集总参数电路中的电压电流的约束关系课件.ppt

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1、1．1电路及集总电路模型1．2电路变量电流、电压及功率1．3基尔霍夫定律1．4电阻元件1．5电压源1．6电流源1．7受控源1．8分压公式与分流公式1．9两类约束KCL和KVL方程的独立性1．10支路分析法第一章集总参数电路中电压、电流的约束关系1.1-1电路与电路模型一、电路的组成电路由电源（信号源）、负载、传导和控制部分组成。如图1-1-1（a）所示(a)手电筒实际电路(b)手电筒电路模型对于各种实际的电路元件，在一定条件下，忽略其次要性质，用一个表征其主要物理特性的理想化模型来表示，即理想元件。对于理想电阻元件，简称为电阻，

2、只表征消耗电能的性质。二、理想元件理想电感元件，简称为电感，只表征储存和释放磁场能量的特性。理想电容元件，简称为电容，只表征储存和释放电场能量的特性。1-1电路与电路模型电路符号见图1-1-2。电阻符号电感符号电容符号图1-1-2三、电路模型由理想元件组成的电路称为电路模型。电路分析的对象是电路模型。1-1电路与电路模型由集总参数元件构成的电路称为集总参数电路。四、集总参数集总参数元件(lumpedparameterelement)：当实际电路的尺寸远小于其使用时最高工作频率所对应的波长时而抽象出的理想元件。集总参数电路几种常用

3、集总参数元件：1-1电路与电路模型例如电力系统的供电频率为50Hz,波长=6000km,在此工作频率下，电路实验的元件尺寸L<<，元件的尺寸可忽略不计，电路可视为集总参数电路。实例：1-1电路与电路模型1-2电路分析的基本变量一、电流及其参考方向定义：单位时间通过导体横截面的电荷量，即（1-2-1）单位：安培（A），1安培＝1库仑/秒。常用的电流单位有，。，。方向：习惯规定正电荷移动的方向为电流的真实方向。参考方向：为了便于分析，可以先任意假设一个电流的流向，这个假设的方向称为参考方向或正向。在参考方向下，计算出的电流值为正，说

4、明真实方向与假设的参考方向一致；如果为负，则说明真实方向与参考方向相反。即：1-2电路分析的基本变量（2）电流的参考方向是任选的，一经选定则不再变更。（1）在以后求解电路过程中，应该首先标明电流的参考方向。注意1-2电路分析的基本变量二、电压及其参考方向电压定义：单位正电荷由a点移到b点所获得或失去的能量，即电压单位：伏特(V)，1伏特（V）=1焦耳（J）/库仑（C）。电压常用单位还有千伏(kV)、毫伏(mV)。1-2电路分析的基本变量电路中，电压等于两点间的电位差。对于图示电路，ab两点间的电压为电压、电位、参考点：电路中的电

5、位是相对电路中设定的参考电位而言的，若电路中某一点被设定为参考点（电位为零），那么电路中各点的电位即为该点到参考点的电压。1-2电路分析的基本变量电压的参考极性：参考极性是人为假设的，如图1-2-2所示，计算结果为正值，表明电压的真实极性与参考极性相同，若为负值，则表明真实极性与参考极性相反。即：1-2电路分析的基本变量三、关联参考方向电流的参考方向与电压的参考极性是任意假设的。当电流的参考方向由电压参考极性的正极指向负极时，称为关联参考方向，如图（a）所示，反之则称为非关联参考方向，如图（b）所示。1-2电路分析的基本变量当电

6、流与电压符合关联参考方向时，电阻的伏安关系表示为若电流电压为非关联参考方向时，如图（b）所示，电阻的伏安关系表示为1-2电路分析的基本变量四、功率和能量1.功率p(t)定义：某一支路单位时间内所吸收的能量，称为该支路吸收的电功率，用表示。即（1-2-6）功率单位：瓦特(W)1-2电路分析的基本变量当电压与电流取非关联参考方向时：由上两式计算结果可获知：若p>0，说明电路吸收（消耗）功率；若p<0，说明电路释放（供给）功率。当电压与电流取关联参考方向时:1-2电路分析的基本变量已知某支路电压电流参考方向如图所示。（1）如i=2mA

7、,u=-5mV,求元件吸收的功率，（2）如u=-200V,元件吸收功率p=12kW,求电流。元件吸收功率-10×10-6W，或供出功率10×10-6W。解：（1）例1-2-1（2）支路电流是-60A例1-2-2如图所示，(a)已知某支路电流i=5A，u=3V,求功率p。(b)已知电压源支路，i=-2A,us=3V，求功率p。+__(a)(b)例1-2-2解：（a）电压电流为非关联方向p=-u·i=-3×5=-15W支路供出功率15W(b)电压电流为关联参考方向p=u·i=3×(-2)=-6W供出功率6W能量的单位是焦耳（J）。例

8、1-2-3已知图1-2-6（a）中某元件电流,电压的波形如（b）（c）所示,求1）求元件吸收的功率；2）求元件吸收的能量及平均功率。2.能量若电路的电流和电压符合关联参考方向，在到时刻内该电路吸收的能量为:例1-2-2解：1）由图示波形写出电流和电压的表达式如下