《1电路基本概念和基本分析方法.ppt

电 工 学 第一章 电路的基本概念与分析方法 1.1 电路的基本概念 1.2 无源电路元件 1.3 有源电路元件 1.4 基尔霍夫定律 1.5 支路电流法 1.6 叠加原理 1.7 等效电源定理 1.8 受控源 1.9 一阶电路的过度过程 1.1.1 电路的组成及作用 电路:简言之就是电流所经过的路径。 电路的组成：电源，负载，中间环节。 在电力工程中，电路起输送和转换电能的作用。 电路还起着信号的变换与处理作用。如图所示。常见的收音机、扩音器电路便是放大电路的实例。 1.1.2 电路的基本物理量及参考方向 电流 直流：I =Q/t 交流：i=dq/dt 判断电流方向 参考方向选定之后， 电流之值才有正负之分 判断电流的实际方向 对交流讲，其方向随时间而变，这时可任意选定某一方向作为电流的参考方向或称正方向。在参考方向选定之后，电流之值才有正负之分 电流的正方向除用箭头表示外，还可用双下标表示，如Iab表示正方向是由a指向b的电流。如果正方向选定为由b指向a，则为Iba，两者之间相差一个负号，即 Iab=－Iba 电压与电动势 电动势E 电动势的方向规定为在电源内部由低电位端指向高电位端，即为电位升高的方向 电压 电压的方向规定为高电位端指向低电位端，即为电位降低的方向。 和电流一样，在电路图上所标的电压和电动势的方向都是参考方向 。 关联参考方向即电压、电流参考方向一致 电 路 功 率 设某一元件（或部分电路）两端的电压为U，流过的电流为I，且电压和电流的方向相关联，则该元件消耗的功率P为 P=UI 对于有电动势的设备，当E、I的正方向一致时，元件产生的电功率： P=EI 1.1.3 电路的三种状态 开路状态 当开关S打开，电路的电流为零，内阻R0上的电压降也等于零，故电源端电压等于电动势E，即 U0=E 有载状态 开关S合上，电流I通过电阻R，电阻R上消耗电能。 电路的电流I为： I = E /（R + RO） 负载两端的端电压U为： U = E – IRO = IR 用I乘以上式两边，则得 ： IU = IE - I2RO = I2R 短路状态 当电路的负载电阻为零时，电路为短路状态。 发生短路时，端电压U=0， 则短路电流Is为: IS = E / RO 它所产生的电功率: PS = IS2 RO =E2 / RO 1.2.1 电阻元件 电阻元件简称为电阻。 电阻两端的电压与流过的电流在关联方向下，其关系式为： U = IR; u=iR 消耗功率 P=i2R ≥0 为一耗能元件 1.2.2 电感元件 电感元件简称为电感，其单位为亨利（H） 当接至交流电压uL时，线圈中有电流iL流进，产生交变的磁通φ，若线圈匝数为N，则有 当线圈中无铁磁材料时，磁链与电流iL成正比关系，即ψ∝iL，可得电感 根据电磁感应定律，当线圈中通入变 化的电流iL后，此线圈中将产生感应电势eL，对于空芯线圈 电感是一种储能元件，当时间由0到T，电流由0增加到I时，电感的磁场储能为 1.2.3 电容元件 电容元件简称为电容，C表示，单位为法拉（F），简称法。 电容器极板上的电荷量q与极板间的电压uC成正比，即 当电容二端加一变化的电压，这时电路中就产生电流Ic 当时间由0到T，电压由0增加到U时，电容的电场储能为 1.3.1 理想电压源和理想电流源 理想电压源简称电压源，端电压是恒定值US或为随时间变化的uS(t)(如正弦交流电压)，而流过的电流取决于与它相连的外电路。 理想电流源简称电流源，输出电流是恒定值IS或为随时间变化的iS(t)(如正弦交流电流)它的端电压取决于与它相连的外电路。 1.3.2 实际电源模型及其等效变换 一个实际的电源可以用理想电压源与内阻相串联的形式来表示。 一个实际电源除用电压源表示外，还可用另一种电源模型表示。将上式两端同除R0，得 如果一个电压源模型与一个电流源模型对同一个负载能够提供等值的电压、电流和功率，则这二个电源对此负载是等效的；具备这个条件的电源互为等效电源。而等效互换的条件可由上式得出，即 例1.3-1 用一电源