空氣進(jìn)入再生塔

空氣進(jìn)入再生塔第1頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一章電路的基本概念與定律介紹概念:什么是電路?電路元件?電路模型?電路參數(shù)?參考方向?什么是什么是KCL?KVL?第一節(jié)電路和電路模型第二節(jié)電路變量及其參考方向第四節(jié)電壓源和電流源第五節(jié)受控電源第六節(jié)基爾霍夫定律第七節(jié)電功率和電位的計(jì)算第三節(jié)電阻、電感和電容HOME第2頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月什么是電路?

電路是由電路器件(例如晶體管)和電路元件(例如電容、電感、電阻等）相互連接而成，具有傳輸電能、處理信號(hào)、測(cè)量、控制、計(jì)算等功能。

最簡(jiǎn)單的電路是由電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)構(gòu)成的。

下面的就是這個(gè)簡(jiǎn)單電路和電路模型：可以看到電流的通路：電壓源中間環(huán)節(jié)負(fù)載電池中間環(huán)節(jié)負(fù)載實(shí)際電路電路模型HOME第一節(jié)電路和電路模型第3頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)際的電路是很復(fù)雜的，本書只討論電路模型而非實(shí)際電路本身。比如上圖的電池等效成了電壓源；而燈泡等效成了電阻。

電容電感電壓源電流源它從復(fù)雜實(shí)際電路等效而來(lái),是由電路元件構(gòu)成的。電阻何為電路模型？何為電路元件？無(wú)源電路元件有源電路元件HOME第4頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、電流：在導(dǎo)體中，自由電子在電場(chǎng)力的作用下做有規(guī)則的移動(dòng)形成電流。正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向規(guī)定：電路理論中涉及的電路變量通常有：電流、電壓、電功率I

直流電流

電流的單位是安培！1A=1000mA1mA=1000μA

i交流電流HOME第二節(jié)電路變量及其參考方向第5頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、電壓：UABABI電場(chǎng)力把單位正電荷由A搬到B所做的功

表示為UAB也叫電壓降或電位差單位

伏特V1V=1000mV,1mV=1000μV

與電壓代表的意義相同，可以說(shuō)電位是電壓的一種特例。定義：A點(diǎn)的電位是A點(diǎn)與參考點(diǎn)間的電壓，記做UA方向?yàn)閺腁至B

電場(chǎng)力將電位正電荷從電源的低電位點(diǎn)移到高電位點(diǎn)所做的功。電動(dòng)勢(shì)用E表示，實(shí)際方向?yàn)殡娢簧姆较?，與電壓方向相反。電壓？電位？電動(dòng)勢(shì)？電壓？電位？電動(dòng)勢(shì)？HOME第6頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電壓、電壓降、電位差、電位、電動(dòng)勢(shì)它們的相同點(diǎn)它們的區(qū)別單位相同都是伏特（V）僅電動(dòng)勢(shì)的方向與其它的相反3.電功率注意電壓的名稱電功率與電壓和電流密切相關(guān)。當(dāng)正電荷從元件上電壓的“+”極經(jīng)元件移至“-”極時(shí)，電場(chǎng)力要對(duì)電荷作功，這時(shí)，元件吸收能量；反之，正電荷從“-”極到“+”極時(shí)，電場(chǎng)力作負(fù)功，元件向外釋放能量。功率用p來(lái)表示p(t)=u(t)i(t)單位為W、mW、kW定義HOME第7頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電壓、電流均是直流量，所以應(yīng)有

P=UI在直流電路中記住嘍！4.參考方向

電路變量的參考方向原則上是可以任意假定的,有了參考方向,電流的正負(fù)才意義。一般地，無(wú)源電路元件的電流參考方向一旦確定,則電壓的參考方向也隨之而定,即取與電流相關(guān)聯(lián)的參考方向。如：電流參考方向I如此確定電流才有如此的電壓IUABUAB電阻元件

始終消耗功率電感和電容元件

不消耗功率電壓源和電流源

有時(shí)發(fā)出功率，也有時(shí)消耗功率，需要看I和U的方向。HOME第8頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電壓降是有方向的abab從a到b從b到a有源元件上自有方向+U

Is電壓源電流源在這一節(jié)里要弄懂電路變量和變量的參考方向。HOME第9頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

無(wú)源電路元件：電阻R、電感L、電容C

這里介紹1.電阻文字符號(hào)：R圖形符號(hào)：（燈泡、電爐等均可視為電阻）當(dāng)電壓和電流取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，任何時(shí)刻它兩端的電壓和電流關(guān)系服從歐姆定律u=Ri{伏安關(guān)系：功率情況：p=ui直流電路中：永遠(yuǎn)消耗功率2.電容{文字符號(hào)：圖形符號(hào)：伏安關(guān)系：功率情況：Cp=ui電流和電壓的變化率成正比在直流電路中P=0電容是儲(chǔ)能元件,不消耗有功功率3.電感文字符號(hào)：圖形符號(hào)：伏安關(guān)系：功率情況：Lp=ui電壓和電流的變化率成正比在直流電路中P=0電感是儲(chǔ)能元件,不消耗有功功率{第三節(jié)電路元件HOME第10頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月無(wú)內(nèi)阻的電壓源即是理想電壓源輸出電壓恒定,即特點(diǎn)外特性u(píng)ULi特點(diǎn)有內(nèi)阻的電壓源即是實(shí)際電壓源輸出電壓不再恒定！外特性iuUL第四節(jié)電壓源和電流源

1.電壓源理想電壓源實(shí)際電壓源輸出電流任意（隨RL而定）HOME第11頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月無(wú)內(nèi)阻的電流源即理想電流源特點(diǎn)輸出電流恒定輸出電壓隨RL而定有內(nèi)阻的電流源即實(shí)際電流源特點(diǎn)輸出電壓和電流均隨RL而定2.電流源理想電流源實(shí)際電流源HOME第12頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)際電壓源與實(shí)際電流源的端口處具有相同的伏安特性:對(duì)外電路來(lái)說(shuō),電壓源和電流源可以互相等效兩種實(shí)際電源間的等效變換電流源電壓源開路時(shí)短路時(shí)開路時(shí)短路時(shí)HOME第13頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月開路電壓對(duì)等短路電流對(duì)等即即對(duì)外電路來(lái)說(shuō),電壓源和電流源可以互相等效等效互換的條件HOME第14頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月將下圖中的電壓源等效為電流源,并求兩種情況下負(fù)載的I、U、P.解：仍然有I=2AU=2VP=4WI=6/3=2AU=2VP=2*2=4W

解得等效為求圖示電路的開路電壓與短路電流。例1-1例1-2HOME第15頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與理想電壓源并聯(lián)的所有電路元件失效（對(duì)外電路來(lái)說(shuō)）與理想電流源串聯(lián)的所有電路元件失效（對(duì)外電路來(lái)說(shuō)）化簡(jiǎn)如下電路：（a）（b）切記例1-3（c）HOME第16頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月獨(dú)立電源獨(dú)立電壓源，其電壓不受外電路影響和控制獨(dú)立電流源，其電流不受外電路影響和控制受控電源電壓控制的電壓源

VCVS電流控制的電壓源

CCVS電壓控制的電流源

VCCS電流控制的電流源CCCS受控電壓源受控電流源HOME第五節(jié)受控電源第17頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月支路（Branch）：電路中的每一條分支。節(jié)點(diǎn)（Node）：三條以上支路的匯節(jié)點(diǎn)。回路（Loop）：由支路構(gòu)成的閉合路徑。6條支路----b=64個(gè)節(jié)點(diǎn)----n=47個(gè)回路----L=7該電路擁有預(yù)備知識(shí)名詞解釋：1.6.1HOME第六節(jié)基爾霍夫定律網(wǎng)孔（mesh)——在確定的電路圖中不能再分的簡(jiǎn)單回路。第18頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律（Kirchhoff’sCurrentLaw）基爾霍夫電壓定律（Kirchhoff’sVoltageLaw）簡(jiǎn)稱

KCL簡(jiǎn)稱

KVLKCL內(nèi)容：KVL內(nèi)容：對(duì)任意節(jié)點(diǎn)，任意時(shí)刻，對(duì)任意閉合回路，任意時(shí)刻，沿一定方向繞行一周，各元件上電壓降的代數(shù)和為零。流入（或流出）該節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和為零。即∑u=o即∑i=o1.6.2HOME第19頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基爾霍夫電流定律（KCL）祥解I1I2I3I4KCL的依據(jù)：電流的連續(xù)性

I=0即：例如在下圖節(jié)點(diǎn)中可以根據(jù)KCL列寫方程：流入為正流出為負(fù)1.6.2定律內(nèi)容∑i=oI1I2I3KCL還可適用于任意封閉的面，對(duì)下面封閉面可列方程：I1+I2-I3

=0HOMEU2U3U1+_RR1R+_+_RI=?I=0第20頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

基爾霍夫電壓定律（KVL）詳解

回路#1

13311URIRI=+#1aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1回路#2：

#223322URIRI=+回路#3：

12211URIRI=++U2#3第3個(gè)方程不獨(dú)立1.6.2即：對(duì)任意閉合回路，在任一時(shí)刻，沿任一回路，所有支路電壓的代數(shù)和為零。。對(duì)下圖中各回路列寫方程：HOME第21頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注意：應(yīng)用KVL時(shí)，必須選定回路的繞行方向和各段電壓的參考方向，然后按回路的繞行方向?qū)懛匠淌健Ｊ街?，電壓的參考方向與回路的繞行方向一致的取“+”號(hào)， 與繞行方向相反的取“-”號(hào)第22頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基爾霍夫電流方程：節(jié)點(diǎn)a：節(jié)點(diǎn)b：獨(dú)立方程只有1個(gè)基爾霍夫電壓方程：#1#2#32211213322233111RIRIUURIRIURIRIU-=-+=+=獨(dú)立方程只有2個(gè)aI1I2U2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bU11.6.2HOME第23頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)：電路中有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，B個(gè)支路N=2、B=3bR1R2U2U1+-R3+_a小結(jié)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程有

(N-1)個(gè)獨(dú)立的回路電壓方程有

(B-N+1)個(gè)則：（一般為網(wǎng)孔個(gè)數(shù)）獨(dú)立電流方程：１個(gè)獨(dú)立電壓方程：２個(gè)1.6.2HOME第24頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.7電路中電位的概念及計(jì)算一、為什么引入電位在電子電路中常用到電位的概念，如二極管的陽(yáng)極電位高于陰極電位時(shí)，管子導(dǎo)通；又如，在復(fù)雜電路中，先求出電位再求電壓會(huì)使問題的分析簡(jiǎn)化。二、什么是電位電位：電路中某點(diǎn)至參考點(diǎn)的電壓，記為“V0”。通常設(shè)參考點(diǎn)的電位為零。某點(diǎn)電位為正，說(shuō)明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)高；某點(diǎn)電位為負(fù)，說(shuō)明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)低。第25頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電位的計(jì)算步驟:(1)任選電路中某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，設(shè)其電位為零；(2)標(biāo)出各電流參考方向并計(jì)算；(3)計(jì)算各點(diǎn)至參考點(diǎn)間的電壓即為各點(diǎn)的電位。結(jié)論：

(1)電位值是相對(duì)的，參考點(diǎn)選取的不同，電路中

各點(diǎn)的電位也將隨之改變；

(2)電路中兩點(diǎn)間的電壓值是固定的，不會(huì)因參考

點(diǎn)的不同而變，即與零電位參考點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。

借助電位的概念可以簡(jiǎn)化電路作圖.第26頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.7.2電位的計(jì)算a+-12V經(jīng)常這樣表示：12Vaa+12V0Va+12V-4V5030aUAUBR1R2HOME第27頁(yè)，課件共33頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖示電路：求U和I。例1-4解：3+1-2+I=0，I=-2（A）U1=3I=-6（V）U+U1+3-2=0，U=5（V）1A3A2A3V2V3UIU1HOME例1-510V55i1i2ii2S求下圖電路開關(guān)S打開和閉合時(shí)的i1和i2。S打開：i1=0i2=1.5(A)i2=i+2i5i+5i2=10S