1电路基本概念

第1章电路基本概念§1.2电路基本物理量§1.3电路基本元件§1.1电路理论基础{end}§1.4电源1.电压、电流的参考方向重点：2.电路元件特性（电阻、电源、受控源）{end}第1章电路基本概念电路的概念----电流流通的路径，由器件与连接导线构成电路的结构电源中间环节负载电源----将其他形式的能量转换成为电能的设备，即提供电能的设备。负载----将电能转换为其他能量的设备，即耗能设备。中间环节----用来使电路中的各种元器件之间有电的联系，以便传送电能或传递电的信息。电路理论基础(1)导线开关电池举例：电源负载中间环节电路理论基础(2)电路的作用(1)实现电能的传输、分配与转换(2)实现信号的传递与处理放大器扬声器话筒发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉...输电线电路理论基础(3)用理想化的电路元件来模拟实际电路中各个电气器件，并用理想导线将这些电路元件连接起来，就可得到实际电路的电路模型。电路模型的概念实际器件理想化理想元件实际电路电路模型电路模型的建立导线开关电池ER电路理论基础(4)例：日光灯电路h~镇流器灯管启辉器实际电路电源+us-RLRL电路模型注意：同一电路在不同工作条件下的电路模型也不同电路理论基础(5)常用的电路元件RLC+uS-iS电阻电感电容电压源电流源{end}电路理论基础(6)电路的基本物理量—电流（1）形成：国际单位制单位：A(安培)常用单位：mA(10-3A),µA(10-6A)分类直流电流(DC):大小和方向不随时间改变,通常用I表示交流电流(AC)：大小和方向随时间改变,通常用i表示tqtqtitddΔΔlim)(Δdef0电流的大小用电流强度表示。带电粒子的定向运动形成电流。度量：单位：为什么要引入参考方向？(a)复杂电路的某些支路事先无法确定实际方向。中间支路电流的实际方向无法确定，为分析方便，只能先任意标一方向（参考方向），根据计算结果，才能确定电流的实际方向。？参考方向：假定的方向。实际方向:正电荷定向运动的方向。方向电路的基本物理量—电流（2）电路的基本物理量—电流（3）(b)实际电路中有些电流是交变的，无法标出实际方向。当020iTt,电流实际方向与参考方向相同当02iTtT,电流实际方向与参考方向相反itIimsini0tT/2T例I1=1A10V10I1I1=-1A10V10I1电路的基本物理量—电流（4）电流的参考方向可以任意选定，如果电流的参考方向与实际方向一致，则电流为正值，反之为负。电流参考方向的两种表示：用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。(图中标出箭头）用双下标表示：如iAB,电流的参考方向由A指向B。(图中标出A、B）电路的基本物理量—电流（5）形成：电荷由电路中的a点移到b点所发生的能量变化。V(伏特)kV(103V),mＶ(10-3V)，µV(10-6V）分类直流电压:大小和方向不随时间改变，通常用U表示交流电压：大小和方向随时间改变，通常用u表示qwuddABdefAB电路的基本物理量—电压（1）度量：单位电荷由电路中的a点移到b点所发生的能量变化，即单位：参考方向:假定的方向实际方向：从高电位端指向低电位端方向UU+-UABAB电路的基本物理量—电压（2）电压参考方向的表示：①一个箭头②“+”、”-”极性③“双下标”表示电压的参考方向可以任意选定，如果电压的参考方向与实际方向一致，则电压为正值，反之为负。510V5V+–URVUR5例：510V5V+–URUR=-5V电路的基本物理量—电压（3）关联参考方向和非关联参考方向+UI关联参考方向+UI非关联参考方向若二端元件上的电压的参考方向与电流的参考方向一致，则称之为关联参考方向；否则为非关联参考方向。电路的基本物理量—电压（4）510V5V+–UR例：IR510V5V+–URIR关联参考方向关联参考方向非关联参考方向非关联参考方向非关联参考方向关联参考方向电路的基本物理量—电压（5）如果同一元件（电源除外）只标注电压（或电流），则认为其电流（或电压）与电压（或电流）为关联参考方向。510V5V+–URIRVUR51RRUIAR电路的基本物理量—电压（6）电路中两点间的电压降就等于这两点的电位差，即设c点为电位参考点，则Vc=0Va=Uac，Vb=Ubc，Vd=UdcUab=Va-Vb电位选择电路中某一点作为参考点，电路中其他各点对参考点之间的电压称为该点的电位，用V表示。参考点的电位为0。参考点可以任意选择，用符号“┴”表示。abcd电路的基本物理量—电压（7）解：电路的基本物理量—电压（8）例：如图所示，设求。,V5,V10bcacUUaVbac,caacVVUV)(10accacaUVUV若改设V0bVbac)V(5abbaUVV)V(5bcacabUUU电位的大小与参考点的选择有关。两点间压降与参考点的选择无关。设V0cV已知uab=1V,uac=2V,则ubc=()。电路的基本物理量—电压（9）A．-1VB．1VC．-3VD．3V小结(1)分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。(2)参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注(包括方向和符号），在计算过程中不得任意改变。(3)参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方向下进行，不考虑实际方向。(4)电位的大小与参考点的选择有关。两点间压降与参考点无关。电路的基本物理量—电压（10）定义：uitqqwtwpdddddd单位：瓦（特）符号（W）注意：能量的单位名称：焦（耳)符号（J）常用单位:kW(103W),mW(10-3W)单位时间内能量的变化电路的基本物理量—电功率（1）1度=千瓦小时功率的计算(1)u,i取关联参考方向p=ui(2)u,i取非关联参考方向p=-uip0吸收功率电路的基本物理量—电功率（2）+ui+ui功率的判断p0发出功率I例U1=10V，U2=5V。分别求电源、电阻的功率。解：设电路中电流参考方向如图AUUI1521VUR505WIUPRR01011WIUPU0522WIUPU吸收功率发出功率吸收功率电路的基本物理量—电功率（3）5U1U20P-----功率平衡在右图2个电路中，若IAB均为1A，则有关功率描述正确的是()。A．两元件发出的功率都为2WB．两元件吸收的功率相等C．两元件的功率不等D．无法比较两元件的功率电路的基本物理量—电功率（4）{end}ui0u=f(i)或i=f(u)为一条过原点的直线1.线性电阻电阻元件（1）电阻的概念可用u=f(i)或i=f(u)表示的元件R是一个与电压和电流无关的常数。R2.元件符号2.电压与电流取非关联参考方向R+uiu–Ri或i–Gu★公式必须和参考方向配套使用！电导(S)线性电阻元件的伏安特性电阻元件（2）1.电压与电流取关联参考方向R+uiuRiiGu或电阻(Ω)p–ui–(–Ri)ii2R–u(–u/R)=u2/R功率：R+ui能量：可用功表示。从t0到t电阻消耗的能量ttttRiupW00ξdξd不管电压、电流是否为关联参考方向，都有p=i2R=u2/R(p始终为正）电阻元件（3）Riu+–电阻的开路与短路当R=0(G=)，视其为短路。此时u=0。当R=(G=0)，视其为开路。此时i=0。电阻元件（4）短路Riu+–Riu+–{end}常用元件---电容元件（1）定义：一个二端元件，其电荷q(t)和电压u(t)之间的关系，可以用q-u平面上的一条曲线来确定，则称为电容元件。对于线性电容，有q=CuuqCdef常数C称为电容器的电容电容C的SI单位：F(法)(Farad，法拉)qu0常用单位：F（10-6F)，nF(10-9F)，pF(10-12F)iu+–C符号：伏安关系d1)(ttiCtutuCtqidddd)(100tidtidtCtidtCu01)0(电容对直流相当于开路微分关系:积分关系:电容电压的记忆性质初始值设为关联参考方向常用元件---电容元件（2）C则电容的储能tuCuuipdddtpWtC0结论:电容为储能元件，具有存储电场能量的作用因为电容消耗的功率为所以吸收能量为dtdtduCut0duCuuu02022121CuCu常用元件---电容元件（3）iLdef常数L称为电感L的单位名称：亨（利）H(Henry)一个二端元件，若其电流i(t)和磁链(t)之间的关系，可以用i-平面上的一条曲线来确定，则称为电感元件。对线性电感元件，有=Li定义：i0常用单位：mH（10-3H)常用元件---电感元件（1）L符号：tiLuddttuLid1ttuLi00d1)(100tududtLt电感电流的记忆性质伏安关系微分关系:积分关系:电感对直流相当于短路初始值Ψi+–u由电磁感应定律tudd（设为关联参考方向）常用元件---电感元件（2）Li+–u电感的储能tiLiuipdddtpWtL0结论:电感为储能元件，具有存储磁场能量的作用因为电感消耗的功率为所以吸收能量为dtdtdiLit0diLiii02022121LiLi常用元件---电感元件（3）常用元件---电容、电感的串、并联电容串联等效C1CnCkCeq1/Ceq=1/C1+1/C2+…+1/Cn电容并联等效CeqC1CkCnCeq=C1+C2+…+Ck+…+Cn电感串、并联电感串并联时等效电感的求解方法与电容相反{end}电压源(1)特点端电压由电源本身决定，与外电路无关通过它的电流由外电路决定。电路符号uSR=10Ω例如+10V-RIR=1Ω1、理想电压源I=1AI=10A电压源(2)伏安特性US+_IU+_USUI0例+-2ΩI110VI1=5AI1=？I1=5A不变！理想电压源的开路与短路US+_IU+_(1)开路（2）短路电压源(3)I=0，U=Us不允许直接短路电压源(4)2、实际电压源理想电压源USU=US–RoII+_USR0+U_I(0,US)(US/Ro，0)U0理想电压源一个串联电阻R0伏安特性电源内阻,一般很小电流源(1)特点电源电流由电源本身决定，与外电路无关电源两端电压由外电路决定。电路符号iS1、理想电流源例如+U-RIS=2AR=10Ω,U=20VR=1Ω,U=2V2A+2ΩU-伏安特性ISISIU+_UI0例U=4VU=？电流源(2)U=6V1Ω理想电流源的短路与开路(2)开路：(1)短路：ISIU+_电流源(3)I=IS，U=0不允许开路电流源(4)2、实际电流源一个并联内电阻RoI=IS–U/Ro(0,ISRi)(IS，0)理想电流源理想电流源IS电源内阻,一般很大IRo+U_IS伏安特性IU0右图所示电路中的电流i=（）电流源(5)A．4AB．2AC．2.5AD．4.5A图示电路中，已知US=3V，IS=1A，R=1Ω，则电压源发出的功率P=()。A.4WB.6WC.12WD.8W电流源(6)受控电源(1)定义：受控电压源的电压或受控电流源的电流不是给定函数，而是受电路中其他支路的电压(或电流)所控制，不能独立存在。例：他励直流发电机fI+-U受控源从实际电子电路或器件抽象而来。fI+-frIU(1)电流控制电流源(CurrentControlledCurrentSource):电流放大倍数r:转移电阻{u1=0i2=i1{u1=0u2=ri1(2)电流控制电压源(CurrentControlledVoltageSource)CCCSi1+_u2i2+_u1i1i2i1CCVSri1+_u2+_u1+_受控电源(2)受控源的类型g:转移电导:电压放大倍数{i1=0i2=gu1{i1=0u2=u1(3)电压控制电流源(VoltageContr