電路分析基礎(chǔ) 教學(xué)課件 作者 畢淑娥 第1章.ppt

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1、第1章電路的基本概念和基本定律內(nèi)容提要本章主要介紹電路模型的概念、關(guān)聯(lián)參考方向、功率和能量、集總參數(shù)元件、基爾霍夫定律。1.1電路與電路模型1.3電路的功率與能量1.4電阻元件1.5電壓源與電流源1.6基爾霍夫定律1.7電位及其計(jì)算1.2電路的基本物理量電路在現(xiàn)代生活領(lǐng)域隨處可見(jiàn)，例如日常生活中常用的手電筒、半導(dǎo)體收音機(jī)、電力傳輸、工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等各個(gè)方面都離不開電路。那么什么是電路？給出手電筒照明電路如圖所示。如何分析流過(guò)小燈泡的電流?【引例】1.1電路與電路模型1.1.1實(shí)際電路實(shí)際電路：由多種電氣元件和器件（例如二極管、晶體管、運(yùn)算放大器、變壓器、電阻、電容

2、、電感等）通過(guò)導(dǎo)線按照一定的方式連接而成的電流通路。日光燈照明電路晶體管放大電路示意圖1.1.2電路模型1.1.3集總參數(shù)電路集總參數(shù)電路：電磁能量在空間傳播，如果實(shí)際電路的幾何尺寸遠(yuǎn)小于其工作電磁波的波長(zhǎng)，可認(rèn)為送到實(shí)際電路各處的電磁能量是同時(shí)到達(dá)的，此時(shí)電路尺寸可忽略不計(jì)。集總參數(shù)元件：在集總參數(shù)電路中能用一個(gè)參數(shù)或幾個(gè)參數(shù)來(lái)表征的理想化電路元件。注意：在任何時(shí)刻，流入二端元件的一個(gè)端子的電流一定等于從另一端子流出的電流，且兩個(gè)端子之間的電壓為單值量。1.2電路的基本物理量磁鏈電流電壓電荷1.2.1電流及其參考方向1.電流定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量。2.電流表達(dá)式

3、：3.電流的實(shí)際方向：很難判斷電流的實(shí)際方向4.電流的參考方向：任意假定的電流方向。在規(guī)定的參考方向下，計(jì)算后若i>0參考方向與實(shí)際方向一致；i<0參考方向與實(shí)際方向相反。1.2.2電壓及其參考方向1.電壓定義：電場(chǎng)力將單位正電荷由電場(chǎng)中一點(diǎn)按照一定的路徑移動(dòng)到另一點(diǎn)所做的功。2.電壓表達(dá)式：3.電壓的參考方向：在規(guī)定的參考方向下，計(jì)算后若u>0參考方向與實(shí)際方向一致；u<0參考方向與實(shí)際方向相反。1.2.3關(guān)聯(lián)參考方向注意：電壓、電流的參考方向可以任意設(shè)定的。如果指定流過(guò)元件的電流的參考方向是從標(biāo)以電壓正極性的一端流入，負(fù)極流出，則兩者參考方向一致，稱為關(guān)聯(lián)參考方向。1.3電路

4、的功率與能量功率：電路在單位時(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)換的電能。表達(dá)式：在關(guān)聯(lián)參考方向下，若p>0元件吸收功率；p<0元件提供功率?！纠?.1】如圖所示的電路中，已知，試問(wèn)哪些元件是電源？哪些，元件是負(fù)載？，，【解】即元件2是負(fù)載。，元件2吸收功率，元件3吸收功率即元件3是負(fù)載。負(fù)號(hào)說(shuō)明元件1提供功率，即元件1是電源。1.4電阻元件色環(huán)電阻金屬電阻水泥電阻貼片電阻精密電位器1.4.1電阻的定義及伏安特性歐姆定律：在、為關(guān)聯(lián)參考方向的條件下，線性電阻的伏安特性符合歐姆定律，即有注意：在直流電路中，電導(dǎo)：電阻的倒數(shù)，用符號(hào)G表示，單位為西門子（S）電阻：用符號(hào)R表示，單位為歐姆（Ω）1.4.2電阻元

5、件的功率和能量電阻元件的功率：電阻是無(wú)源的耗能元件電阻元件從到時(shí)間內(nèi)吸收的能量為1.4.3開路和短路1.4.4電阻元件的工程應(yīng)用基礎(chǔ)電阻元件的額定功率：在規(guī)定的環(huán)境溫度和濕度下，在長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)載而不損壞或基本不改變性能的情況下，電阻上允許消耗的最大功率。色環(huán)表示法【解】根據(jù)歐姆定律有電阻消耗的功率為兩端的電壓，欲使流過(guò)【例1.2】如圖所示電路中，已知電阻，如何選取的電流為這個(gè)電阻？1.5電壓源與電流源干電池蓄電池直流穩(wěn)壓電源發(fā)電機(jī)1.5.1實(shí)際電壓源與理想電壓源實(shí)際電壓源總是存在內(nèi)阻實(shí)際電壓源(2)其電流由它本身與外電路共同決定，即與它相連接的外電路有關(guān)。(1)其端電壓是恒定值，與

6、流過(guò)它的電流無(wú)關(guān)，即與接入電路的方式無(wú)關(guān)；2.理想電壓源電路如圖所示，電壓、電流為非關(guān)聯(lián)參考方向，電壓源的功率為P>0電源吸收功率，起負(fù)載作用；P<0電源提供功率，起電源作用。3.理想電壓源的功率1.5.2實(shí)際電流源與理想電流源1.實(shí)際電流源實(shí)際電流源是由實(shí)際電壓源轉(zhuǎn)換的(2)其電壓由它本身與外電路共同決定，即與它相連接的外電路有關(guān)。2.理想電流源(1)其電流是恒定值，與它兩端的電壓無(wú)關(guān)，即與接入電路的方式無(wú)關(guān)；電路如圖所示，電壓、電流為非關(guān)聯(lián)參考方向，電流源的功率為P>0電流源吸收功率，起負(fù)載作用；P<0電流源發(fā)出功率，起電源作用。3.理想電流源的功率1.6基爾霍夫定律古斯塔夫

7、·羅伯特·基爾霍夫（GustavRobertKirchhoff，1824—1887）德國(guó)物理學(xué)家，柏林科學(xué)院院士1847年發(fā)表的兩個(gè)電路定律（基爾霍夫電壓定律和基爾霍夫電流定律），發(fā)展了歐姆定律，對(duì)電路理論有重大作用。與化學(xué)家本生一同開拓出一個(gè)新的學(xué)科領(lǐng)域——光譜分析，并發(fā)現(xiàn)了銫和鍶兩種元素。提出熱輻射中的基爾霍夫輻射定律，這是輻射理論的重要基礎(chǔ)?；鶢柣舴蚨?，闡明了集總參數(shù)電路中與各結(jié)點(diǎn)相連的所有支路電流所滿足的關(guān)系和與各回路相關(guān)的所有支路電壓所滿足的關(guān)系。基爾霍夫定律是分析集