3第一章电路的基本概念与分析计算3
电工学第七版课件(第八版的也可以将就用,改不了多少)第01章 电路的基本概念与基本定律(3h)

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A 0.273 A
第1章 电路的基本概念与基本定律
在220V电压下工作时的电阻
R U I 220 0.273 8 06
一个月用电 W = Pt = 60W(3 30) h = 0.06kW 90h = 5.4kW. h 电气设备的三种运行状态 额定工作状态: I = IN ,P = PN (经济合理安全可靠)
(2)由于激励在电路各部分产生的电压和电流 称为响应。
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第1章 电路的基本概念与基本定律
1. 2 电路模型
为了便于用数学方法分析电路, 一般要将实际电 路模型化,用足以反映其电磁性质的理想电路元件或 其组合来模拟实际电路中的器件,从而构成与实际电 路相对应的电路模型。
过载(超载): I > IN ,P > PN (设备易损坏) 欠载(轻载): I < IN ,P < PN (不经济)
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第1章 电路的基本概念与基本定律
1.5.2 电源开路
开关 断开 特征:
I=0 E
Ro
I
U0
R
U = U0 = E 电源端电压 ( 开路电压 ) 负载功率 P= 0 I 有 源 电路中某处断开时的特征: 电 1. 开路处的电流等于零; 路 I =0 2. 开路处的电压 U 视电路情况而定。
R
表达式中有两套正负号: (1) 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定; (2) U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向 之间的关系。 注意:用欧姆定律列方 通常取 U、I 参考方向相同。 程时,一定要在图中标
第一章 电路的基本概念和基本定律

电路的基本概念和基本定律
伏-安关系: 电压电流关系 (u,i关联参考方向下)
i u e
N
d e dt dLi di L dt dt
di u e L dt
电磁感应定律 感应电动势阻碍电流 变化,且其大小与电 流变化快慢有关
对于线性电感
伏安关系
说明1: 电压与电流的变化率成正比,电感是动态元件 当
如果U 、I方向不 一致该如何?
江苏大学电工电子教研室
电路的基本概念和基本定律
二、功率的计算:
U、 I 为关联参考方向时: U、 I 为非关联参考方向时:
P = UI或 p=ui
三、功率性质: 若计算结果 P(p) 0
若计算结果P(p) 0
Hale Waihona Puke + u –+
i
i
u –
P = -UI或 p=-ui
电工技术(电工学I)
第一章 电路的基本概念和基本定律 Basic conception and Laws of circuit
江苏大学电气信息工程学院
School of electric and information,UJS
电路的基本概念和基本定律
内容
1.1 电路的作用与组成
1.2 电路模型 1.3 电流和电压的参考方向 1.4 电路的功率
江苏大学电工电子教研室
电路的基本概念和基本定律
4.关联与非关联参考方向 对任一元件或一段电路 关联方向:
I
与
U
的参考方向一致
a
I U
b
非关联方向:
I
与
U
的参考方向相反
a
电路分析基础第一章 电路模型和电路定律

+
–
+
–
+
实际方向
实际方向
+
U >0
U<0
上页
下页
电压参考方向的两种表示方式
(1) 用正负极性表示
+
(2) 用双下标表示
U
A
UAB
B
UAB =UA- UB= -UBA
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3. 关联参考方向 元件或支路的u,i 采用相同的参考方向称之为关联 采用相同的参考方向称之为 参考方向,即电流从电压的“+”极流入,从“-” 极流出该元件。反之,称为非关联参考方向。 极流出该元件
P6吸 = U 6 I 3 = (−3) × (−1) = 3W
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注
对一完整的电路,发出的功率=吸收的功率
3. 电能(W ,w)
在电压、电流一致参考方向下,在t0到t的时间内 该部分电路吸收的能量为
w(t0 , t ) = ∫ p (τ ) dτ = ∫ u (τ )i (τ ) dτ
t0 t0
电源 Sourse
灯 Lamp
RS US 电路模型
R
Circuit Models 干电池 Battery
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电路理论中研究的是 理想电路元件构成的电路(模型)。
电路模型,不仅能够反映实际电路及 其器件的基本物理规律,而且能够对 其进行数学描述。这就是电路理论把 电路模型作为分析研究对象的实质所 在。
干电池 Battery 电路理论中,“电路”与“网络”这两个术语可通用。“网络” 的含义较为广泛,可引申至非电情况。
例:手电筒电路
开关 灯泡
10BASE-T wall plate
电路的基本原理(第一章)

参考方向 实际方向
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I (负载)
若 P = UIa 0
I
+ + “发出功率”
-
U_ b
(电源)
(2)当U和I参考方向选择不一致的前提下
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I (负载)
若 P = UI 0
I
+
-
+
U_
“发出功率” (电源)
中间环节:连接电源和负载的部分,其传输和分 配电能的作用。例如:输电线路
举例:(电子电路,即信号电路)
放 大 器
电源 (信号源) 中间环节
负载
电路的作用之二:传递和处理信号。
1.2 电路模型
I
电 池
灯 泡
+ E
_
+
RU
_
电源
负载
理想电路元件:在一定条件下,突出其主要电磁性能, 忽略次要因素,将实际电路元件理想化
对任何节点,在任一瞬间,流入节点的电流等于 由节点流出的电流。或者说,在任一瞬间,一个节
点上电流的代数和为 0。 即: I =0
例
I2
I1 I3 I2 I4
I1
I3
或:
I4
I I I I 0
1
3
2
4
克氏电流定律的依据:电流的连续性
克氏电流定律的扩展
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。
例 I1 A
I
a
+
RO
+
U
E_
-
b
I=0
第一章电路基本知识

负载:指电动机、电灯等各类用电器,在电路中是接收 电能的装置,可将其它形式的能量转换成电能。
中间环节:将电源和负载连成通路的输电导线、控制电路 通断的开关设备和保护电路的设备等。
电工电子技术
第一节 电路及其主要物理量 直流电路基本知识
例:手电筒
s
1 3 2
弹簧
电池
电珠
开关 金属连片6
电工电子技术
直流电路基本知识第三节 电路的基本状态
三种状态: 开路状态 短路状态 有载状态
R0
A +
C + U2
S R
+ E –
电源
U1
– B
– D 负载
用U1表示电源的端电压UAB
用U2表示负载的端电压UCD
3
电工电子技术
一、有载状态
直流电路基本知识第三节 电路的基本状态
电路的一般工作状态。 (一)特征 (1)电路中的电流为
一般电容为线性电容。
2
电工电子技术
直流电路基本知识
第二节 电路模型
电容元件的种类
2
电工电子技术
直流电路基本知识
第二节 电路模型
电容元件
3
电工电子技术
直流电路基本知识
第二节 电路模型
3.电容元件上通过的电流与元件两端的电压 对时间的变化率成正比。 I +
电压变化越快, 电流越大
dq du i C dt dt
1 WC 0 uidt 0 Cudu Cu 2 2
t u
3
电工电子技术
直流电路基本知识
理想电路元件又分有有源和无源两大类
无源二端元件 有源二端元件
+ R
电工电子学课件_______第一章

uab
b
13
关联参考方向与非关联参考方向 对一个元件,电流参考方向和电压参考方向 可以相互独立地任意确定,但为了方便起见,常 常将其取为一致,称关联参考方向;如不一致, 称非关联参考方向。 i
a
i u
b a
+
−
u
+
b
(a)关联参考方向
(b)非关联参考方向
如果采用关联参考方向,在标注时标出一种即可。 如果采用非关联参考方向,则必须全部标注。
b (b)
三、电路中的功率
定义: 单位时间内元件吸收(消耗)或发出(释 放)的电能。 dw 数学表达式: p dt 单位:瓦特 W 方向:在电压、电流取关联参考方向下,p=ui 表 示的是该元件吸收(消耗)功率的大小。即为:
i i
w
+ u
w
+ u
p>0
18
p<0
第一章 电路的基本概念、定律与分析方法
34
第一章 电路的基本概念、定律与分析方法
实际电压源 I + − Rs Us
U Us
RL
0 理想电压源 实际电压源
U
I
电源内阻,表 示内部损耗 U = Us – IRs
Rs越小 特性曲线越平坦
当Rs = 0 时,实际电压源模型就变成电压源模型
35
第一章 电路的基本概念、定律与分析方法
2.电流源
Uab
15
第一章 电路的基本概念、定律与分析方法
Uab是否表示a端的电位高 于b端的电位?
a
Uab 元件
b
Uab只表示a、b两端电位的参考 方向为由a指向b。实际两点电 位哪点高,要看是Uab>0,还是 Uab<0。若Uab>0,则a端电位高 于b端电位。反之, b 端电位高 于a端电位。
第1章-电路的模型与基本概念
WC
t du Cu dξ dξ
1 Cu2 (ξ ) t 1 Cu2 (t) 1 Cu2 ( )
2
2
2
若u( ) 0
1
Cu
2
(t
)
1 q2(t) 0
2
2C
从t0到 t 电容储能的变化量:
WC
1 2
Cu 2
u R
u为有限值时,i=0。
– * 理想导线的电阻值为零。
二. 线性时变电阻元件 时变电阻:电阻Rt是时间t的函数。
it
Rt
+
ut
电压电流的约束关系:
ut = Rt it
it = gt ut
1.3.2 电容器 (capacitor)
电容器
+ + + + +q
– – – – –q
一、线性定常电容元件:任何时刻,电容元件极板上 的电荷q与电流 u 成正比,比例系数C为正实数。 C 电路符号
Uac = a , Udc = d
d
c
Uad= Uac –Udc= a–d
结论:电路中任意两点间的电压等于该两点间的
电位之差。(* 参考点作为中介点)
例.
a
1.5 V b
1.5 V c
已知 Uab=1.5 V,Ubc=1.5 V 用电位计算如下:
(1) 以a点为参考点,a=0
Uac= ? (2) 以b点为参考点,b=0
Uac= ?
例.
已知 Uab=1.5 V,Ubc=1.5 V
a
(1) 以a点为参考点,a=0
1.5 V
Uac= a–c = 0 –(–3)=3 V
b
(2) 以b点为参考点,b=0
第一章电路的基本概念和定律
§1.1 电路与电路模型
基本的电路参数有3个,即电阻、电容和电感。 基本的集中参数元件有电阻元件、电感元件和电容元件,分别用图13(a),(b)和(c)来表示。
图1-3 三种基本的集中参数元件
返回
§1.2 电路中的基本描述量
电流 电压 电阻 电功及电功率
§1.2 电路中的基本描述量
电流——它是指电荷在电路中做规则的定向运动 (如图案1.2-1) 。电流分直流和 交流两种。电流的大小和方向不随时间变化的叫做直流,用符号DC 表示。 电流的大小和方向随时间变化的叫做交流,用符号AC表示。
我们以d为参考点(即Ud=0) 设Uc=15V,R=5欧姆则电流 I=(Uc-Ud)/R= 15/5=3A Ub=IR=3×(4+5)
=3×9=27V Ua=IR=3×(2+4+5)=3×11=33V 我们再以b为参考点(即Ub=0)设Ua=6V R=2欧姆 则电流I=(UaUb)/R=6/2=3A
P=U×I (P>0吸收能量 P<0释放能量) 非关联参考方向:(电路图如右)-──→─□───+(电压为U,电流为I, 电阻为R) P=-U×I (P>0吸收能量 P<0释放能量) 举例如下:
如下图所示:R=6欧姆、电压1和2分别为2V和6V,求两个电压元件各自的功 率?并判断吸收和释放 分析:首先要求功率必须先求出电流,然后在利用公 式P=UI来求解。
Uc=;5)=-27V (可见c、d两 点的电位为负) 总结:电路中某点电位数值随选参考点的不同而改变,但参考点一经 选定,那么某点电位就是唯一确定的数值。
返回
§1.2 电路中的基本描述量
电功—电流通过负载时,将电场能转换成 其他形式的能,即电流做功叫做电功。 电功用符号“W”表示,单位为焦耳(J)。 电功W可用下式表示:
电路分析基础
u
1
'
Req
这就是电路的“等效概念”。
10
1、 电阻串联
1) 电路特点:
i
1
R1
R2
Rn
u
1
'
u1
u2
un
(a) 各电阻顺序连接,流过同一电流 (KCL);
(b) 总电压等于各串联电阻的电压之和 (KVL)。
11
2) 等效电阻Req
i
1
R1
R2
Rn
i
1
Req
u
1
'
u1
u2
un
u
1
'
KVL
u u1 u2 .... un
当 <1, Rab>0,正电阻 当>1, Rab<0,负电阻
i
41
例: (1) 求(a)图中受控源间等效电阻Req=? 解:由KVL得:u1+3u1=us 由OL得: u1=2i 可求得: u1=4V , i = 2A 则 Req= 3u1/ i =6Ω
(2) 求(b)图中受控源间等效电阻Req=?
(二) 理想电压源和理想电流源的串并联
1、 理想电压源的串联
us1 us 2 usn
串联:
1
( a)
us us1 us 2 ... usn
us
2
usk
k 1
n
1
( b)
2
20
2、理想电流源的并联
1
并联:
is is1 is 2 ... isn
isk
P =(5+5) ×2 ×2=40W
29
电路分析基础教案
电路分析基础教案第一章:电路基本概念1.1 电路的定义与组成介绍电路的定义和基本组成元素(电源、导线、开关、负载)解释电路的作用和重要性1.2 电路的分类区分串联电路和并联电路解释串并联电路的特点和区别1.3 电流、电压和电阻电流的定义和计量单位电压的定义、计量单位和测量方法电阻的定义、计量单位和测量方法第二章:基本电路分析方法2.1 欧姆定律欧姆定律的表述和公式应用欧姆定律计算电流、电压和电阻2.2 串联电路的分析应用欧姆定律分析串联电路中的电流、电压和电阻解释串联电路的特点和计算方法2.3 并联电路的分析应用欧姆定律分析并联电路中的电流、电压和电阻解释并联电路的特点和计算方法第三章:电路元件3.1 电阻元件介绍电阻的种类、特性和应用解释电阻的计算方法和测量方法3.2 电容元件介绍电容的种类、特性和应用解释电容的计算方法和测量方法3.3 电感元件介绍电感的种类、特性和应用解释电感的计算方法和测量方法第四章:电路测量与实验4.1 测量仪器与工具介绍常用的电路测量仪器和工具(如万用表、示波器、电表等)解释各种测量仪器的工作原理和使用方法4.2 电路测量方法介绍电路测量的基本方法和步骤解释如何测量电流、电压和电阻等参数4.3 实验与实践设计简单的电路实验引导学生进行实验操作和数据采集第五章:电路分析进阶5.1 节点和回路分析介绍节点和回路的定义及分析方法解释节点电压法和回路电流法的原理和应用5.2 网孔分析介绍网孔的定义及分析方法解释网孔电流法的原理和应用5.3 等效电路分析介绍等效电路的概念和种类解释等效电路的分析和应用方法第六章:交流电路分析6.1 交流电的基本概念介绍交流电的定义和特点解释交流电的波形和频率6.2 交流电路的电阻、电容和电感分析交流电路中电阻、电容和电感的作用解释串联和并联电阻、电容和电感的计算方法6.3 交流电路的功率介绍交流电路的功率概念(有功功率、无功功率、视在功率)解释功率的计算方法和功率因数的概念第七章:频率响应分析7.1 频率响应的基本概念介绍频率响应的定义和意义解释频率响应的图表表示方法(波特图)7.2 电路元件的频率响应分析电阻、电容和电感的频率响应特性解释频率响应分析在电路设计中的应用7.3 滤波器的设计与分析介绍滤波器的基本原理和类型(低通、高通、带通、带阻)分析滤波器的频率响应特性和设计方法第八章:谐振电路分析8.1 谐振电路的基本概念介绍谐振电路的定义和特点解释谐振的条件和频率8.2 串联谐振电路的分析分析串联谐振电路中的电流、电压和功率解释串联谐振电路的计算方法和应用8.3 并联谐振电路的分析分析并联谐振电路中的电流、电压和功率解释并联谐振电路的计算方法和应用第九章:非线性电路分析9.1 非线性元件的基本概念介绍非线性元件的定义和特点解释非线性元件的伏安特性和应用9.2 非线性电路的分析方法分析非线性电路的特性和工作原理解释非线性电路的解析方法和数值方法9.3 非线性电路的应用介绍非线性电路在实际应用中的例子解释非线性电路在信号处理和控制领域的应用第十章:电路仿真与实验10.1 电路仿真软件的基本操作介绍电路仿真软件(如Multisim、LTspice等)的基本操作和界面解释电路仿真软件的功能和应用范围10.2 电路仿真实例设计并仿真简单的电路例子分析仿真结果并与理论分析进行比较介绍实验报告的基本结构和内容重点解析本文主要介绍了电路分析的基础知识和方法,涵盖了电路的基本概念、电路的分类、电流、电压和电阻、基本电路分析方法、电路元件、电路测量与实验、电路分析进阶、交流电路分析、频率响应分析、谐振电路分析、非线性电路分析以及电路仿真与实验等内容。
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第一章直流电路的概念与计算
16
(4) 平衡条件是: Ip=0
而E0≠0所以只有R2R3-R1R4=0 即R2R3=R1R4 对边相乘积相等
第一章直流电路的概念与计算
17
(4) 平衡条件是: Ip=0
而E0≠0所以只有R2R3-R1R4=0 即R2R3=R1R4 对边相乘积相等
(5)重要结论:电桥 平衡后它的桥支路可 以看作开路或短路.
= -30A
6
Uab=E2+I0R0=240+(-30)×2=180V 第一章直流电路的概念与计算
②求等效电压源的内阻R0 R0=R1//R2=2//2=1Ω
第一章直流电路的概念与计算
7
②求等效电压源的内阻R0 R0=R1//R2=2//2=1Ω ③画出戴维南定理图:由全电路欧姆定律求电流. Uab 180 I3= R +R = 1+9 =18A
E0 ∴ U0 = R +R 3 4 R3 E0 R1+R2 R1
=E0
R2R3 –R1R4 (R3+R4) (R1+R2)
第一章直流电路的概念与计算
12
两点电压与路径无关:
Uab-I3R3+R1I1=0
∴Uab=I3R3-R1I1=UO
(KVL定律)
第一章直流电路的概念与计算
13
②求内阻:短路电动势求内阻 R3 R4 R2R3 RO= + R3+R4 R1+R2
(6)练习题:
第一章直流电路的概念与计算 18
五、 **诺顿定律 本内容不讲,请自学.
第一章直流电路的概念与计算
19
§1-5电路中电位的计算 1.用电位概念化简电路
2.电位与电压的关系:
第一章直流电路的概念与计算
20
§1-5电路中电位的计算 1.用电位概念化简电路 1)三极管电路: 2)电源源电路: 3) 由化简电路画出原电路
=R1//R2+R3//R4
第一章直流电路的概念与计算
14
(3)利用 戴维南定理 求Ip(已变 为简单电
路):
Ip=
E R0+Rp
=
E0(R2R3 –R1R4)
R1R2(R3+R4)+R3R4(R1+R2)RP(R1+R2)(R3+R4)
第一章直流电路的概念与计算
15
(4) 平衡条件是: Ip=0 而E0≠0所以---
1.定理文字表述:
任何一个线性二端网络,对外电路来讲,都可以 用一个电动势E和电阻R0串联代替。E等于有源二端网 络开路时的电压U0,R0等于所有电源置零后二端网络输 出端的等效电阻。
2.定理电路图表述:
第一章直流电路的概念与计算
2
2.定理电路图表述:
第一章直流电路的概念与计算
3பைடு நூலகம்
例1-9
用戴维南定理求下图流过R3的电流I3.
23
C点第一章直流电路的概念与计算0V 1.5V - 1.5V
第一章 讲课内容已结束,请抓紧时 间复习,争取好成绩!
2010年9月26日
第一章直流电路的概念与计算
24
第一章直流电路的概念与计算
21
§1-5电路中电位的计算 1.用电位概念化简电路 1)三极管电路: 2)电源源电路: 3) 由化简电路画出原电路 2.电位与电压的关系: 1) 电位值:随参考点不同而不同,而任意两点 之间电压值不变。 2) 所选参考点不同,其电位值也不同。
第一章直流电路的概念与计算
22
o 3
第一章直流电路的概念与计算 8
第一章直流电路的概念与计算
9
例1-10:求下图中检流计的支路电流表达式I P 及电桥平衡条件
第一章直流电路的概念与计算
10
例1-10:求下图中检流计的支路电流表达式I P 及电桥平衡条件
第一章直流电路的概念与计算
11
①变形电路,变成二端网络,并求开路电压U0 E0 E0 ∵ I3 = I1 = R3+R4 R1+R2
四、 等效电源定理(戴维南定理):
1.定理文字表述:
任何一个线性二端网络,对外电路来讲,都可以 用一个电动势E和电阻R0串联代替。E等于有源二端网 络开路时的电压U0,R0等于所有电源置零后二端网络输 出端的等效电阻。
2.定理电路图表述:
第一章直流电路的概念与计算
1
四、 等效电源定理(戴维南定理):
§1-5电路中电位的计算 1.用电位概念化简电路 2.电位与电压的关系: 1) 电位值:随参考点不同而不同,而任意两点 之间电压值不变。 2) 所选参考点不同,其电位值也不同。
UA UB
UC
U AB
U AC
A点 B点
0V 3V
- 3V 0V
- 1.5V 1.5V
3V 3V 3V
1.5V 1.5V 1.5V
第一章直流电路的概念与计算
4
例1-9
用戴维南定理求下图流过R3的电流I3.
分析:解题步骤: ①断开待求支路,求开路电压:
第一章直流电路的概念与计算
5
例1-9
用戴维南定理求下图流过R3的电流I3.
分析:解题步骤: ①断开待求支路,求开路电压: IO=
E1 –E2 R1+R4
=
120-240 2+2