实际方向相反，则是电源）（U和I的实际方向相同，是负载）UI非关联关联例1.1试判断(a)、(b)中元件是