电路分析第1章 集总参数电路中电压、电流的约束关系

合集下载

第1章 集总电路中电压、电流的约束关系

第1章 集总电路中电压、电流的约束关系
15:36:04 电路分析基础 20
三、关联参考方向( 一致参考方向)
关联参考方向:电压与电流的参考方向选为一 致;即电流的参考方向为从电压参考极性的正极 性端“+”流入。
a i
b
a i
u
非关联
b
+
+
u
关联
-
电压与电流参考方向关联时,只须标上其中之 一即可。
15:36:04 电路分析基础 21
四、功率与能量
P3 U3 I 3 (4V) (4A) 16W
整个电路吸 收的功率为 15:36:04
P
k 1
5
k
P1 P 2 P3 P 4 P5 (1 18 16 5 30)W 0
电路分析基础 25
五、国际单位制及其词头 国际单位制:SI,来自法文le Systè me 表1 部分国际单位制的单位 international d„unité s;1974年第十四 届国际计量大会决定采用米(m)、千克(kg)、 秒(s)、安培(A)、开尔文(K)、坎德拉(cd) 和摩尔(mol)作为基本单位;之外还有很多 导出单位。我国于1981年4月开始采用。
i
电路分析基础
a
15:36:04
b
16
一、电流及其参考方向 解:(1) i(0) 4 cos( / 4) 2 2 0 表明真实方向与参考方向一致,从a→b
i(0.5) 4 cos(5 / 4) 2 2 0 表明真实方向与参考方向相反,从b→a
(2) 参考方向改变,代数表达式改变, 但真实方向不变。
i4
32
一、基尔霍夫电流定律—KCL
② 另一形式:

第一章(集总参数电路中u-i的约束关系)汇总

第一章(集总参数电路中u-i的约束关系)汇总

7I1–11I2=70-6 11I2+7I3=6
u1

μu1
+ - CCVS
ri1
+
i1 gu1
VCCS CCCS
u1

gi1
四种受控源广泛用于含晶体管等电子器件的电路模型中。
如:晶体管
ib
ic
i b
电路模型
返 回 上 页 下 页
②如:场效应晶体管 iD=g vGS
iD
+ -
vDS
g: 转移电导

vGS
i1
+ u1 _ 电路模型
返 回

i2 + gu1 u2 _
3.线性受控源在分析中的两重性:
①电源性:当电路中有独立源的存在,且电路结构 不变,能够保证产生一个不变的控制量,这时的受 控源相当于独立源。 ②电阻性:当上述两个条件有一个不存在时,受控 源就显电阻性。
返 回 上 页 下 页
受控源的特点
①受控源是具有输入(控制端)和输出(被控 端)两对端钮的器件。它的输出端电压(电 流)与通过它本身的电流(电压)无关,而 是取决于控制端(输入)的电压或电流。 ②若控制量为“0”,则输出端相当于短路或开路。 ③若控制量不为“0”,受控电压源输出端不允许工 作在短路状态;受控电流源不允许工作在开路状 态。
返 回 上 页
下 页
④独立源起激励作用,而受控源表明支路间一种 依赖关系,并不起象独立源那样的激励作用, 它也可发出能量。但与控制量有关,只有受到 控制量激发时才起作用。
⑤电路分析中遇到各类受控源,先将其当作相应 的“独立源”看待,写出求解电路变量所必须 的电路方程,再根据控制量与被控量的约束关 系,从而解出要求的电路变量。

《电路分析基础》第一章:集总电路中电压(流)的约束关系

《电路分析基础》第一章:集总电路中电压(流)的约束关系

信息学院电子系
10
(3). 功率
中¾ 定义:电路中能量转换的速率 p(t) = dw = u(t)i(t) (关联参考方向) 国dt SI单位:瓦[特](W)
能量传 输方向
海 p(t)>0,吸收功率,功率的实际方向与参考方向一致 洋 p(t)<0,产生功率,功率的实际方向与参考方向相反
大 ¾ 在 t0 到 t 的时刻内所吸收的能量为:
¾ 分类
大 线性电阻与非线性电阻 学 时变电阻与非时变电阻
特性曲线
信息学院电子系
21
(1). 线性电阻元件
¾两端的电压与电流服从欧姆定律
中 形式一: u(t)=Ri(t)
(关联参考方向)
• R 称为电阻,其 SI单位为欧[姆](Ω)
国• 对于非关联参考方向, u(t)=-Ri(t)
• 欧姆定律体现电阻对电流呈现阻力的本质
¾ 受控源的功率根据受控支路计算 p(t)= u2(t) i2(t)
信息学院电子系
29
例 求受控源的功率
中a
I2
国 I3
海洋大学 思路: P=ui;分析电路构成;依据为KCL、KVL和VCR
信息学院电子系
30
If
If
+
中ω
_ RIf
国海洋大学 CCVS 直流发电机
μ = 1+ R2 R1
VCVS 由运放构成比例器
信息学院电子系
4
1.2 电路变量 电流、电压及功率
中电路的特性是由电流、电压和功率等物理量来描述的
(1). 电流
国 ¾ 电量: 带电粒子所带电荷的多少(符号:q或Q,单位:库[仑]( C ))
海 ¾ 电流: 带电粒子定向移动形成电流

第1章集总参数电路中电压、电流的约束关系

第1章集总参数电路中电压、电流的约束关系

3. 参考方向
任意选定某一方向作为参考方向,或称为 正方向。电流的参考方向是假定的电流方向。 表示法: (1)箭标法:→ (2)双下标法: iab 4. 例
i i = 1A i
则电流的实 际方向为: 从左到右
则电流的实 际方向为: 从右到左
i = 1A
i = 2A 则电流的实 际方向为: 无法确定
i = 0
图l-10
思考与练习
求图示电路中的电流i.
i 1A 2A 0 i 3A
三、基尔霍夫电压定律
1、能量守恒法则: 在任意单位时间内,电路中产生和消耗的能量必须相等, 或所有元件能量的代数和为零。 因此可以得到电路的功率守恒法则:在任意时刻,电路 中产生的功率和消耗的功率相等,或所有元件功率的代数和
解:各二端元件吸收的功率为
P1 U 1 I 1 (1V ) (1A ) 1W
P2 U 2 I 2 ( 6V ) ( 3A ) 18 W
P4 U 4 I 4 ( 5V ) ( 1A ) 5W ( 发出5W)
P5 U 5 I 5 ( 10 V ) ( 3A ) 30 W ( 发出30W)
网孔与平面电路的画法有关,例如将图示电路中的支
路1和支路2交换位置,则三个网孔变为 {1,2}、{1,3,4}和{4,5,6}。
注:平面电路是指能够画在一个平面上而没有支路交叉的电路。
二、基尔霍夫电流定律(
Kirchhoff’s Current Law, KCL)
1、电荷守恒:电荷既不能创造,也不能消灭, 是自然界的基本法则。
② P “+‖或 “-‖表示了能量的流向。
P “+‖表示P>0 吸收(消耗)能量 P ―-‖表示P<0 产生(提供)能量

电路分析基础课件(第1章)

电路分析基础课件(第1章)

§1-1 电路及集总电路模型 (c)分布参数元件与集总参数元件 集总参数元件:理想电阻、理想电感、理想电 容、理想电源等。 集总参数电路:由集总参数元件构成的电路, 简称集总电路。
21
§1-1 电路及集总电路模型
一个电路应该作为集总参数电路,还是作为分 布参数电路,或者说,要不要考虑参数的分布 性,取决于其本身的线性尺寸与表征其内部电 磁过程的电压、电流的波长之间的关系。 一个实际电路器件,在不同条件下可以有不 同的电路模型。
a b
+
+
元件
41
u 2V
§1-2 电路变量 电流、电压及功率 参考极性不一定就是电压的真实极性。 当电压为正值时,该电压的真实极性与参考 极性相同。 当电压为负值时,该电压的真实极性与参考 极性相反。
a b
元件
a
b
元件
+
-
-
+
42
u 2V
u= - 2V
§1-2 电路变量 电流、电压及功率
19
§1-1 电路及集总电路模型 (b)分布概念 参数的分布性指,当实际电路的尺寸可以与电 路工作时电磁波的波长相比拟(即高频)时, 电路中同一瞬间相邻两点的电位和电流都不相 同。这样的元件称为分布元件,而这样的电路 参数叫做分布参数。
这说明分布参数电路中的电压和电流除了是时 20 间的函数外,还是空间坐标的函数。
9
§1-1 电路及集总电路模型
例如
理想化
理想电阻元件 (模型)
理想化、抽象化即模型化的过程。
电阻器包含有电阻、电感、电容性质,但 电感、电容很小,可忽略不计,可用一个 电阻元件作为它的模型。
同样,请例举3个以上其他,模型的例子....

电路课件第1章集总参数电路中电压、电流的约束关系

电路课件第1章集总参数电路中电压、电流的约束关系

电压源与电流源的等效变换
总结词
电压源和电流源是电路中的两种基本元件,它们可以通过一定的等效变换相互转换。
详细描述在一定条件下,一个源自压源可以等效转换为电流源,反之亦然。这种等效变换对于简化电路分析非常有用,尤其 是在处理含有电源元件的复杂电路时。通过等效变换,可以将电路中的元件进行简化,从而更容易地求解电路中 的电压和电流。
欧姆定律
总结词
欧姆定律是集总参数电路中电压和电流的基 本关系,它指出在纯电阻电路中,电压和电 流成正比,电阻是它们比例的倒数。
详细描述
欧姆定律是电路分析的基本定律之一,它适 用于集总参数电路中的纯电阻元件。根据该 定律,在纯电阻电路中,电压和电流成正比 ,电阻是它们比例的倒数。也就是说,当电 压增加时,电流也会相应增加,反之亦然。 这一原理不仅适用于直流电路,也适用于交 流电路。
电路ppt课件第1章集 总参数电路中电压、电
流的约束关系
CONTENTS 目录
• 集总参数电路的概述 • 电压的约束关系 • 电流的约束关系 • 电路分析方法 • 实际应用案例
CHAPTER 01
集总参数电路的概述
定义与特点
定义
集总参数电路是指在实际电路中 ,凡具有两个或两个以上端点的 电路元称为元件,而不论这些元 件的大小、长短和形状如何。
电路的基本定律
欧姆定律
流过电阻元件的电流与电阻元件两端 的电压成正比,与电阻成反比。
诺顿定理
任何有源二端线性网络都可以等效为 一个理想电流源和一个电阻的串联。
基尔霍夫定律
在集总参数电路中,流入节点的电流 之和等于流出节点的电流之和,即 KCL定律;在任意回路上,电压降等 于电压升,即KVL定律。
戴维南定理

第一章集总参数电路中的电压电流的约束关系

第一章集总参数电路中的电压电流的约束关系
i1 , i2 … , i10 ; u1 , u2 … , u10

i7
8
7

− −1A
+
+5V − 10
u9 9 +
求得电流和电压为
例1-3-2
i4 = i1 − i2 = −3 − 2 = −5A
i7 = −i5 − i9 = −2 + 1 = −1A
u1 = u3 − u4 − u6 = 4 + 1 + 2 = 7V
dq i (t ) = dt
(1-2-1)
单位:安培(A),1安培=1库仑/秒。 常用的电流单位 有 µ A, A。 mA=1000µ A,1A=1000mA 。 m 1 方向:习惯规定正电荷移动的方向为电流的真实 方向。
1-2 电路分析的基本变量 参考方向:为了便于分析,可以先任意假设一 个电流的流向,这个假设的方向称为参考方向 或正向。 在参考方向下,计算出的电流值为正,说 明真实方向与假设的参考方向一致;如果为负, 则说明真实方向与参考方向相反。即:
b
其中,b为节点处的支路数, ik (t )为第k条支路 电流。 或表示为:
∑i

= ∑ i入
1-3 基尔霍夫定律 关于KCL的讨论: (1)KCL的实质是电流连续性原理或电荷守 恒定律的体现。 (2)KCL说明了节点上各支路电流的线性约 束关系,各支路电流是线性相关的,KCL方 程是一个线性齐次代数方程。 (3)KCL与支路元件性质无关,只决定于电路 的结构。 (4) KCL不仅适用于一个节点,还可以推广为 任意封闭面。这个封闭面称为广义节点。
例1-2-1 已知某支路电压电流参考方向如图所示。 (1)如i=2mA,u=-5mV,求元件吸收的功率, (2)如u=-200V,元件吸收功率p=12kW,求电流。

电路分析第1章 集总参数电路中电压、电流的约束关系(12)

电路分析第1章 集总参数电路中电压、电流的约束关系(12)

4. 学时分配: 学分:4.5 = 3.5 + 1.0 (分别给成绩) 学时:72 (理论:56学时,实验:16学时) 5. 教学要求 认真听讲、积极思考、及时复习 6. 学习方法
重点掌握基本概念、基本定律、基本分析方法 抓住知识点之间的内在联系,进行阶段小结 多做练习、举一反三、熟能生巧
按所设参考极性进行计算 如果求出 uab>0 ,则 真实极性与参考极性一致。 如果求出 uab<0 ,则 真实极性与参考极性相反。
电压和电流的参考方向
习惯上规定 电流的实际方向为: 正电荷运动的方向或负电 荷运动的反方向; 电压的实际方向为: 由高电位端指向低电位端; 电动势的实际方向为: 在电源内部由低电位端指向 高电位端。
3×108m/s c = = =6×106m=6000km 50Hz f
对于以此为工作频率的实验室电气电子设备而言,其尺寸远 小于这一波长,可以按集总电路处理。 但是,对于远距离输电线来说,就必须考虑到电场、磁场沿电 路分布的现象,不能按集总电路来处理,而要用分布参数表征。
<2>.理想元件(集总元件)
2.基尔霍夫电流定律
(Kirchhoff ’s Current Law,简称 KCL)
KCL是电荷守恒法则的反映, 或者说是电流连续性原理的反映。
a i3 R3
由于电流的连续性,流入任 + i1 + i2 uS2 一节点的电流之和必定等于 uS1 - d 流出该节点的电流之和。 c u1 R1 u2 R2 例如对图中的节点a而言 + + i1 + i2 = i3 b 或改写为 i + i -i = 0
总电路的基本依据。
基尔霍夫定律具有普遍的适用性,适用于由各种不同元
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

按所设参考极性进行计算 如果求出 uab>0 ,则 真实极性与参考极性一致。 如果求出 uab<0 ,则 真实极性与参考极性相反。
电压和电流的参考方向
习惯上规定 电流的实际方向为: 正电荷运动的方向或负电 荷运动的反方向; 电压的实际方向为: 由高电位端指向低电位端; 电动势的实际方向为: 在电源内部由低电位端指向 高电位端。
参考书: 1、李瀚荪,吴锡龙 ,电路分析基础(第4版)学习指导, 高等教育出版社,2006.12 2、周守昌主编,电路原理,高等教育出版社,1999.9 3、邱关源主编, 电路(第4版),高等教育出版社,1999.6 4、所用教材每章末所列参考书目。 作业要求: 1、在认真复习的基础上,独立完成作业。 2、作业要书写整洁,图要标绘清楚,答数要注明单位。
总电路的基本依据。
基尔霍夫定律具有普遍的适用性,适用于由各种不同元
件构成的电路中任一瞬时、任何波形的电压和电流。
1.3.1 基尔霍夫电流定律
1、支路和节点
uS1
a uS2
+
i1
+
i2
i3
R3
c u1 R1 +
- d u2 R2 + b
(1).支路 :任何一个二端元件称为一条支路。如图 中有ab, ac, ad, bc, bd共5条支路。 (2).节点 :两条或两条以上支路的连接点。如 图中有a, b, c, d共4个节点。 注意:两个虚线框中,a, b各为一个节点。
+
S电 源 连接导线源自电路实体U _ S 负载RS
电路模型
RL
电路分析理论所研究的对象都是由理想电路元件组成 的实际电路的电路模型。 电路分析:给定电路结构及电路参数,求各部分的电 压、电流称为电路分析。
§1-2 电路变量,电流,电压及功率
一、电流的参考方向
i
电流的参考方向:预先假定的方向,用箭头表示,也称 正方向.根据所设方向进行计算, 如果求出 i > 0 ,则 真实方向与参考方向一致 如果求出 i < 0 ,则 真实方向与参考方向相反 <1> 在电路分析中,电路中标出的电流方向都是参 考方向。如果没有方向,自己要设一个参考方向,在 图上标出,按所标参考方向进行计算。不设参考方向, 算出的结果没有意义。 <2>算得结果的正负配合参考方向就可确定真实方 向,但不要把参考方向改为真实方向。
电流参考方向与电压参考方向一致。
i
+ u 关联参考方向 b
a
a
i
+ u 非关联参考方向 b
注意:电路分析的定律和公式是在规定参考方向下得到的, 参考方向改变,公式也要作相应变化。例如欧姆定律 + I + I – I
U

R
图A
U

R
图B

U
+ U= IR
R
图C
图A中 U 、I参考方向相同
表达式
图B、C中 U、 I参考方向相反
电路及集总电路模型
若干个电气设备或电子器件按照一定的方式连接 起来构成电流的通路,称为电路。 电路的作用可分为两大方面: (1)能量的传输与转换
发电机 升压 输电线 降压 变压器 变压器 电灯 电动机

电源 中间环节 (2)信号的传递与处理
话筒 扬声器
负载
放 大 器 负载
话筒把声音(信息)电信号 扬声器把电信号 声音(信息)
1 2 3
即,如果流入节点的电流前面取正号,流出节点的电流 前面取负号,那么该节点上电流的代数和就等于零。 显然上述结论适用于任何电路的任何节点,而且对任 意波形的电流来说,这一结论在任一瞬间也是适用的。
KCL可表述为: 在电路的任何一个节点上, 同 一瞬间电流的代数和等于零。用公式表示, 即
在直流电路中为
例如:E=3V,若假定电路中U的参考方向为上“+”下“–” 则U=3V或UAB=3V
例如:E=3V,若假定电路中U的参考方向为上“–”下“+” 则U= –3V或UBA= –3V
三 、关联参考方向 在电路分析中,对一个元件既要假设通过它的电 流参考方向,又要假设它两端电压的参考极性(方向), 两个都可任意假定,而且彼此独立无关。但是,为方便起 见,通常引入关联参考方向。 关联参考方向的规定:电流由高电位流向低电位。
I2= -1A,I6= 4A, I1 B
A
I3
I2 D I5
I4
C I6
I5= - I2 + I4 + I6 = -(-1)+(-3)+(4)= 2A 真实方向与参考方向相同。 也可用节点B求:- I1 -I5+ I6 = 0 I5= - I1 + I6 =(-2)+(4)= 2A
解后总结: <1>注意两套符号: 括号前的符号取决于参考方向相对于节点的关系。 设流出为正,流入为负,是列方程出现的符号。 括号里的符号是电流本身的符号,反映真实方向和 参考方向的关系,正的相同,负的相反。 <2>求出的值无论正负,都不要把参考方向改成真实 方向。
例:
若 I1
I4
9A I2 2A I3 8A 求:
I4
I1
I2
解: I I I I 0 3 4 2 1 0 9 ( 2) I3 8 KCL
得到: I3
电流的参考方向 与实际方向相反
I3
19A
例1:在图示电路中,已知 I1= 2A, 求未知电流 I3,I4, I5 。 解: <1>对节点A列KCL方程 设电流流出为正 I1 - I2 +I3= 0 I3 = - I1 + I2 = -2+(-1)= -3A I3的真实方向与参考方向相反 I4= I3 = -3A <2> 对节点C列KCL方程 I2 - I4 +I5 - I6 = 0
2.基尔霍夫电流定律
(Kirchhoff ’s Current Law,简称 KCL)
KCL是电荷守恒法则的反映, 或者说是电流连续性原理的反映。
a i3 R3
由于电流的连续性,流入任 + i1 + i2 uS2 一节点的电流之和必定等于 uS1 - d 流出该节点的电流之和。 c u1 R1 u2 R2 例如对图中的节点a而言 + + i1 + i2 = i3 b 或改写为 i + i -i = 0
信号源
二、集总假设、元件模型
集总参数电路
<1>、集总假设:在器件的尺寸远小于正常工作频率所对应的 波长时,可将器件所反映的物理现象分别进行研究,即用三种基 本元件表示器件的三种物理现象,这就是集总假设。
采用集总假设的条件:实际电路的尺寸远小于电路使用时其 最高工作频率所对应的波长。
例如,我国电力系统供电的频率为50Hz,对应的波长为
<3>.实际元件的模型
一个实际元件在某种条件下都可以抽象出它的模 型。有些实际元件的模型比较简单,可以由一种理想 电路元件构成,有些实际元件的模型比较复杂,要用 几种理想电路元件来构成。
例如:一个白炽灯在有电流通过时 消耗电能 (电阻性) R
i
产生磁场 L 储存磁场能量 (电感性)
忽略L
R
三.电路模型 : 由集总(理想)元件构成的电路叫电路 模型. 电路分析所研究的是电路模型而不是实际电路。
i =0 I =0
i1 IA
3、KCL的推广应用
KCL可推广应用于电路 中的任何一个假定的闭合面。 例如对右图所示电路
i1+ i2- i3 = 0 或 i = 0 由于闭合面具有与结点相同 的性质,因此称为广义节点。
A
IC
i2
i3
B
IB
C
关于KCL的几点说明:
(1) KCL阐明了电路中与任一节点有关的各电流之间 的关系,其反映的是电流连续性原理。集总参数 电路中的节点不能聚集电荷,有多少电荷流入就 必须有多少电荷流出。 (2) KCL具有普遍适用性。既适用于任一瞬时任何变 化的电流,也适用于由各种不同元件构成的电路。 此定律与元件性质无关,是对支路电流所加的约束。 (3) KCL不仅适用于任一节点,而且还适用于电路中 任何一个假定的闭合面(广义节点)。 (4) 应用KCL列任一结点的电流方程时,一定要先在 电路图上标出电流的参考方向。
电压和电流的参考方向
电压、电流的参考方向:任意假定。 电流的参考方向用箭头表示;电压的参考方向除 用极性“+”、“–”外,还用双下标或箭头表示。 当电压、电流参考方向与实际方向相同时,其值 为正,反之则为负值。 例如: (1)图中
R1 U1 I R3 U R2 若I=3A,则表明电流的 实 际方向与参考方向相 同; U2 (2)若I= –3A,则 表明电流的实际方向与 参考方向相反 。
在电路图中所标电压、电流、电动势的方向,一般均 为参考方向。
电压和电流的参考方向
A
– + I U – + 注意:(1)电路图中标注的均为参 考方向. (2)参考方向一经选定, 电压和电流均为代数量. (3)解 题时,要将待求的电压和电流的 参考方向在电路图上标示出来, 否则计算结果没有意义.
E
R
B 电压、电流实际方向与参考方向相同为正值,相反为负值
p(t) = ui p(t) = – ui
p(t) > 0时, 电路元件吸收功率 p(t) < 0时, 电路元件放出功率
1.3
基尔霍夫定律
基尔霍夫定律是集总电路的基本定律,是电路分
析理论中最基本、最重要的一个定律。 基尔霍夫定律又分为电流定律和电压定律。分别
是集总电路中电流和电压遵循的基本规律,是分析集
相关文档
最新文档