电工技术 教学课件 作者 黄军辉 黄晓红2 第1章 直流电路与电路分析.ppt

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1、电工技术第1章直流电路与电路分析1.1电路和电路模型1.2电路中的主要物理量1.3电路的基本元件1.4基尔霍夫定律1.5基尔霍夫定律的应用1.6简单电阻电路的分析方法1.1电路和电路模型图1.1手电筒图1.2电路模型图1.2是图1.1所示实际电路的电路模型。图中US表示电源，S表示开关，R表示耗能元件。1.2电路中的主要物理量1.电流及其参考方向几种常见的电流波形如图1.3所示，图1.3（a）为直流电流，图1.3（b）为交流电流。图1.3几种常见的电流波形1.2电路中的主要物理量参考方向是一个假想的电流方向。特别注意：图中实线箭头和电流符号i缺一不可。

2、图1.4电流的参考方向1.2电路中的主要物理量2.电压及其参考方向在分析电路时，也需要对未知电压任意规定电压“参考方向”，其标注方法如图1.5所示。其中，图1.5（b）所示的标注方法，即参考极性标注法中，“+”号表示参考高电位端(正极)，“-”号表示参考低电位端(负极)；图1.5（c）所示的标注方法中，参考方向是由A点指向B点。1.2电路中的主要物理量图1.5电压参考方向的几种标注方法1.3电路的基本元件1.3.1电阻元件1.3.2电容元件1.3.3电感元件1.3.4电压源1.3.5电流源1.3.1电阻元件1.电阻和电阻元件2.电导3.电阻元件上电压、电流的关

3、系如图1.9所示电路，u、i为关联参考方向，其伏安特性为u=Riu、i为非关联参考方向时，有u=-Ri1.3.1电阻元件图1.9电阻元件的图形符号1.3.1电阻元件4.电阻元件上的功率若u、i为关联参考方向，则电阻R上消耗的功率为p=ui=（Ri）i=Ri2若u、i为非关联参考方向，则p=-ui=-（-Ri）i=Ri2可见，p>0，说明电阻总是消耗(吸收)功率，而与其上的电流、电压极性无关。5.电阻器的使用1.3.2电容元件1.电容器电容器是一种能够储存电场能量的元件。2.电容元件3.电容上的电压与电流在如图1.15所示电路中，u、i选

4、关联参考方向，其伏安关系为i=CduC/dt4.电容器的使用1.3.3电感元件1.电感器2.电感元件3.电感上的电压与电流在图1.17所示电路中，u、i取关联参考方向，其伏安关系为u=LdiL/dt1.3.4电压源电压源是实际电源(如干电池、蓄电池等)的一种抽象概念，是理想电压源的简称。电压源具有如下两个特点：（1）它的端电压固定不变，与外电路取用的电流I无关；（2）通过它的电流取决于它所连接的外电路，电流是可以改变的。1.3.5电流源电流源也是实际电源(如光电池)的一种抽象概念，是理想电流源的简称。本节内容仅涉及直流电流源(恒流源)，用符号IS表示。电

5、流源的图形符号及其伏安特性曲线如图1.20所示。箭头所指方向为IS的参考方向。1.3.5电流源图1.20直流电流源的图形符号及其伏安特性曲线1.3.5电流源电流源具有如下两个特点：（1)电流源流出的电流I是恒定的，即I=IS，与其两端的电压U无关；（2)电流源的端电压取决于它所连接的外电路，端电压是可以改变的。例如，设IS=3A，将R=5Ω的电阻连接于a、b两端，则有U=15V；若将R改为6Ω，则有U=ISR=18V。1.4基尔霍夫定律1.4.1几个有关的电路名词1.4.2基尔霍夫电流定律1.4.3基尔霍夫电压定律1.4.1几个有关的电路名词1.支路2.

6、节点3.回路4.网孔1.4.2基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（简称KCL）指出：任一时刻，流入电路中任一个节点的各支路电流的代数和恒等于零，即∑i=0KCL源于电荷守恒。1.4.3基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(简称KVL)指出：任一时刻，沿电路中的任何一个回路，所有支路的电压代数和恒等于零，即∑u=0KVL源于能量守恒原理。1.5基尔霍夫定律的应用1.5.1支路电流法1.5.2网孔电流法1.5.3节点电压法1.5.1支路电流法支路电流法是以支路电流为未知数，根据KCL和KVL列方程的一种方法。可以证明，对于具有b条支路、n个节点的电路，应用KC

7、L只能列(n-1)个节点方程，应用KVL只能列l=b-(n-1)个回路方程。1.5.1支路电流法应用支路电流法的一般步骤：（1）在电路图上标出所求支路电流参考方向，再选定回路绕行方向；（2)根据KCL和KVL列方程组；（3)联立方程组，求解未知量。1.5.2网孔电流法以假想的网孔电流为未知数，应用KVL列出各网孔的电压方程，并联立解出网孔电流，再进一步求出各支路电流的方法称为网孔电流法。网孔电流法简称网孔法，它是分析网络的基本方法之一。假想在每一网孔中流动着的独立电流称为网孔电流，如图1.29所示。1.5.2网