电路基础教学课件作者赵守忠2.ppt

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1、第2章电路变量、电路元件和电路定律1243352.1引言2.2知识结构和教学要求2.3教学内容本章小结习题下一页返回2.1引言本章介绍电路模型中的基本物理量，如电压、电流及其参考方向的概念，吸收、发出功率的表达式和计算方法，还将介绍电阻元件、独立电源和受控电源等理想的电路元件并讨论他们的属性。研究与电路连接方式有关的基本规律—基尔霍夫定律。基尔霍夫定律是集总参数电路的基本定律，包括电流定律(KCL)和电压定律(KVL)，分别使相互连接的支路电流之间和相互连接的支路电压之间予以线性约束，这种约束与构成电路的元件性质无关。这些都是电

2、路理论里的基础知识，贯串全书。返回2.2知识结构和教学要求1.知识结构(1)电路的基本变量。①电流;②电压;③功率;④电能。(2)理想的电路元件。①电阻元件;②独立电流源;③独立电压源。(3)受控源。①受控电压源;②受控电流源。(4)电路的基本定律。①欧姆定理(VCR);下一页返回2.2知识结构和教学要求②基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律2.教学要求(i)理解电流、电压、功率的定义。(2)理解电流、电压的实际方向和参考方向的意义，掌握功率的计算方法及吸收功率和发出功率的不同意义。(3)理解电阻元件、独立电流源、独立电压源的属性和

3、端口对外的特性。(4)理解基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(ILL)的实质，会根据KCL和KVL列方程，求解出相关的电路变量。上一页返回2.3教学内容2.3.1电路分析中的基本变量学习目标:掌握电流及电流的参考方向掌握电压以及电位、电动势及其参考方向和电能、电功率及额定电功率电路理论中涉及的物理量主要有电流、电压、电荷和磁通及磁通链，通常用1,U,Q和分别表示。另外电功率和电能量也是重要的物理量，它们的符号分别为P、W，在这里先从讨论电流开始。一、电流和电流的参考方向下一页返回2.3教学内容1.电流带电粒子(电子、离子

4、等)的定向运动形成电流。因而，实际上衡量电流的大小就是电流强度，简称电流。电流在数值上等于单位时间内通过某一横截面积的电荷量，用符号i表示，即(2-1)一般我们将正电荷运动的方向规定为电流的实际方向，负电荷运动的反方向为电流的实际方向。上一页下一页返回2.3教学内容若电流的大小和方向不随时间变动，也就是式中等于一个常数，则称这种电流为直流电流，简称为直流(DC)。直流电流常用大写的字母I表示，所以式(2一1)可改写为式中，q是在时间t内通过某处的电荷量。大小、方向呈周期性变动的电流称为交变电流，简称为交流(AC)。上一页下一页返回

5、2.3教学内容书中物理量均采用国际单位制(SI)。电流的SI单位是安(培)，符号为A;电荷量的SI单位是库(仑)，符号为C;时间t的SI单位是秒，符号为s。1A的电流是一个较大的值，为了实际的需要，电流的单位还可用kA(千安)、mA(毫安)、uA(微安)等，他们之间的关系是kA=103A,1mA=10-3A,1uA=10-6A2.电流的参考方向上一页下一页返回2.3教学内容电流的实际方向是客观存在的，但在复杂电路中难于判断元件中电流的实际方向，而且对于交流电流，其方向随时间而变，无法用一个固定的方向来表示它的方向。因而，在分析与计

6、算电路时，不妨假定元件或支路电流的某一方向作为电流数值为正的方向，该方向称为参考方向。参考方向选择是任意的，它不一定就是电流的实际方向，用箭头表示在电路图上，并以电流符号i标识。指定参考方向的用意是在于把电流看成代数量，若电流为正值，则电流的实际方向与参考方向一致;若电流为负值，则电流的实际方向与参考方向相反。)上一页下一页返回2.3教学内容如图2一1所示，图中长方框表示一个二端元件，流过的电流为i，用实线箭头表示其电流的参考方向。在图2一1(a)中的实际方向(虚线箭头表示)，电流参考方向由A到B(实线箭头所示)，两者的方向一致，

7、则电流值为正值，即i>0。在图2一1(b)中，指定的电流参考方向由B到A(实线箭头所示)，电流的实际方向是由A到B(虚线箭头所示)，两者方向不一致，则电流值为负值，即i<0。这样，在指定的电流参考方向下，电流值的正和负就可以反映出电流的实际方向。电流的参考方向一般用箭头表示，也可以用双下标表示，例如iAB。表示参考方向是由A到B。二、电压、电位、电动势及其参考方向.电压上一页下一页返回2.3教学内容导体中存在电场时，电荷将在电场力的作用下运动，将会把电能转换为其他形式的能量。如图2一2中，二端元件a,h两点间的电压是单位正电荷在电

8、场力的作用下由a转移到b点时电场力所做的功，用符号断uab表示，即式中，a为由a点移到})点的电荷量，a为转移过程中电场力做的功。电压即表明单位正电荷在电场力作用下转移时减少的电能，减少电能体现为电位的降低，即从高电位到低电位，因而电压的实际方向是