中国矿业大学 考研电路 第1章 电路模型与电路定理(第5版修正).ppt

下一页章目录 上一页电电 路路中国矿业大学信电学院中国矿业大学信电学院 电路课题组电路课题组 下一页章目录 上一页内容简介内容简介电路理论是所有电类专业一门重要的技术基础课通 过本课程的学习，应使学生掌握近代电路理论的基础 知识与分析计算电路的基本方法，具备进行电路实验 的初步技能，并为后续课程准备必要的电路知识所学内容包含：电路模型和电路定律，电阻电路的等 效转换 ，支路法，网孔法和回路法，节点法，电路定 理(迭加定理，替代定理，戴维南定理和诺顿定理，特 勒根定理，互易定理)，具有运算放大器的电阻电路,相 量法，正弦稳态电路的分析 ，具有耦合电感的电路,三 相电路 ，非正弦周期电流电路，非线性电路，一阶电 路和二阶电路，拉普拉斯变换，网络函数 ，网络图论 ，二端口网络及Pspice简介 下一页章目录 上一页本课程学时分配本课程学时分配先修课程：高等数学，大学物理及工程数学适用专业：信电学院本科电类各专业 《电路理论(1)、(2)》共88学时，分上、下两学期进行学时： （1）56学时，（2）32学时学分： （1） 3.5学分，（2）2学分 学习要求:理论及实验 作业要求：每周交一次，独立完成 答疑时间及地点：? ：? 电路实验指导书及实验报告纸购买地点：电路实验指导书及实验报告纸购买地点：信电学院楼信电学院楼 A310A310或或A309A309贾艳丽老师贾艳丽老师下一页章目录 上一页主要参考书：主要参考书：1.《电路》，邱关源编，高等教育出版社； 2.《电路分析基础》, 李瀚荪编，高等教育出版社；3.《Fundamentals of Electric Circuits》，《电路基础》 Charles K.Alexander ,Matthew N.O.Sadiku编，清华大学出版社 ，2000年12月。

4．《Introductory Circuit Analysis》 ( 9th Edition ), Boylestad.R.L著， 高等教育出版社,2002年10月下一页章目录 上一页第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律§1-1 电电路和电电路模型§1-2 电电流和电压电压 的参考方向§1-3 功率和能量§1-4 电电路元件及其特性§1-5 基尔霍夫定律下一页章目录 上一页第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律v本章要求v一、充分理解电流、电压参考方向的概念v二、掌握功率p的计算，充分理解功率p0和p0 的意义v三、熟练掌握电路基本元件端口特性的电压电流关系v四、熟练掌握基尔霍夫电流定律和电压定律下一页章目录 上一页§1§1－－1 1 电路和电路模型电路和电路模型一：电路 1、定义：由若干电气设备或器件组成，如实际手电筒电路电 池灯泡开关2、组成(三部分)：电源、 导线、负载(用电设备)3、作用: 1)实现电能的传输和分配； 发电机升压 变压器降压 变压器电灯 电动机 电炉 .输电线维持电流流通的通路，称为电路或网络。

下一页章目录 上一页二：电路模型4、实际手电筒电路各部分的作用 导线传输能量提供能量电源消耗能量灯泡设备的电磁特性主要有以下几种：(d)电能 磁场能(c) 电能 电场能放 大 器扬声器话筒2)进行电信号的加工与处理a) 产生电能 (b)消耗电能下一页章目录 上一页1.理想电路元件： 假想的只反映一种电磁特性的元件Ø 消耗能量：理想电阻元件RØ 电能 电场能：理想电容元件CØ 产生能量：理想电源元件 2.实际电路元件： 实际的电气设备Ø 电能 磁场能：理想电感元件LØ 电阻器、灯、电炉等RØ 实际电感线圈LRØ 实际电源Er组合反映其电磁特性可以用理想电路元件及其下一页章目录 上一页电路模型3.电路模型 ：由理想电路元件组合而成的抽象电路，电 池灯泡开关电源负载RrE开关导线4.激励和响应激励: 响应:叫做实际电路 的电路模型，简称电路电路中外加的电源称为激励(输入) 由激励在电路中产生的电压或电流称为响应(输出)下一页章目录 上一页集总参数电路：一个实际电路要能用集总参数电路近似，要满足三、集总参数元件与集总参数电路集总参数元件：个端钮之间的电压为单值量个端子的电流一定等于从另一个端子流出的电流，两在任何时刻，流入二端元件的一频率下的电磁波的波长。

如下条件：即实际电路的尺寸必须远小于电路工作由集总参数元件构成的电路下一页章目录 上一页已知电磁波的传播速度与光速相同，即 v=3×105 km/s (千米/秒)(1) 若电路的工作频率为f =50 Hz，则一般电路尺寸远小于 2) 若电路的工作频率为f=50 MHz，则此时一般电路尺寸均与可比，所以电路在 高频情况下不能视为集总参数电路周期T = 1/f = 1/50 = 0.02 s波长 = 3×105 0.02=6000 km周期T = 1/f = 0.0210–6 s = 0.02 ns波长 = 3×105 0.0210–6 = 6 m下一页章目录 上一页§1§1－－2 2电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向一： 电流、电压的实际方向电流：正电荷运动的方向 低电位二：电流、电压的参考方向(1)为了便于分析计算电路，(2)参考方向与电流、电压的数值，电压：高电位电路图中，称参考方向(正方向)任意假设的方向，标在电压的实际方向共同说明电流、为什么要引入参考方向 ？下一页章目录 上一页i 0实际方向i 参考方向AB 实际方向i 参考方向AB下一页章目录 上一页例1：图示电路，求流过电阻R的电流。

II′R＝1ΩU1＝10VU2＝5V为了便于分析复杂电路 ，需假设I的方向(参考方 向)，并标在图中解：上述两种参考方向的选择均可，其结果都同样正确 说明了电流的大小和方向，所以参考方向是任意选择 的说明实际方向与参考方向相反说明实际方向与参考方向相同下一页章目录 上一页结论1.在解题前先设定一个参考方向，然后再列方程 计 算，否则计算没有依据2.电流、电压的正负值，只有相对于参考方向才有 意义5.作业要求:1)已知、求、解2)必须画电路图，并在图中标出U 、I参考方向4.参考方向一经选定，在整个解题过程中不得中途改变若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反下一页章目录 上一页Rab三：参考方向的表示四：关联参考方向+-Uabü 双下标电压:abü 箭 头 U电流：IU、I在某一元件上的参考方向一致，则称 U、I关联 +-IUü 双下标Iabü 箭头表示abU ü 正负号否则，非关联下一页章目录 上一页一 功率:元件产生或消耗能量的速率2.功率的计算:－+ 元件UI功率的大小＝元件的端电压  流过元件的电流即: P ＝ U  I 3.如何判断元件是吸收还是发出功率:(1) (简单电路)直接观察:§1§1－－3 3 功功 率率 和和 能能 量量1.定义:下一页章目录 上一页例1：求图示电路元件的功率。

IR＝1ΩU1＝10VU2＝5VUR+－解：I＝5A>0UR=5VPR＝UR  I＝55＝25WU1作为电源：PU1＝U1 I＝50WU2作为电源：PU2＝U2 I＝25W(2)根据电流、电压的参考方向与功率的正、负值 判断:(吸收)(发出)(吸收)下一页章目录 上一页计算功率表达式ü U、I 关联(求吸收功率）ü U、I 非关联时（求发出功率）+–IU+–IU-I下一页章目录 上一页I′R＝1ΩU1＝10VU2＝5V+－UR′解：例2：例1中选参考方向如图示，再求各元件功率下一页章目录 上一页练习：计算下列元件的功率＋－U＝10VI＝－5A1.解：1.下一页章目录 上一页2.3.I＝20mAU＝－10V＋－2.＋I＝－10mA－U＝－5V3.解：下一页章目录 上一页二.能量从t0到t的时间内，元件吸收的电能可根据电压的定义求得为电能量的单位：J(焦) (Joule，焦耳)由于所以作业:P25页1-1(1)(3)，1－3 下一页章目录 上一页1.电位：电路中为分析的方便，常在电路中选某一点为参考点，把任一点到参考点的电压称为该点的电位参考点的电位一般选为零，所以，参考点也称为零电位点。

电位用表示，单位与电压相同，也是V(伏)abcd设c点为电位参考点，则 c=0a=Uac， b=Ubc， d=Udc补充：下一页章目录 上一页两点间电压与电位的关系：abcd仍设c点为电位参考点，c=0Uac = a ， Udc = dUad= Uac –Udc= a–d前例结论：电路中任意两点间的电压等于该两 点间的电位之差下一页章目录 上一页例 . abc1.5 V1.5 V已知 Uab=1.5 V，Ubc=1.5 V求 a；b；c；Uac(1) 以a点为参考点，a=0Uab= a–b  b = a –Uab= –1.5 VUbc= b–c  c = b –Ubc= –1.5–1.5= –3 VUac= a–c = 0 –(–3)=3 V(2) 以b点为参考点，b=0Uab= a–b  a = b +Uab= 1.5 VUbc= b–c  c = b –Ubc= –1.5 VUac= a–c = 1.5 –(–1.5) = 3 V结论：电路中电位参考点可任意选择；当选择不 同的电位参考时，电路中各点电位均不同， 但任意两点间电压保持不变。

下一页章目录 上一页2.电动势(eletromotive force)：局外力克服电场力把 单位正电荷从负极经电源内部移到正极所作的功称为 电源的电动势e 的单位与电压相同，也是 V (伏) 根据能量守恒：UAB = eBA电压表示电位 降，电动势表示电位升，即从A到B的电压 ，数值上等于从B 到A 的电动势电场力把单位正电荷从A移到B所做的功(UAB )，与外 力克服电场力把相同的单位正电荷从B经电源内部移 向A所做的功(eBA )是相同的，所以UAB= eBA BA下一页章目录 上一页练习：方块表示电路元件， (1)已知元件A吸收的功率为－5W，确定IA值； (2)已知元件B产生的功率为6W，确定UB值 A＋－1VIA(1)UBB－＋1A(2)解：(1)(2)下一页章目录 上一页§1－4 电路元件及其特性 一：电阻元件1.定义:任何一个二端元件,在任意时刻端口电压u与流过元件的电流i之间的关系,可以由u、i平面上过原点的一条直线所决定，该元件叫电阻元件。

－+元 件uiui0元件端口的电压、电流关 系称为伏安特性此曲线称伏安特性曲线2.模型(1)物理模型(符号)R下一页章目录 上一页(2)端口电压、电流关系(数学模型)R＋－uRiRuRR＋－iR伏安特性 常用的两套单位：(3)功率R＋－uRiRuR和iR关联uR＝iR×RuR和iR非关联uR＝-iR×RuR和iR关联下一页章目录 上一页uRR＋－iR电阻元件是耗能元件 (4)两种特例ou短路i0开路 uiuR和iR非关联下一页章目录 上一页二：电压源1.理想电压源(1)定义：如果一个二端元件，接到任一电路后，该 元件两端的电压始终保持为规定值us(t)us(t)是一个给 定的时间函数，则此电压源为理想电压源，简称电压源 说明：如us(t)＝ US定值，则此电压源称直流电压源(2)模型(电路符号) －+ uiuS(t)+－US特点:(a)电压源两。