工学电路模型和电路定律.pptx

1.1.电路的基本物理量；电路的基本物理量；l 重点重点：第一章第一章电路模型和电路定律电路模型和电路定律2.2.电路元件的伏安特性；电路元件的伏安特性；3.3.基尔霍夫定律。基尔霍夫定律。1-1 电路和电路模型电路和电路模型电路电路作用作用(a)电能的传输和转换；电能的传输和转换；(b)信号的传递和处理。信号的传递和处理。按所要完成的功能，将一些元器件或电子设备按所要完成的功能，将一些元器件或电子设备按一定方式连接而成，以备电流流过的通路。按一定方式连接而成，以备电流流过的通路。导线导线干干电电池池开关开关电珠电珠(a)直流电路直流电路(b)交流电路交流电路放放大大器器话筒话筒扬声器扬声器电路的组成电路的组成1.电源（或信号源）：将其它形式的能量转换为电能。电源（或信号源）：将其它形式的能量转换为电能。2.负载：将电能转换为其它形式的能量。负载：将电能转换为其它形式的能量。3.中间环节：连接电源（或信号源）和负载的元件。中间环节：连接电源（或信号源）和负载的元件。由理想电路元件组成的电路。由理想电路元件组成的电路。电路模型电路模型导线导线干干电电池池开关开关电珠电珠l 理想电路元件理想电路元件具有某种确定的伏安特性的假想元件。具有某种确定的伏安特性的假想元件。l 电路模型电路模型电路模型（电路图）电路模型（电路图）实际电路实际电路例例线圈的电路模型线圈的电路模型直流直流低频低频高频高频在不同的工作条件下，同一实际器件可能采用不同的模型在不同的工作条件下，同一实际器件可能采用不同的模型1-2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向主要的物理量是电流、电压、电功率和电能。主要的物理量是电流、电压、电功率和电能。电流电流l 电流电流l 电流强度电流强度带电粒子有规则的定向运动。带电粒子有规则的定向运动。单位时间内通过导体横截面的电荷量。单位时间内通过导体横截面的电荷量。l 方向方向规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。l 单位单位1kA=103A1mA=10-3A1 A=10-6AA（安培）、（安培）、kA、mA、A元件元件(导线导线)中电流流动的实际方向只有两种可能中电流流动的实际方向只有两种可能:实际方向实际方向实际方向实际方向AABB问题问题 复杂电路或交流电路中，电流的复杂电路或交流电路中，电流的实际方向实际方向往往往往很难事先判断。很难事先判断。l 参考方向参考方向i 的参考方向的参考方向大小大小正负正负(方向方向)电流电流(代数量代数量)指定电荷运动的正方向。指定电荷运动的正方向。ABi 的参考方向的参考方向i 的参考方向的参考方向i 0i 0参考方向参考方向U+实际方向实际方向+实际方向实际方向参考方向参考方向U+0 吸收正功率吸收正功率 (实际吸收实际吸收)p吸吸 0 发出正功率发出正功率 (实际发出实际发出)p发发 0 01-6 电压源和电流源电压源和电流源l 电路符号电路符号理想电压源理想电压源l 定义定义i+_ 两端电压保持定值或某个时间的函数，其值与流过两端电压保持定值或某个时间的函数，其值与流过它的电流它的电流 i 无关的元件。无关的元件。如如：uS=1.5V，uS=311sin(314t)Vl 理想电压源的电压、电流关系理想电压源的电压、电流关系ui伏安特性伏安特性例例Ri-+理想电压源不能短路！理想电压源不能短路！（1）电源两端电压由电源本身决定，）电源两端电压由电源本身决定，与外电路及流经它的电流无关；与外电路及流经它的电流无关；（2）通过电压源的电流由电压源及）通过电压源的电流由电压源及外电路共同决定。外电路共同决定。l 电路符号电路符号理想电流源理想电流源l 定义定义u+_(1)电流源的输出电流由电源本身决定，与外电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路及它两端电压无关；电路及它两端电压无关；(2)电流源两端的电压由电流源及外电路共同决定。电流源两端的电压由电流源及外电路共同决定。l 理想电流源的电压、电流关系理想电流源的电压、电流关系ui伏安特性伏安特性 输出电流保持定值或某个时间的函数，其值输出电流保持定值或某个时间的函数，其值与它两端的电压无关的元件。与它两端的电压无关的元件。如如：iS=2A，iS=5sin(100t)A例例理想电流源不能开路！理想电流源不能开路！Ru-+1-7 受控电源受控电源(非独立源非独立源)电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数，而是电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数，而是受电路中某个地方的电压受电路中某个地方的电压(或电流或电流)控制的电源，称受控源。控制的电源，称受控源。l 电路符号电路符号+受控电压源受控电压源1.定义定义受控电流源受控电流源(1)(1)电压控制的电压源（电压控制的电压源（VCVS）u1+_u2i2_u1i1+-:电压放大倍数电压放大倍数 ri1+_u2i2_u1i1+-(2)(2)电流控制的电压源（电流控制的电压源（CCVS）r:转移电阻转移电阻 2.分类分类(3)(3)电流控制的电流源（电流控制的电流源（CCCS）:电流放大倍数电流放大倍数 i1+_u2i2_u1i1+g:转移电导转移电导(4)(4)电压控制的电流源（电压控制的电流源（VCCS）u1gu u1 1+_u2i2_i1+3.3.受控源与独立源的比较受控源与独立源的比较(1)(1)独独立立源源电电压压(或或电电流流)由由电电源源本本身身决决定定，与与电电路路中中其其它它电电压压、电流无关，而受控源电压电流无关，而受控源电压(或电流或电流)由控制量决定。由控制量决定。(2)(2)独独立立源源在在电电路路中中起起“激激励励”作作用用，在在电电路路中中产产生生电电压压、电电流流，而而受受控控源源只只是是反反映映受受控控端端与与控控制制端端的的电电压压（或或电电流流）关关系，在电路中不能作为系，在电路中不能作为“激励激励”。例例教材教材P.20：例：例1-11-8 1-8 基尔霍夫定律基尔霍夫定律基基尔尔霍霍夫夫定定律律包包括括基基尔尔霍霍夫夫电电流流定定律律 (KCL)和和基基尔尔霍霍夫夫电电压压定定律律(KVL)。它它反反映映了了电电路路中中所所有有支支路路电电流流和和电电压压所所遵遵循循的的基基本本规规律律，是是分分析析集集总总参参数数电电路路的的基基本本定定律律。基基尔尔霍霍夫夫定定律律与与元元件特性（件特性（VCR）构成了电路分析的基础。）构成了电路分析的基础。1.1.几个名词几个名词电路中通过同一电流的分支。电路中通过同一电流的分支。(b)三条或三条以上支路的连接点。三条或三条以上支路的连接点。(n)b=3an=2b+_R1uS1+_uS2R2R3（1）支路）支路i3i2i1（2 2）结点）结点由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。(l)两结点间的一条通路，由支路构成。两结点间的一条通路，由支路构成。内部不含任何支路的回路。内部不含任何支路的回路。(m)l=3+_R1uS1+_uS2R2R3123（3 3）路径）路径（4 4）回路）回路（5 5）网孔）网孔网孔是回路，但回路不一定是网孔网孔是回路，但回路不一定是网孔m=22.2.基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)令流出为令流出为“+”+”，有：，有：例例 在在集集总总参参数数电电路路中中，任任何何时时刻刻，对对任任一一结结点点，所所有有流流出出该该结点的支路电流的代数和等于零。结点的支路电流的代数和等于零。流进的电流进的电流等于流流等于流出的电流出的电流1 3 2例例三式相加得：三式相加得：表明表明KCL可推广应用于电路中包围可推广应用于电路中包围多个结点的任一闭合面多个结点的任一闭合面明确明确（1）KCL是电荷守恒定律在电路中任意结点处的反映；是电荷守恒定律在电路中任意结点处的反映；（2）KCL是对支路电流加的约束，与支路上接的元件是对支路电流加的约束，与支路上接的元件无关；无关；（3）KCL方程是按电流参考方向列写，与电流实际方方程是按电流参考方向列写，与电流实际方向无关。向无关。（2 2）选定回路绕行方向，顺时针）选定回路绕行方向，顺时针或逆时针。或逆时针。U1US1+U2+U3+U4+US4=03.3.基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)在在集总参数电路中，任集总参数电路中，任何何时刻，时刻，沿任一回路，所有支路沿任一回路，所有支路电压的代数和等于零电压的代数和等于零。I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4（1 1）标定各元件电压参考方向；）标定各元件电压参考方向；或：或：US1+U1=U2+U3+U4+US4电压与选电压与选择的路径择的路径无关无关ABCD明确明确（2）KVL是对回路电压加的约束，与回路各支路上接的元件是对回路电压加的约束，与回路各支路上接的元件无关；无关；（3）KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关。方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关。（1）KVL反映电压与路径无关；反映电压与路径无关；4.4.KCL、KVL小结小结(1)(1)KCL是对支路电流的线性约束，是对支路电流的线性约束，KVL是对是对回回路电压路电压的线性约束的线性约束；(2)(2)KCL、KVL与组成支路的与组成支路的具体具体元件无关元件无关；(3)(3)KCL表明在每一表明在每一结结点上电荷是守恒的；点上电荷是守恒的；KVL表明表明电压与路径无关；电压与路径无关；(4)(4)KCL、KVL只适用于集总参数的电路。只适用于集总参数的电路。作业作业P.26：5(a)(b)、10(2)、19教材教材P.23：例：例1-3教材教材P.24：例：例1-4