电工电子学课件(非电专业)课件4

1-+IsR1U1+-R3R2R5R4I=？U3I4UR4+–计算功率I4=IS+I=3+(-0.2)=2.8AUR4=I4R4=2.8×4=11.2VP=IUR4=(-0.2)×11.2=-2.24W负号表示输出功率R4=4IS=3AI=–0.2A恒流源IS的功率如何计算?PIS=-33.6W2解：+-25V6AI356AI355A11A35I求图示电路中电流I55V53I+–5+3I=5×11=55/8A例1231例：+-25V+-6V6AI35求图示电路中电流I4恒压源与恒流源特性比较恒压源恒流源不变量变化量U+_abIUabUab=U（常数）Uab的大小、方向均为恒定，外电路负载对Uab无影响。IabUabIsI=Is（常数）I的大小、方向均为恒定，外电路负载对I无影响。输出电流I可变-----I的大小、方向均由外电路决定端电压Uab可变-----Uab的大小、方向均由外电路决定5R1abcdR2E1E2R3电路中某一点的电位是指由这一点到参考点的电压记为“VX”。电路的参考点可以任意选取通常认为参考点的电位为零Va=E1Vc=–E2Vb=I3R3I3若以d为参考点，则:+–+–1.11电路中电位的计算6R1abcdR2E1E2R3I3+E1–E2简化电路+–+–dabcR1R2R31.11电路中电位的计算7某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负，说明该点电位比参考点低。利用电位的概念简化电路E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2电位的计算步骤:(1)任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；(2)标出各电流参考方向并计算；(3)计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。8求图示电路中各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd。解：设a为参考点，即Va=0VVb=Uba=–10×6=60VVc=Uca=4×20=80VVd=Uda=6×5=30V设b为参考点，即Vb=0VVa=Uab=10×6=60VVc=Ucb=E1=140VVd=Udb=E2=90Vbac204A610AE290VE1140V56AdUab=10×6=60VUcb=E1=140VUdb=E2=90VUab=10×6=60VUcb=E1=140VUdb=E2=90V例13a9图示电路，计算开关S断开和闭合时A点的电位VA。解:(1)当开关S断开时(2)当开关闭合时,电路如图（b）电流I2=0，电位VA=0V。电流I1=I2=0，电位VA=6V。2k+6VA2kSI2I1(a)例142KA+I12kI2–6V(b)S10（1）电路中某一点的电位等于该点与参考点（电位为零）之间的电压。（2）参考点选得不同，电路中各点的电位值随着改变，但是任意两点间的电位差是不变的。各点电位的高低是相对的，而两点间电位的差值是绝对的。注：电位小结11第P43-48页页习题：A：1.9.2、1.9.3B：1.8.2、1.9.6、1.11.312例有源二端网络RLbaRLI1.10戴维宁定理求：I13任意线性有源二端网络，可以用一个恒压源与电阻串联的支路等效代替。其中恒压源的电动势等于有源二端网络的开路电压，串联电阻等于有源二端网络所有独立源都不作用时由端钮看进去的等效电阻。1.10戴维宁定理除去独立源：恒压源短路恒流源开路R0N0abE=UONab–+bRLI+–ER0UaN–+RLUI线性有源二端网络Nab–+注意：“等效”是指对端口外等效，即RL两端的电压和流过RL电流不变14已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13，试用戴维宁定理求电流I3。E1E2R2I3R3+–R1+–ER0+_R3abI3ab注意：“等效”是指对端口外等效有源二端网络等效电源例1即用等效电源替代原来的二端网络后，待求支路的电压、电流不变。15解：(1)断开待求支路求等效电源的电动势E已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13，试用戴维宁定理求电流I3。E1E2R2I3R3+–R1+–abA5.2A4420402121RREEIR2E1E2+–R1+–ab+U0–IE=U0=E2+IR2=20V+2.54V=30V例116解：(2)求等效电源的内阻R0除去所有电源（理想电压源短路，理想电流源开路）已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13，试用戴维宁定理求电流I3。R2R1abR0221210RRRRR，所以例1E1I1E2I2R2I3R3+–R1+–ab求内阻R0时，关键要弄清从a、b两端看进去时各电阻之间的串并联关系。17解：(3)画出等效电路求电流I3已知E1=40V，E2=20V，R1=R2=4，R3=13，试用戴维宁定理求电流I3。E1I1E2I2R2I3R3+–R1+–abER0+_R3abI3A2A13230303RREI例118求：RL分别为3.4Ω和5Ω时的I。21824IIUoc解：(1)求Uoc)(38.1825082455024VabRL例219(2)求RoRo=5//24+2//8=5.74(Ω)(3)求I)(15.04.374.538.14.3AI)(13.0574.538.15AIRL20E1R3R4R1+–R2E2ISIR5求图示电路中的电流I。已知R1=R3=2，R2=5，R4=8，R5=14，E1=8V，E2=5V，IS=3A。+–E1+–UocABR3R1+–R2E2IS+–R5I3(1)求Uoc解：=14VUoc=I3R3–E2+ISR2I3=R1+R3E1=2A例321E1R3R4R1+–R2E2ISIR5+–解：(2)求R0R0=(R1//R3)+R5+R2=20(3)求IR0+R4E=0.5AI=ABR3R1R2R0R5UocR4R0+–IBA22+–用戴维宁定理求图中A、B两点的电压UAB。1051059V3A100.5AAB例423+–105105解：+–9V3A10AB1求开路电压UOC+–AB–+9V551010+–30VI1I215I1+9–30=015I2+9=0I2=–0.6AI1=1.4AUOC=UAB=5×I1－10×I2=1.4×5+10×0.6=13V24105105解：+–+–9V3A10AB2.求R0UAB=0.5×20/3+13=16.33V0.5A3.求UABR0+–20/3AB+–13VR0=RAB=2×(10//5)=20/3已知如图，求3上的功率P=？解：1、）求R0求R0ab12R0=1Ω解：2、）求开路电压Uab1V–+1+2V23Aab–I31V–+13–++2V23Aab–Uab=2-3=-1VabR0=1Ω+–1V3A41I3例52526等效电源定理中等效电阻的求解方法求简单二端网络的等效内阻时，用串、并联的方法即可求出。如前例：CR0R1R3R2R4ABD43210////RRRRR27讨论：求某些二端网络的等效内阻时，用串、并联的方法则不行。如下图：AR0CR1R3R2R4BDR6R5I5R1R3+_R2R4UR6如何求R0？28方法一：开路、短路法。求开路电压Ux与短路电流Is有源网络UX有源网络Is+-ROEIs=EROUX=E+-ROEs0IURx等效内阻UXEIs=ERO=RO例29加负载电阻RL测负载电压UL方法二：负载电阻法RLUL有源网络UX有源网络测开路电压UX100LXLXLLLUURRURRRU30方法三：推荐:加压求流法无源网络IU有源网络IUR0则：求电流I步骤：有源网络无源网络外加电压U31AR0CR1R3R2R4BDR6IIUR0U+–321.12电路的暂态分析1.12.3RC电路的暂态响应1.12.2储能元件和换路定则1.12.1电阻元件、电感元件与电容元件1.12.4RL电路的暂态响应(自学)33稳定状态指电路中的电压和电流在给定的条件下已到达某一稳定值（对交流量是指它的幅值到达稳定值）。稳定状态简称稳态。暂态电路从一个稳定状态变化到另一个稳定状态往往不能跃变，而是需要一定过程（时间）的，这个物理过程就称为过渡过程。电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态常称为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。34本节主要分析RC和RL一阶线性电路的暂态过程，着重讨论下面两个问题：(1)暂态过程中电压和电流(响应)随时间的变化规律;(2)影响暂态过程快慢的电路的时间常数。35一、电阻元件描述消耗电能的性质iRu根据欧姆定律:即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系线性电阻SlR金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的导电性能有关，表达式为：表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发。0dd00tRituiWt2t电阻的能量Riu+_12.1电阻元件、电感元件与电容元件36二、线性电容元件：电容器是一种能储存电荷的器件,电容元件是电容器的理想化模型。电容量C表示储存电荷的能力。C=q/u正常数单位：法拉：1F=106μF=1012pFCquO•电容和结构参数的关系：电容器的电容与极板的尺寸及其间介质的介电常数等关。(F)dSCS—极板面积（m2）d—板间距离（m）ε—介电常数（F/m）37一、线性电容元件：C=q/u1、伏安关系：（当u、i参考方向一致时）du/dt0时，充电；du/dt0时,放电；u不变，i=0。动态元件C＋－ui直流电路中电容相当于断路38电容的伏安关系还可写成：diCdiCtut)(1)(1)(00tdiCu0)(1)0(式中，u(0)是在t=0时刻电容已积累的电压，称为初始电压；而后一项是在t=0以后电容上形成的电压，它体现了在0~t的时间内电流对电压的贡献。由此可知：电容是一种记忆元件，有“记忆”电流的作用。39注意当i有限时，电容电压不能突变，是连续变化的∵若u(t)能突变，则∞，这与“i(t)为有限值”的前提相矛盾。dttduCti)()(C＋－u(t)i(t)dttduCti)()(402、电容的储能：当电容电压和电流方向一致时，电容吸收的瞬时功率为：dttdutCutitutp)()()()()(瞬时功率可正可负，当p(t)0时，说明电容是在吸收能量，处于充电状态；当p(t)0时，说明电容是在供出能量，处于放电状态。对上式从∞到t进行积分，即得t时刻电容上的储能为：41)(21)(21)()()()(22)()(CutCuduCudptwttuuC无初始储能时应有u(-∞)=0。电容在时刻t的储能可简化为：)(21)(2tCutwC由上式可知：电容在某一时刻t的储能仅取决于此时刻的电压，而与电流无关，且储能≥0。42三、线性电感元件：电感器（线圈）是存储磁能的器件，而电感元件是它的理想化模型。当电流通过电感器时，就有磁链与线圈交链。LLN当磁通与电流i参考方向之间符合右手螺旋关系时，（线性时）：Ψ(t)=Li(t)电感元件符号L•电感和结构参数的关系线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关。lNSμL243第P42-48页习题：A：1.11.1B：1.10.1,1.10.31.11.2,1.11.3