電工技術(shù) 教學(xué)課件 作者 黃軍輝 黃曉紅2 第1章 直流電路與電路分析.ppt

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1、電工技術(shù)第1章直流電路與電路分析1.1電路和電路模型1.2電路中的主要物理量1.3電路的基本元件1.4基爾霍夫定律1.5基爾霍夫定律的應(yīng)用1.6簡單電阻電路的分析方法1.1電路和電路模型圖1.1手電筒圖1.2電路模型圖1.2是圖1.1所示實際電路的電路模型。圖中US表示電源，S表示開關(guān)，R表示耗能元件。1.2電路中的主要物理量1.電流及其參考方向幾種常見的電流波形如圖1.3所示，圖1.3（a）為直流電流，圖1.3（b）為交流電流。圖1.3幾種常見的電流波形1.2電路中的主要物理量參考方向是一個假想的電流方向。特別注意：圖中實線箭頭和電流符號i缺一不可。

2、圖1.4電流的參考方向1.2電路中的主要物理量2.電壓及其參考方向在分析電路時，也需要對未知電壓任意規(guī)定電壓“參考方向”，其標(biāo)注方法如圖1.5所示。其中，圖1.5（b）所示的標(biāo)注方法，即參考極性標(biāo)注法中，“+”號表示參考高電位端(正極)，“-”號表示參考低電位端(負(fù)極)；圖1.5（c）所示的標(biāo)注方法中，參考方向是由A點指向B點。1.2電路中的主要物理量圖1.5電壓參考方向的幾種標(biāo)注方法1.3電路的基本元件1.3.1電阻元件1.3.2電容元件1.3.3電感元件1.3.4電壓源1.3.5電流源1.3.1電阻元件1.電阻和電阻元件2.電導(dǎo)3.電阻元件上電壓、電流的關(guān)

3、系如圖1.9所示電路，u、i為關(guān)聯(lián)參考方向，其伏安特性為u=Riu、i為非關(guān)聯(lián)參考方向時，有u=-Ri1.3.1電阻元件圖1.9電阻元件的圖形符號1.3.1電阻元件4.電阻元件上的功率若u、i為關(guān)聯(lián)參考方向，則電阻R上消耗的功率為p=ui=（Ri）i=Ri2若u、i為非關(guān)聯(lián)參考方向，則p=-ui=-（-Ri）i=Ri2可見，p>0，說明電阻總是消耗(吸收)功率，而與其上的電流、電壓極性無關(guān)。5.電阻器的使用1.3.2電容元件1.電容器電容器是一種能夠儲存電場能量的元件。2.電容元件3.電容上的電壓與電流在如圖1.15所示電路中，u、i選

4、關(guān)聯(lián)參考方向，其伏安關(guān)系為i=CduC/dt4.電容器的使用1.3.3電感元件1.電感器2.電感元件3.電感上的電壓與電流在圖1.17所示電路中，u、i取關(guān)聯(lián)參考方向，其伏安關(guān)系為u=LdiL/dt1.3.4電壓源電壓源是實際電源(如干電池、蓄電池等)的一種抽象概念，是理想電壓源的簡稱。電壓源具有如下兩個特點：（1）它的端電壓固定不變，與外電路取用的電流I無關(guān)；（2）通過它的電流取決于它所連接的外電路，電流是可以改變的。1.3.5電流源電流源也是實際電源(如光電池)的一種抽象概念，是理想電流源的簡稱。本節(jié)內(nèi)容僅涉及直流電流源(恒流源)，用符號IS表示。電

5、流源的圖形符號及其伏安特性曲線如圖1.20所示。箭頭所指方向為IS的參考方向。1.3.5電流源圖1.20直流電流源的圖形符號及其伏安特性曲線1.3.5電流源電流源具有如下兩個特點：（1)電流源流出的電流I是恒定的，即I=IS，與其兩端的電壓U無關(guān)；（2)電流源的端電壓取決于它所連接的外電路，端電壓是可以改變的。例如，設(shè)IS=3A，將R=5Ω的電阻連接于a、b兩端，則有U=15V；若將R改為6Ω，則有U=ISR=18V。1.4基爾霍夫定律1.4.1幾個有關(guān)的電路名詞1.4.2基爾霍夫電流定律1.4.3基爾霍夫電壓定律1.4.1幾個有關(guān)的電路名詞1.支路2.

6、節(jié)點3.回路4.網(wǎng)孔1.4.2基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律（簡稱KCL）指出：任一時刻，流入電路中任一個節(jié)點的各支路電流的代數(shù)和恒等于零，即∑i=0KCL源于電荷守恒。1.4.3基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(簡稱KVL)指出：任一時刻，沿電路中的任何一個回路，所有支路的電壓代數(shù)和恒等于零，即∑u=0KVL源于能量守恒原理。1.5基爾霍夫定律的應(yīng)用1.5.1支路電流法1.5.2網(wǎng)孔電流法1.5.3節(jié)點電壓法1.5.1支路電流法支路電流法是以支路電流為未知數(shù)，根據(jù)KCL和KVL列方程的一種方法。可以證明，對于具有b條支路、n個節(jié)點的電路，應(yīng)用KC

7、L只能列(n-1)個節(jié)點方程，應(yīng)用KVL只能列l(wèi)=b-(n-1)個回路方程。1.5.1支路電流法應(yīng)用支路電流法的一般步驟：（1）在電路圖上標(biāo)出所求支路電流參考方向，再選定回路繞行方向；（2)根據(jù)KCL和KVL列方程組；（3)聯(lián)立方程組，求解未知量。1.5.2網(wǎng)孔電流法以假想的網(wǎng)孔電流為未知數(shù)，應(yīng)用KVL列出各網(wǎng)孔的電壓方程，并聯(lián)立解出網(wǎng)孔電流，再進(jìn)一步求出各支路電流的方法稱為網(wǎng)孔電流法。網(wǎng)孔電流法簡稱網(wǎng)孔法，它是分析網(wǎng)絡(luò)的基本方法之一。假想在每一網(wǎng)孔中流動著的獨立電流稱為網(wǎng)孔電流，如圖1.29所示。1.5.2網(wǎng)