電路的基本概念和定律課件

1、電路的基本概念和定律電路基礎電路基礎總學時：總學時：64綜合訓練：綜合訓練：12講課：講課：48課程設計：課程設計：4快速拉通全書知識點快速拉通全書知識點囊括了多個知識點的囊括了多個知識點的綜合型題目的訓練，綜合型題目的訓練，穿插在一些重要章節(jié)穿插在一些重要章節(jié)后面后面課外完成課外完成考核方式：閉卷考試考核方式：閉卷考試成績構成：成績構成：平時平時20 半期半期20 期末期末60 半期考試時間：第半期考試時間：第8周末周末半期考試范圍：半期考試范圍：8-4 一階電路分析一階電路分析/三要素法三要素法電路的基本概念和定律電路基礎電路基礎答疑答疑QQ：1009820577姓名：劉娟秀姓名：劉娟秀

2、實驗室：現(xiàn)代光電測控及儀器實驗室實驗室：現(xiàn)代光電測控及儀器實驗室在研項目：高速掃描儀、多軸工業(yè)機器人、在研項目：高速掃描儀、多軸工業(yè)機器人、 三維光學自動檢測系統(tǒng)、大幅面掃描儀、三維光學自動檢測系統(tǒng)、大幅面掃描儀、 PCB外觀機、外觀機、PCB檢孔機檢孔機地點：沙河校區(qū)地點：沙河校區(qū) 逸夫樓逸夫樓506電路的基本概念和定律電路的基本概念和定律概念：若干個電器設備或電子器件按照一定的方式連接起來而形成的電流流通的路徑路徑叫電路電路。實際電路實際電路: :日常生活中能實際見到的，由實際電子器件日常生活中能實際見到的，由實際電子器件或設備或設備( (電路元件電路元件) )連接而成的電路連接而成的電路

3、; ; 電原理圖電原理圖: :為了表述方便，為了表述方便，采用不同圖形符號來表示不采用不同圖形符號來表示不同的電氣器件或設備，這就構成了電原理圖同的電氣器件或設備，這就構成了電原理圖; ; 電路模型電路模型: :為分析方便，為分析方便，采用模型化的方法，用抽象的采用模型化的方法，用抽象的理想電路元件理想電路元件及其組合近似地代替實際的器及其組合近似地代替實際的器件，從而構成與實際電路相對應的電路模型件，從而構成與實際電路相對應的電路模型; ; 電路的基本概念和定律圖圖11 手電筒電路手電筒電路電路的基本概念和定律(a) 實際電路實際電路 (b) 電原理圖電原理圖 (c) 電路模型電路模型電路的

4、基本概念和定律 根據(jù)實際電路的幾何尺寸根據(jù)實際電路的幾何尺寸(d)與其工作信號波長與其工作信號波長()的關系，可以將它們分為兩大類：的關系，可以將它們分為兩大類： (1)集總參數(shù)電路集總參數(shù)電路：滿足滿足d條件的電路。條件的電路。 (2)分布參數(shù)電路分布參數(shù)電路：不滿足不滿足d0,i0,則真實方向與參考方向一致則真實方向與參考方向一致 如果求出如果求出 i0,i0,則真實方向與參考方向相反則真實方向與參考方向相反 根據(jù)假定的正方向來計算根據(jù)假定的正方向來計算: :舉例說明！舉例說明！電路的基本概念和定律在電路分析中，電路中標出的電流方向都是在電路分析中，電路中標出的電流方向都是參考參考方向方向

5、。如果沒有方向，自己要設一個參考方向，在。如果沒有方向，自己要設一個參考方向，在圖上標出，按所標參考方向進行計算。不設參考方圖上標出，按所標參考方向進行計算。不設參考方向，算出的結果沒有意義。向，算出的結果沒有意義。 算得結果的正負配合參考方向就可確定真實算得結果的正負配合參考方向就可確定真實方向，但不必把參考方向改為真實方向。方向，但不必把參考方向改為真實方向。 電路的基本概念和定律電壓電壓單位電荷從單位電荷從A A點移到點移到B B點所得到或失去的能量。點所得到或失去的能量。 其中：其中：q 的單位為庫的單位為庫 侖侖 （C C），），W的單位為焦的單位為焦 耳耳(J)(J)，u的單位為伏

6、【特】（的單位為伏【特】（V V）。）。 假定選定某點作為參考點，則假定選定某點作為參考點，則A A點到參考點的電壓稱點到參考點的電壓稱為為A A點的電位，用點的電位，用V VA A表示，同理有表示，同理有V VB B。電路中兩點之間的。電路中兩點之間的電位差，電位差， u uABAB=V=VA A-V-VB B。 dqdwtu)(電路的基本概念和定律實際方向實際方向電位真正降低的方向。電位真正降低的方向。參考方向參考方向假設的電位降低的方向。假設的電位降低的方向。 根據(jù)所假定的參考方向根據(jù)所假定的參考方向( (極性極性) )進行計算進行計算u:u:如果求出的如果求出的U 0U 0，則真實極性

7、與參考極性一致；，則真實極性與參考極性一致；如果求出的如果求出的U 0U 0 (或或G 0)時，時，p 0，這表明，這表明正電阻總是吸收功率，正電阻總是吸收功率，不可能發(fā)出功率不可能發(fā)出功率。當。當R0 (或或G0，即電壓源工作在，即電壓源工作在i-u平平面的一、三象限時，電壓源實際吸面的一、三象限時，電壓源實際吸收功率。收功率。 當當p0P0，即電流源工作在，即電流源工作在u-i平面的一、三象限時，電平面的一、三象限時，電流源實際吸收功率；流源實際吸收功率； 當當p0，即電流源工作在，即電流源工作在u-i平面的二、四象限時，電平面的二、四象限時，電流源實際發(fā)出功率。流源實際發(fā)出功率。電路的基

8、本概念和定律 獨立電流源的特點是其獨立電流源的特點是其電流由其特性確定電流由其特性確定，與電流源在電路中的位置無關。與電流源在電路中的位置無關。 獨立電流源的獨立電流源的電壓則與其連接的外電路有關電壓則與其連接的外電路有關。由其電流和外電路共同確定。由其電流和外電路共同確定。 也就是說也就是說隨著電流源工作狀態(tài)的不同，它既隨著電流源工作狀態(tài)的不同，它既可發(fā)出功率，也可吸收功率可發(fā)出功率，也可吸收功率。 電路的基本概念和定律例例 電路如圖所示。已知電路如圖所示。已知uS1=10V, iS1=1A, iS2=3A, R1=2 , R2=1 。 求電壓源和各電流源發(fā)出的功率。求電壓源和各電流源發(fā)出的

9、功率。 電路的基本概念和定律A2A1A31S2S1iiiV3V)631(V6V)1022(bd2S2cd1S11bduiRuuiRu20W)W(20A2V1011S發(fā)出iupW)9W(9A3V3W)6W(6A1V6S2cd21Sbd1發(fā)出發(fā)出iupiup 電壓源的吸收功率為電壓源的吸收功率為 電流源電流源iS1和和iS2吸收的功率分別為：吸收的功率分別為： 解：解： 根據(jù)根據(jù)KCL求得求得 根據(jù)根據(jù) KVL和和VCR求得：求得： 電路的基本概念和定律兩類約束：兩類約束：拓撲約束：KCL,KVL只與電路拓撲結構有關，而與元件特性無關。元件約束：VCR只與元件特性有關，而與電路拓撲結構無關。 任何

10、集總參數(shù)電路的電壓和電流都必須同時滿足這兩類約束。 我們今后碰到的電路往往比前面所見到的電我們今后碰到的電路往往比前面所見到的電路要復雜得多，只有通過列方程來求解，而列方路要復雜得多，只有通過列方程來求解，而列方程的依據(jù)則是兩類約束。程的依據(jù)則是兩類約束。電路的基本概念和定律 對于具有對于具有b條支路條支路n個結點的連通電路，可以列出線性個結點的連通電路，可以列出線性無關的方程為：無關的方程為： (n1)個個KCL方程方程 (b-(n-1)個個KVL方程方程 b 個個VCR方程方程 2b方程方程 得到以得到以b個支路電壓和個支路電壓和b個支路電流為變量的電路方程個支路電流為變量的電路方程(簡稱

11、為簡稱為2b方程方程)。這。這2b方程是最原始的電路方程，是分析方程是最原始的電路方程，是分析電路的基本依據(jù)。求解電路的基本依據(jù)。求解2b方程可以得到電路的全部支路電方程可以得到電路的全部支路電壓和支路電流。壓和支路電流。（2b個變量）個變量）電路的基本概念和定律對結點對結點 列出列出 KCL方程：方程： 0005232141iiiiiii各支路電壓電流采用關聯(lián)參考各支路電壓電流采用關聯(lián)參考方向，按順時針方向繞行一周，方向，按順時針方向繞行一周，列出列出2個網(wǎng)孔的個網(wǎng)孔的 KVL方程：方程： 00352431uuuuuu列出列出b條支路的條支路的VCR方程方程: S25/p>

12、 uuuuiRuiRuiRu該電路是具有該電路是具有5條支路和條支路和4個個結點的連通電路。結點的連通電路。 下面舉例說明。下面舉例說明。電路的基本概念和定律只列出和需求解變量相關的只列出和需求解變量相關的2b方程方程電路的基本概念和定律例例 圖示電路中，已知圖示電路中，已知uS1=2V, uS3=10V, uS6=4V, R2=3 , R4=2 R5=4 。試用觀察法求各支路電壓和支路電流。試用觀察法求各支路電壓和支路電流。 解：根據(jù)電壓源的解：根據(jù)電壓源的VCR得到各電壓源支路的電得到各電壓源支路的電壓：壓：V4V10V26S63S31S1uuuuuu根據(jù)根據(jù) KVL可求可求得：得： V8

13、4VV10V2V64VV10V12V10V26S3S1S5S63S43S1S2uuuuuuuuuu2V10V4V電路的基本概念和定律 根據(jù)歐姆定律求出各電阻支路電流分別為：根據(jù)歐姆定律求出各電阻支路電流分別為： A24V8 A32V6 A43V12555444222RuiRuiRui 根據(jù)根據(jù)KCL求得電壓求得電壓 源支路電流分別為：源支路電流分別為： A5A2A3A9A3A6A6A2A4546413521iiiiiiiii2V10V4V12V6V8V電路的基本概念和定律 電路中各電壓、電流是根據(jù)兩類約束所建立電路方程的電路中各電壓、電流是根據(jù)兩類約束所建立電路方程的解答。解答。但需注意，并非每個電路但需注意，并非每個電路(模型模型)的各電壓、電流都存的各電壓、電流都存在惟一解。有些電路可能無解，或有多個解答。在惟一解。有些電路可能無解，或有多個解答。 一般來說，當電路中含有純電壓源構成的回路時，如一般來說，當電路中含有純電壓源構成的回路時，如圖圖(a)所示，這些電壓源的電流解答將不是惟一的；當電路