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02 第一章 电路模型和电路定律.pptx

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本课件围绕电路模型与两类约束展开:先建立电压、电流参考方向的概念,再给出功率吸收与发出的判据,随后依次介绍电阻、电容、电感、独立电源与受控电源,最后以基尔霍夫电流定律和电压定律收束全章。

第一章电路模型和电路定律,本章介绍电路模型的概念,电压、电流参考方向的概念,吸收、发出功率的表达式和计算方法,还将介绍
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电路和电路模型一节,电路(激励)(响应)×传输线用电器电源
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第1页:第一章电路模型和电路定律

第一章电路模型和电路定律

本章介绍电路模型的概念,电压、电流参考方向的概念,吸收、发出功率的表达式和计算方法,还将介绍电阻、电容、电感、独立电源和受控电源等电路元件。

第2页:本章目录

  • 1—1 电路和电路模型
  • 1—2 电流和电压的参考方向
  • 1—3 电功率和能量
  • 1—4、5、6、7 电阻、电容、电感元件
  • 1—8 电压源和电流源
  • 1—9 受控电源
  • 1—10 基尔霍夫定律

第3页:电路和电路模型

电路和电路模型

电路(激励)(响应)×传输线用电器电源。

第4页:电路的作用

电路的作用:、能量转换及传输;。

动能热能电能用户光能热能动能发电机传输网灯、电炉电动机、信号处理;。

u放大电路u整形电路u变换电路。

第5页:电路模型:实际设备、器件理想元件电路

二、电路模型:实际设备、器件理想元件电路符号提供电能的设备电源耗能元件电阻R存储磁场能量元件电感L存储电场能量元件电容C用理想元件符号画出的电路叫电路模型。

如:线圈的电路模型为RL电阻、电感、电容为无源元件,电压源、电流源为有源元件。

u电压源电流源。

第6页:电流和电压的参考方向

电流和电压的参考方向

直流电路的参考方向1A若:,则:参考方向与实际方向相同;。

则:参考方向与实际方向相反。

电压u与电流i的情况相同。

2R参考方向正负实际方向(真实方向)i参考方向。

第7页:交流电路的参考方向

二、交流电路的参考方向ω参考方向函数式瞬时正负i瞬时实际真实方向i关联参考方向非关联参考方向。

第8页:电流和电压的参考方向注意事项

注意事项:、分析电路时,电路图中一定要标出电压、电流的参考方向。

正方向参考方向实际方向、i的正、负号表示的是方向,不是大小。

i的参考方向确定后,在分析电路时不可再更改。

第9页:电功率和能量

电功率和能量

2V电阻消耗功率×电源吸收功率(负载)×电源释放功率(电源)二者意义不同。

第10页:电功率和能量例题

例1A电路释放能量为电源电路吸收能量为负载。

第11页:功率的判断含源网络

功率的判断含源网络、i为关联参考方向:若:,(即,或,)正电荷都是从低电位流向高电位,需外力做功,网络释放能量,为电源。

若:,(即,或,)正电荷都是从高电位流向低电位,电场力做功,网络吸收能量,为负载。

第12页:非关联参考方向下的功率判断

i为非关联参考方向:若:电路吸收能量,为负载。

含源网络u若:电路释放能量,为电源。

能量从到t的时间内,元件吸收的电能为。

第13页:电阻、电容、电感元件

电阻、电容、电感元件

线性电路非线性电路组成电路的全部非源元件都是线性元件。

组成电路的全部非源元件中有非线性元件。

元件上与的关系满足单一性和可叠加性。

单一性:若与成比例;。

第14页:可叠加性

可叠加性:若与成比例,若与成比例;。

则与成比例。

本课程主要介绍线性电路的理论和分析方法。

R一、电阻2R(其他内容自学)电阻元件约束方程。

第15页:电容元件约束方程

二、电容t电容元件约束方程正向充电隔直作用正向放电反向充电反向放电。

第16页:电容电压与电流的积分关系

用C表示电容储存能量:WC电容具有动态性质电容是储能元件电容具有记忆功能。

第17页:电感元件与自感

三、电感自感(由线圈本身电流的变化产生)t电感元件约束方程或,即电感吸收能量或,即电感释放能量常数,电感相当于短路。

第18页:电感电压的积分表达式

用L表示L电感储存能量。

第19页:电压源和电流源

电压源和电流源

理想电压源理想电压源的特点:、输出电压,保持给定的常数(或函数),不随外电路变化而改变。

电压源流过的电流随外电路变化而改变。

理想电压源不能短路。

伏安特性。

第20页:理想电流源

二、理想电流源SR、输出电流,保持给定的常数(或函数),不随外电路变化而改变。

电流源两端的电压随外电路变化而改变。

理想电流源不能断路。

伏安特性理想电流源的特点。

第21页:实际电压源

三、实际电压源实际电压源伏安特性可见:实际电压源的内电阻越小,外特性曲线越平,电源的带载能力越强。

第22页:实际电流源

四、实际电流源实际电流源伏安特性实际电流源的内电导越小,外特性曲线越陡,电源的带载能力越强。

以上理想电源、实际电源均为“独立电源”,能单独对外电路提供电能。

可以在电路中起到“激励”的作用。

第23页:受控电源

受控电源

—非独立电源β电流c受电流b控制一条支路的电压(或电流)受另一条支路的电压(或电流)控制。

被控支路电压电流控制支路电压电流VCCSV电流控制的电流源受控源。

第24页:受控源的电路模型

受控源的电路模型μ图中的μ、β没有单位,k的单位是Ω,g的单位是。

第25页:受控电源注意事项

注意事项:、控制支路、被控支路及参考方向在电路图中一定要标清楚。

控制支路控制量的参考方向改变,被控量的参考方向也要相应改变。

第26页:受控源电路变换的注意事项

变换电路时,控制支路不能变换掉。

μ、受控源不是独立电源。

受控源不能单独在电路中起“激励”作用。

第27页:基尔霍夫定律

基尔霍夫定律

前面我们研究的是每一个元件上电压与电流的约束关系,而基尔霍夫定律给出的是元件的相互连接给支路电流之间和支路电压之间带来的约束关系。

第28页:支路每一个二端元件就是一条支路

支路
每一个二端元件就是一条支路
结点
支路的连接点
网孔
内部不包含支路的回路
回路
由支路构成的闭合路径

第29页:基尔霍夫电流定律

二、基尔霍夫电流定律(KCL)任一时刻,对任一结点,所有流出结点的支路电流的代数和恒等于零。

设:流出结点的电流为“”,流入为“”结点结点0I出∑入∑出∑入。

第30页:例题1:求Uab

例题1:求Uab

例:1I若:5A求:4R的推广:结点结点电流参考方向与实际方向相反电流从结点流出。

第31页:基尔霍夫电压定律

三、基尔霍夫电压定律(KVL)1A任一时刻,沿任一回路,所有支路电压的代数和恒等于零。

第32页:例题1:KVL推广求电压U

例题1:KVL推广求电压U

本页以电路图与公式推导为主,属「基尔霍夫定律」一节,文字要点较少,建议对照原课件图片补充本页说明。

第33页:例题2:求

例题2:求

本页以电路图与公式推导为主,属「基尔霍夫定律」一节,文字要点较少,建议对照原课件图片补充本页说明。

第34页:例题3:求

例题3:求

本页以电路图与公式推导为主,属「基尔霍夫定律」一节,文字要点较少,建议对照原课件图片补充本页说明。

第35页:例题4:求电压放大倍数

例题4:求电压放大倍数

例’RS求:电压放大倍数解。

第36页:例题5:求

例题5:求

本页以电路图与公式推导为主,属「基尔霍夫定律」一节,文字要点较少,建议对照原课件图片补充本页说明。

第37页:电路中电位的概念和计算

补充:电路中电位的概念和计算设:b为参考点(令b点电位为零)则:60V若令a为参考点(令a点电位为零)则。

第38页:电位与参考点的关系

可见:、电路中某一点的电位等于该点与参考点之间的电压。

选择的参考点不同,各点电位也不同。

电位是相对值。

不管参考点如何选择,两点之间的电压总是不变的。

第39页:本章小结:基本要求

本章小结:基本要求

一、基本要求、掌握电路模型、理想元件的概念。

理解电压(电位)、电流、电荷、功率和能量的物理意义。

深刻理解参考方向的概念。

掌握元件的伏安特性和基尔霍夫电流定律及电压定律。

第40页:本章小结:两类约束关系

二、重要概念、电路元件性质的约束。

也称电路元件的伏安关系,它仅与元件性质有关,与元件在电路中的连接方式无关。

电路连接方式的约束。

这种约束关系则与构成电路的元件性质无关。

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