1、现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院 1 1、实际电路、电路模型、实际电路、电路模型 2 2、电路中的变量电路中的变量 3 3、电路中的元件：、电路中的元件：R R、L L、C C 4 4、电路中的电源、电路中的电源 5 5、电路中的基本定律、电路中的基本定律第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律独立源独立源受控源受控源 KCLKVL 现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院一、一、实际电路实际电路：由实际器件组成的电路由实际器件组成的电路 说明：说明：1、实际器件种类非常多、实
2、际器件种类非常多 2、举例说明实际电路、举例说明实际电路手电筒手电筒电路电路1-1 实际电路和电路模型实际电路和电路模型电源：电源：电池、稳压电源、发电机电池、稳压电源、发电机负载：负载：电灯、冰箱、电阻器电灯、冰箱、电阻器 10BASE-T wall plate导线导线电池电池开关开关灯泡灯泡第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院二、实际电路的二、实际电路的作用作用1 1、能量的传输，如供电电路能量的传输，如供电电路发电机发电机350KV350KV350KV350KV10KV10KV380/
3、220V380/220V高压电器高压电器照明照明10KV10KV2 2、信号的处理，如放大电路信号的处理，如放大电路3 3、测量电路，如万用表内部电路测量电路，如万用表内部电路4 4、存贮信息，如计算机存贮器电路存贮信息，如计算机存贮器电路1-1 实际电路和电路模型实际电路和电路模型现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院三、三、电路模型电路模型 1 1、理想元件理想元件 （1 1）电阻电阻元件：元件：耗能耗能 实际器件中：电阻器、灯泡、电冰箱实际器件中：电阻器、灯泡、电冰箱 （2 2）电感电感元件：元件：存贮磁场能量存贮磁场能量 实际器件中：
4、电感线圈、电感器实际器件中：电感线圈、电感器 （3 3）电容电容元件：元件：存贮存贮电电场能量场能量 实际器件中：电容器、极板等实际器件中：电容器、极板等1-1 实际电路和电路模型实际电路和电路模型现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院三、三、电路模型电路模型 2 2、电路模型：将实际电路中实际器件用理想元件代替所电路模型：将实际电路中实际器件用理想元件代替所 得到的模型得到的模型.1-1 实际电路和电路模型实际电路和电路模型 *电路模型是由理想电路元件构成的电路模型是由理想电路元件构成的10BASE-T wall plate导线导线电池电池
5、开关开关灯泡灯泡例例.iRSUfR现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院一、一、电流电流 1 1、电流：单位时间内通过导体横截面积的电量电流：单位时间内通过导体横截面积的电量 说明：说明：i安培安培 A q库仑库仑 C t秒秒 Sdqidt 1-2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院2 2、电流的方向：电流的方向：（1 1）实际方向：正电荷移动的方向）实际方向：正电荷移动的方向 （2 2）方向的表示
6、：）方向的表示：箭头箭头双下标双下标ab（3 3）参考方向：）参考方向：参考方向参考方向实际方向实际方向如果参考方向与实际方向相反如果参考方向与实际方向相反,则则AB实际方向实际方向 abi任意选定的一个方向作为参考方向任意选定的一个方向作为参考方向 0i 0i 1-2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院10W WW W5W W235VI10V*确定一个方向作为参确定一个方向作为参 考方向考方向*按此参考方向进行电路计算结果按此参考方向进行电路计算结果 由参考方向和由参考方向和 I0 吸收正功率吸收
7、正功率 (实际实际吸收吸收)P0 发出正功率发出正功率 (实际实际发出发出)P 0 说明电阻总是吸收能量（耗能）说明电阻总是吸收能量（耗能）*电阻元件在（电阻元件在（t0,t)期间吸收能量期间吸收能量 00tt2ttw=p t dt=Ri dt +iuR现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院 3、特例、特例 (1)(1)：开路开路iuO开路开路R+-NiuR=G=0+-Ni=0u(2)(2)：短短路路iuO短路短路R+-NiuR=0G=+-Niu=0现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院四、
8、非线性电阻四、非线性电阻 VAR：u=f i 说明：例说明：例 iu+-(1)VVTi=Ise 非线性电阻的阻值与电压电流方向有关非线性电阻的阻值与电压电流方向有关非线性电阻要用整个非线性电阻要用整个VARVAR表示表示 iOu+iuR现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院一、理想电压源一、理想电压源提供电压提供电压1、特点：端电压为固定函数与外电路无关、特点：端电压为固定函数与外电路无关 端电流随外电路不同而不同端电流随外电路不同而不同 1.5VU=1.5VI=0+-1.5VI=0.15A+-U=1.5V10W W例例:1.5VI=0.01
9、5A+-U=1.5V1000 0W W现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院2、分类、分类 0t00t(2)分类分类直流电压源直流电压源交流电压源交流电压源+-Us+-(1)符号符号 Us+-Us+-UsUsUstUs现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院3、电压源的电压源的VAR VAR：suu说明：开路说明：开路 开路电压开路电压 外接负载外接负载 sSuui=RRu=uLiRu随 变化而变化不变 0UstUUoc=UsI=0+-Usi+-UUs现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工
10、程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院0su 功率功率 00pP=uip产生功率产生功率吸收功率吸收功率00ppP=ui产生功率产生功率吸收功率吸收功率 短路短路I=0+-Us=0i+-Us Ui+-Us现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院二、电流源二、电流源提供电流提供电流 1、特、特点：点：i 为固定函数与外电路无关为固定函数与外电路无关 端电压端电压 u 随外电路不同而不同随外电路不同而不同 2、符号符号 iS+u-iS+u-现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院 3、分类
11、分类：直流电流源：电流源交流电流源：0tiS0iS4、电流源的、电流源的VAR:sVAR ii+-isU现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院 说明：理想电流源的短路与开路说明：理想电流源的短路与开路(2)开路：开路：R，i=iS，u 。若强。若强迫断开电流源回路，电路模型为病迫断开电流源回路，电路模型为病态，态，理想电流源不允许开路理想电流源不允许开路。(1)短路：短路：R=0，i=iS，u=0，电流源，电流源被短路。被短路。RiSiu+_外接负载外接负载 su=iR=i Ru随随R 变化而变化变化而变化i不变不变功率功率00pP=uip产
12、生功率产生功率吸收功率吸收功率现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院isR0 5.实际电流源的产生：实际电流源的产生：可由稳流电子设备产生，有些电子器件输出具备电流可由稳流电子设备产生，有些电子器件输出具备电流源特性，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池源特性，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。在一定光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院一一、受控源：受控源：大小受其它支路大小受其它支路iu控制的
13、电源控制的电源非独立源非独立源 说明：说明：*受控源特点：受控源特点：非独立非独立电源电源独立电源：电源大小与外电路无关独立电源：电源大小与外电路无关受控源：电源大小受其他支路受控源：电源大小受其他支路i,u控制控制电路符号电路符号+受控电压源受控电压源受控电流源受控电流源现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院例例:ic=b ib用以前讲过的元件无法表示此用以前讲过的元件无法表示此电流关系电流关系,为此引出新的电路模为此引出新的电路模型型电流控制的电流源电流控制的电流源.一个三极管可以用一个三极管可以用CCCS模型来表示模型来表示CCCS可以
14、用一个三极管来实现可以用一个三极管来实现.控制部分受控部分RcibRbic受控源是一个四端元件受控源是一个四端元件:输入端口是控制支路，输入端口是控制支路，输出端口是受控支路输出端口是受控支路.ibb b ib现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院二、受控源二、受控源分类分类：根据控制量和被控制量是电压根据控制量和被控制量是电压u或或电流电流i，受控源可分为四种类型：当被控制量是电压时，受控源可分为四种类型：当被控制量是电压时，用受控电压源表示；当被控制量是电流时，用受控电用受控电压源表示；当被控制量是电流时，用受控电流源表示。流源表示。(a
15、)电流控制的电流源电流控制的电流源(Current Controlled Current Source)b:电流放大倍数电流放大倍数 u1=0i2=b i1CCCS+_u2i2+_u1i1bi1现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院二、受控源二、受控源分类分类：r :转移电阻转移电阻 u1=0u2=ri1(b)电流控制的电压源电流控制的电压源(Current Controlled Voltage Source)CCVS+_u2i2+_u1i1ri1g:转移电导转移电导 i1=0i2=gu1(c)电压控制的电流源电压控制的电流源(Voltage
16、 Controlled Current Source)VCCS+_u2i2+_u1i1gU1现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院二、受控源二、受控源分类分类：(d)电压控制的电压源电压控制的电压源(Voltage Controlled Voltage Source):电压放大倍数电压放大倍数 i1=0VCCS+_u2i2+_u1i1u1u2=u1现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院说明：说明：受控源与独立源的受控源与独立源的比较比较(1)独立源电压独立源电压(或电流或电流)由电源本身决定
17、，与电路中其由电源本身决定，与电路中其它电压、电流无关，而受控源电压它电压、电流无关，而受控源电压(或电流或电流)直接由直接由控制量决定。控制量决定。(2)独立源作为电路中独立源作为电路中“激励激励”，在电路中产生电压、，在电路中产生电压、电流，而受控源只是反映输出端与输入端的关系，电流，而受控源只是反映输出端与输入端的关系，在电路中不能作为在电路中不能作为“激励激励”。现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院简单电路：简单电路：一个电源和多个电阻一个电源和多个电阻组成的，可以用电阻的串、并联组成的，可以用电阻的串、并联简化并利用欧姆定律进行计
18、算的简化并利用欧姆定律进行计算的电路电路。复杂电路：复杂电路：两个以上含有电源两个以上含有电源的支路组成的多回路电路，不的支路组成的多回路电路，不能运用电阻的串、并联分析方能运用电阻的串、并联分析方法简化成一个简单回路的电路法简化成一个简单回路的电路。知识回顾知识回顾 引入新课引入新课R1 E1 E2R2R3R1 ER2R3现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院 19世纪40年代，电气技术的发展使电路变得越来越复杂，不能用串、并联电路的公式解决。刚从德国哥尼斯堡大学毕业，年仅21岁的基尔霍夫在他的第1篇论文中提出了适用于这种网络状电路计算的两
19、个定律，即著名的基尔霍夫定律。该定律能够迅速地求解任何复杂电路，从而成功地解决了阻碍电气技术发展的难题。现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院 基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律(Kirchhoffs Current LawKCL)和基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电压定律(Kirchhoffs Voltage LawKVL)。它反映了电路中所有支路电压。它反映了电路中所有支路电压和电流的约束关系，是分析集总参数电路的基本定律。和电流的约束关系，是分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。
20、基尔霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院一、几个名词一、几个名词 1、支路支路(branch)：电路中通过同一电流的每个分支。：电路中通过同一电流的每个分支。(b)2、节点、节点(node):三条或三条以上支路的连接点称为节点。三条或三条以上支路的连接点称为节点。(n)4、回路、回路(loop)：由支路构成的闭合路径。：由支路构成的闭合路径。(l)3、路径、路径(path)：两节点间的一条通路。路径由支路构成。：两节点间的一条通路。路径由支路构成。123ab现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程
21、技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院5、网孔：内部不含支路的回路、网孔：内部不含支路的回路123ab说明：对平面电路，每个网眼即为网孔。网孔是回路，说明：对平面电路，每个网眼即为网孔。网孔是回路，但回路不一定是网孔。但回路不一定是网孔。现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院6、两类约束：电路中各、两类约束：电路中各 i.u 须受到两类约束须受到两类约束 元件元件VAR元件联接所带来的约束元件联接所带来的约束(拓扑约束拓扑约束)RuR i：diuLdtL：duiCdtC：KVLKCL现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发
22、中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院1.电路中有几条支电路中有几条支路？路？CDCD段是不段是不是支路？是支路？（5 5 ）2.有几个节点？有几个节点？（3 3 ）3.有几个回路？有几个回路？（6 6 ）4.有几个网孔？有几个网孔？（3 3 ）A AB BC CD D现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院二二、KCL：集总电路中任一时刻集总电路中任一时刻，流入流入任一节点的支路任一节点的支路 电流等于流出电流等于流出该节点的支路该节点的支路电流电流例例:物理基础物理基础:电荷守恒，电流连续性电荷守恒，电流连续性i1+i3=i2+i4ii 入
23、出 i1 i2 i3 i4=0+流出为流出为+，流入为流入为-0(t)iii 入出？-+0ii 入出现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院二二、KCL：集总电路中任一时刻，对任一节点，所有集总电路中任一时刻，对任一节点，所有 流出流出节点的支路节点的支路电流代数和等于零电流代数和等于零若流出为若流出为“+”(支路电流背离节点支路电流背离节点)i1 i2 i3 i4=0例例:i1+i3=i2+i4 出出入入即即ii +0(t)i代数和：代数和：流出为流出为+，流入为流入为-现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学
24、院佛山科学技术学院二二、KCL：集总电路中任一时刻，对任一节点，所有集总电路中任一时刻，对任一节点，所有 流出节点的支路电流代数和等于零流出节点的支路电流代数和等于零+:+:流流出出节节点点每每项项i i前前面面的的+-+-号号-：流流入入节节点点两两套套+-+-号号+：参参考考方方向向与与实实际际方方向向相相同同i i本本身身的的+-+-号号-：参参考考方方向向与与实实际际方方向向相相反反 0(t)i代数和：代数和：流出为流出为+，流入为流入为-现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院二二、KCL：集总电路中任一时刻，对任一节点，所有集总电路
25、中任一时刻，对任一节点，所有 流出节点的支路电流代数和等于零流出节点的支路电流代数和等于零例例:7A4Ai110A-12Ai2i1 i2 10 (12)=0 4 7 i1=0方程列写前提：方程列写前提：1 1）标定各支路电流的参考方向）标定各支路电流的参考方向2 2）确定正负（流出为）确定正负（流出为“+”或流入为或流入为“+”）0(t)i i1=3A+i2=2A+现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院KCL可推广到一个封闭面可推广到一个封闭面：对于封闭面对于封闭面S S来说，有来说，有 I1+I2=I3 或或 I1+I2-I3=0现代制造装
26、备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院思考：思考：I=?1.AB+_1111113+_22.UA=UB?i13.AB+_1111113+_2i1=i2?i2i1现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院例：例：求电路中的电流求电路中的电流I1和和I2-3A10A5A10A2AI I1 1I I2 2AB解：解：对节点对节点A：I1=-3A+10A+5A对节点对节点B：5A=I2+2A+10A=12A整理：整理：I2=5A-2A-10A=-7A可知：可知：I I1 1的实际方向与参考方向相同；的实际方向与参
27、考方向相同；I I2 2的实际的实际方向与参考方向相反方向与参考方向相反,是流向节点是流向节点B B的。的。现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院例：例：求下面电路中求下面电路中I=？+-9V2A7AI278253+-6V44AI1=5A5+4+I=0I=-9(A)现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院三、三、KVL：集总电路中任一时刻，沿任一回路所有支路集总电路中任一时刻，沿任一回路所有支路 电压的电压的代数和恒等于零代数和恒等于零，即，即 说明说明：0)(tu 任选一个方向作为绕行方向代
28、数和电压参考方向与绕行方向一致为正电压参考方向与绕行方向相反为负现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院三、三、KVL：集总电路中任一时刻，沿任一回路所有支路集总电路中任一时刻，沿任一回路所有支路 电压的电压的代数和恒等于零代数和恒等于零，即，即 例：例：0)(tu首先选定一个绕行方向首先选定一个绕行方向:顺时针顺时针R1I1US1+R2I2R3I3+R4I4+US4=0R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4电阻压降电阻压降电源压升电源压升 S UUR即即 U1 US1 U2 U3 U4 US4=0I1+US1R1I4_+US4R4
29、I3R3R2I2_U3U2U4U1-U1+U2+U3+U4=US1-US4-+现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院四、广义四、广义KVL：电路中任意两点间的电压等于两点间任意电路中任意两点间的电压等于两点间任意一条路径经过的各元件电压的代数和一条路径经过的各元件电压的代数和l1l2ABU（沿（沿l1)=)=ABU（沿（沿l2)E1UBEE+B+R1+E2R2I2_电压的唯一性电压的唯一性I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U2U4U1AB现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技
30、术学院1020515uV V5?u V10 V20例例现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院4V+-10AU=?2+-3AI解解AI7310 024 IUVIU1041442 现代制造装备工程技术开发中心现代制造装备工程技术开发中心 佛山科学技术学院佛山科学技术学院支路、结点、回路和网孔的概念支路、结点、回路和网孔的概念电流定律电流定律(KCL)：在任何在任何集总参数电路中，在任一时刻，集总参数电路中，在任一时刻，流出流出(流入流入)任一节点的各支路电流任一节点的各支路电流的代数和为零。的代数和为零。电压定律电压定律(KVL)：在任何在任何集总参数电路中，在任一时刻，集总参数电路中，在任一时刻，沿任一闭合路径沿任一闭合路径(按固定绕向按固定绕向)，各支，各支路电压的代数和为零路电压的代数和为零。KCL 可以适用于包围几个结点的闭合面，可以适用于包围几个结点的闭合面，KVL可以适用于可以适用于某一路径的电压。（与路径无关）某一路径的电压。（与路径无关）
