1、电路和电路电路和电路模型模型电路的电路的基本元件基本元件基尔霍夫基尔霍夫定律定律电源电源 电路的电路的基本变量基本变量电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基本定律 u 理解理想电路元件和电路模型的概念；u 熟悉电压、电流、电动势和电功率的概念；u 掌握参考方向在电路分析中的作用；u 掌握基尔霍夫定律的内容及其应用；本章的学习目的和要求 电路的概念 由若干元器件构成的电流的通路称为电路。1、电路及其功能 电路通常由电源、负载和中间环节三部分组成。电路的组成.1、电路及其功能电路的功能电力系统中电力系统中电子技术中电子技术中1、电路及其功能负载电源开关连接导线SRL+ UIUS+_R0 用抽象
2、的理想元器件及其组合，近似地代替实际的器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。2、电路模型理想电路元件R+ USLIS 理想元器件是实际电路器件的理想化和近似理想化和近似，其电特性单单一一、精确精确，可定量分析和计算。C2、电路模型电路由哪几部分电路由哪几部分组成？各部分的组成？各部分的作用是什么？作用是什么？何谓理想电路元件？何谓理想电路元件？其中其中“理想理想”二字在二字在实际电路的含义？实际电路的含义？如何在电路如何在电路中区分电源中区分电源和负载？和负载？何谓何谓“电路模电路模型型”？试述电？试述电路的功能？路的功能？1、电流及参考方向电流的大小i dqdt=（1-2-1）直流情况
3、下I Q t=（1-2-2）1A=103mA=106A单位换算电流的方向 习惯上规定正电荷运动的方向为电流的实际方向。 电路图上标示的电流方向为，参考方向是为列写方程式提供依据的，实际方向根据计算结果来定。参考方向与实际方向的关系：1、电流及参考方向2.电压及参考方向电压的大小uab dwdq=直流电压U W q=单位换算1kV = 103V = 106mV电压的方向（极性） 电压的实际方向是指高电位指向低电位的方向（电压降的方向）。 电路图上标示的电压方向为2.电压及参考方向参考方向与实际方向的关系：(a)关联参考方向i+-u(b)非关联参考方向+-iuRRu=iRu=-iR关联参考方向和非
4、关联参考方向 电压电流参考方向如图中所标，问：对A、B两部分电路电压电流参考方向是否关联？答：A：电压、电流参考方向非关联； B：电压、电流参考方向关联。uBAiI+ URL_SE+RS电动势E 只存在于电源内部，其大小反映了电源力作功的本领。其方向规定由电源“负极”指向电源“正极” 电压U的大小反映了电场力作功的本领；电压是产生电流的根本原因；其方向规定由“高”电位端指向“低”电位端。 电位V是相对于参考点的电压。参考点的电位:Vb=0；a点电位： Va=E-IRS=IRL电压、电位和电动势的区别u 电压等于两点电位之差：Uab=VaVbu 电源的开路电压在数值上等于电源电动势；u 电路中某
5、点电位数值上等于该点到参考点的电压。电压、电位和电动势的区别3、电功率定义单位时间内电场力所作的功，或者说做功的速率。直流功率：P UI = I2R = U2/R= 瞬时功率：p(t) u(t) i(t)=国际单位制：U 【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】。 功率的公式3、电功率当u、i为关联参考方向时：iup当u、i为非关联参考方向时iup无论关联还是非关联，都有： p0时，说明该元件吸收功率或消耗功率; p0时，说明该元件产生功率或提供功率。图示电路，若已知元件吸收功率为20W，电压U为5V，求电流I。+UI元元 件件I=PU图示电路，已知元件中通过的电流为100A，电压U为10V，电
6、功率P。并说明元件性质。+UI元元 件件P=UI元件吸收功率，说明元件是负载。=205=4A=10(-100) =1000W111IUP122IUP233IUP344IUP355IUP（吸收）（吸收）（吸收）（供出）（供出）如图所示,试计算各元件的功率，并说明是吸收功率还是向外供出功率。W36312W48316W20)5()4(W1682W168)2( 电压、电位、电动势有何异同？ 电功率大的用电器，电功也一定大，这种说法正确吗？为什么？1、电阻元件电路元件的伏安特性、欧姆定律 u = Ri u = -Ri单位：欧姆（）u电阻（R）作用：阻碍电流的流动u电导（G）单位:西门子，简称西(S)RG
7、1-电阻的倒数欧姆定律：)()()(tGuRtuti线性电阻伏安特性曲线tgIUR1.1.电阻元件电阻元件非线性电阻元件事例- 二极管 电阻器晶体二极管 常用的各种二端电阻器件电路元件的功率RuRiuip22电气设备的额定值1.1.电阻元件电阻元件RUI)1(IRU )2(电路如图所示，)(5.0105A)(63)2(V(1) 图（a）中，已知U = 5V，求I；(2) 图（b）中，已知I = -2A，求U。2.2.电容元件电容元件电容元件的伏安特性CuquqC 或dtduCdtdqi当u不随时间变化时，则有 ，从而i=0，即没有电流流过电容组件，说明此时电容相当于开路。0dtdu 当u随时间
8、t变化时，则有 ，因此 ，有电流流过电容组件。0dtdu0i2.2.电容元件电容元件2.2.电容元件电容元件电容元件的惯性特性diCdiCdiCtutttt00)(1)(1)(1)(diCtutt0)(1)(000tdiCutut0)(1)0()(结论：结论：电容元件的电容元件的电压电压在任何时刻都在任何时刻都不能突变不能突变。若则2.2.电容元件电容元件2.2.电容元件电容元件电容元件的功率和储能dtduCuiupCCCCC 瞬时功率瞬时功率0Cp0Cp当时，表明电容元件自外电路吸收功率；时，表明电容元件向外电路释放功率。 当储存能量储存能量)(21)(2tCutwCC3.3.电感元件电感元
9、件电感元件的伏安特性dtdiLdtduL3.3.电感元件电感元件分析： 当i不随时间变化时，有 ，从而u=0；说明在电感元件的两端加直流电时，电感组件相当于短路。0dtdi 当i随时间变化时，有 ，所以 ，线圈有感应电压产生。0dtdi0u 3.3.电感元件电感元件3.3.电感元件电感元件电感元件的惯性特性00t结论：结论：电感元件的电感元件的电流电流在任何时刻都在任何时刻都不能突变不能突变。若则duLduLduLtitttt00)(1)(1)(1)(duLtitt0)(1)(0duLitit0)(1)0()(3.3.电感元件电感元件电感元件的功率和储能 瞬时功率瞬时功率0Lp0Lp当时，表明
10、电感元件自外电路吸收功率；时，表明电感元件向外电路释放功率。 当储存能量储存能量)(21)(2tLitwLLLLLLLidtdiLiup1、独立电源理想电压源 特点：能独立向外电路提供恒定电压的二端元件。US恒定，I由电源和外电路共同决定。USUI0伏安特性符号图平行于电流轴的一条直线US(1)电压源开路开路I=0US+_RL+_U=USI=US+_RL短路短路+_U=0理想电压源的开路与短路参考方向+UI参考方向+UI P = UIP = UI理想电压源上的功率计算(1)(1)电压源实际电压源IbUSURSRL+_+_a电压源模型外特性USUI0 在实际电压源模型中，内外电路的消耗是以分压形
11、式进行的。 U=US - IRS 例例1 1. .5 5 某电压源的开路电压为30V，当外接电阻R后，其端电压为25V，此时流过电源的电流为5A，求R及电压源内阻RS。5525IURIRUUSS152530IUURSS理想电流源特点：能独立向外电路提供恒定电流的二端元件。IS恒定，U由电源和外电路共同决定。ISIU0伏安特性符号图平行于电压轴的一条直线IS（2）电流源IURLRS+IS RSU ab 实际电流源ISIU0电流源模型外特性 在实际电流源模型中，内外电路的消耗是以分流形式进行的。SSRUII（2）电流源 例例1 1. .6 6 电路如图1-23所示，试求： （1）电阻两端的电压U1
12、；（2）电流源两端的电压U及功率P。VU5151VUU72521WP771（1）（2）定义受控源的电压或电流不象独立源是给定函数，而是受电路中某个支路的电压（或电流）的控制。符号图受控电压源受控电流源2、受控电源受控电源的分类12 UU12 UgI 12 II12 IrU +压控电压源压控电流源+流控电压源流控电流源12 UU12 UIg12 IUr12 II2、受控电源 1、理想电压源和理想电流源各有什么特点？它们与实际电源的主要区别在哪里？ 2、当电流源内阻很小时，对电路有什么影响？1、几个常用的电路名词支路：支路：单个单个或若干个电路元器件的串联，中间无分岔；同一支路的各元件通过的电流相
13、等。 （m）节点：节点：三条或三条以上支路的连接点。 （n）回路：回路：电路中的任意闭合路径。 （l）网孔：网孔：内部不包含任何支路的回路。m=3abl=3n=2112332网孔网孔=2+_R1US1+_US2R2R3KCL定律的内容任意时刻，连接在任一节点的各支路电流的代数和恒为零。数学表达式为：I1I2I3I4a 设指向节点a的电流取正，背离节点a的电流取负。 列出KCL方程：（任意波形的电流）（直流电流）2、基尔霍夫电流定律KCL举例1i1i4i2i3整理为 i1+ i3= i2+ i4列出KCL：i1 i2+i3 i4= 0根据 i（t）= 0可得KCL的另一种形式：i入入= i出出K
14、CL的有关举例与讨论 对图示电路的三个结点分别列KCL 可见，任一瞬间通过任一封闭面的各支路电流的代数和恒为零。IAIBIABIBCICAICABCIA = IAB ICAIB = IBC IABIC = ICA IBC 把上述三式相加可得KCL的推广应用 例例1 1. .7 7 如图1-31所示电路中，已知R1=2，R2=4，R3=6，US=10V，求各支路电流。ARUIab521011ARRUIab16410322根据KCL0321IIIAIII6)1(5213 基尔霍夫电压定律是用来确定回路中各段电压之间关系的电压定律。I1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4先标
15、绕行方向-U1-US1+U2+U3+U4+US4=03、基尔霍夫电压定律KVLI1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4U2+U3+U4+US4 = U1+US1可得KVL另一形式：-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0把上式加以整理：KVL定律的第二种形式USI IUR+_+_+_KVL定律的推广应用 ABCUA+_UAB+_UB+_KVL定律的推广应用 例例1 1. .8 8 电路如图1-33所示，有关数据已标出，求I2、I3、R1、R2和US的值。01021IUSVUS1810)4(2AI2362AIII2)4()2(12352101031IR010622RI
16、22410622IR电路中各点电位的计算 电路中某一点的电位是指由这一点到的电压；原则上电路参考点可以任意选取Va = US1Vc = US2Vb = I3 R3若以d为参考点，则:US1+_R1+_US2R2R3I3abcddabcR1R2R3例例1.101.10 求图1-39电路中a的电位。 321III26)6(312aaaaaa36224186aVa3例例1 1. .9 9 求图1-37所示电路中各点的电位。Vd00658)342(IAI1)342(568VIUada363VIUbdb954VUcdc5？14A23V-I=0aVa=-U1+3V=-41+3=1VU1举例：求图中电位Va。 A = BABi2i1i1 =i2 A = B+_1+_113V1112Vi1 = i2右封闭曲面可视为广义节点？KCL应用举例 根据自己的理解说根据自己的理解说明什么是支路？回明什么是支路？回路？结点和网孔？路？结点和网孔？某电压或某电流得某电压或某电流得负值说明什么？负值说明什么？基尔霍夫两定律基尔霍夫两定律的推广应用如何的推广应用如何理解和掌握？理解和掌握？列写列写KCL、KVL方程式前，不方程式前，不在图上标出电压、电流和绕行在图上标出电压、电流和绕行参考方向行吗？参考方向行吗？
