電路邱關源第五版課件.ppt

電氣信息與自動化學院,前言 ( Foreword ) 緒論（Introduction）,課程的性質和地位,電類專業(yè)的技術基礎課,學分：8,為后續(xù)課程奠定堅實的基礎,教材及參考書,內容,電磁學 研究的對象,路 場,電路 磁路,集中參數(shù)電路 分布參數(shù)電路,線性 非線性,時間安排,兩學期,本課程要求,總評成績=平時成績（考勤+作業(yè)+實驗）+ 期末成績 * 70%,考分計算方法,深刻理解解題步驟，舉一反三。,活躍課堂氣氛,第1章 電路模型和電路定律,(circuit model),(circuit laws),重點（emphases）：,電壓、電流的參考方向 (voltage & current reference direction),3.基爾霍夫定律 (Kirchhoff s Laws ),2.電路元件特性 (circuit elements characters), 1.1 電路和電路模型（circuit model）,1.電路(實際),由電工設備和電氣器件按預期目的連接構成的電流的通路。,電路主要由電源、負載、連接導線 及開關等構成。,電源(source)：,將電源與負載 接成 “通路” 的裝置。,(1)電路的組成,能量或信號（u、i）的發(fā)生器。,負載(load)：,將電能轉化為其它形式能的用電設備，或對信號進行處理的設備。,導線(line)、開關（switch)：,“激勵” (power),(2)電路的作用,具有能量(energy)的傳輸、分配與轉換；信息(information)的傳遞與處理；測量、控制等功能。,電阻器 resistor,電容器capacitor,電感 inductor,電池battery,放大器 amplifier,晶體管 transistor,常見的實際的電路元件,保險管 fuse,燈泡 bulb,LED (light-emitting diode),低頻信號發(fā)生器的內部結構,(low frequency signal generator interior structure),變壓器 transformer,可變電阻器 rheostat,框架 frame,導線,電池,開關,燈泡,2. 電路模型（circuit model）,電路圖,反映實際電路部件的主要電磁 性質 的 理想電路元件及其組合。,電路模型,實際電路圖,常用電路圖來表示電路模型,實際電路圖 (b) 電原理圖 電路模型（電路圖） (d) 拓撲結構圖（電路的“圖”）,topology,晶體管放大電路 (a)實際電路 (b)電原理圖 (c)電路模型 (d)拓撲結構圖,傳聲器 microphone,幾種基本的理想電路元件：,電阻元件：表示消耗電能的元件,電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件,電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件,電源元件：表示各種將其它形式的能量轉變成電能的元件,注意,具有相同的主要電磁性能的各實際電路部件， 在一定條件下可用同一模型表示； 同一實際電路部件在不同的應用條件下，其 模型可以有不同的形式,理想電路元件 ideal circuit elements,具有確定的電、磁性質并具有精確的數(shù)學定義的假想元件。,例（example ）：,parallel connection,series connection,1. 電流的參考方向 (reference direction),電流,電流強度,帶 電 粒 子 有 規(guī) 則 的 定 向運 動。,1.2 電流和電壓的參考方向 (reference direction),方向,單位,1kA=103A 1mA=10-3A 1 A=10-6A,A（安培）、 kA、mA、A,元件(導線)中電流流動的方向只有兩種可能:,實際方向,實際方向,A,A,B,B,問題？ question,復雜電路或電路中的電流隨時間變化時，電流的實際方向往往很難事先判斷？,(unit),參考方向,i 參考方向,大小,方向,電流(矢量),A,B,i 0,i 0,電流的參考方向與實際方向的關系：,(vector / scalar）,電流參考方向的兩種表示：, 用箭頭表示：箭頭的指向為電流的參考方向。, 用雙下標表示：如 iAB , 電流的參考方向由A指向B。,電壓U,單位：V (伏)、kV、mV、V,2. 電壓的參考方向 (voltage reference direction),單位正電荷q 從電路中一點移至另一點時電場力做功（W）的大小。,電位,實際電壓方向,電位真正降低減少的方向。,例,已知：4C正電荷由a點均勻移動至b點電場力做功8J，由b點移動到c點電場力做功為12J， (1) 若以b點為參考點，求a、b、c點的電位和電壓Uab、U bc; (2) 若以c點為參考點，再求以上各值,a,c,解(solution),b,(1),以b點為電位參考點,解,(2),結論（conclusions）：,以c點為電位參考點,（1）電路中電位參考點可任意選擇； （2）參考點一經(jīng)選定，電路中各點的電位值就是唯一的； （3）當選擇不同的電位參考點時，電路中各點電位值將 改變，但任意兩點間電壓保持不變。,問題? question,復雜電路或交變電路中，兩點間電壓的實際方向往往不易判別，給實際電路問題的分析計算帶來困難。,電壓(降)的參考方向,U, 0, 0,U,假設的電壓降低方向。,電壓參考方向的三種表示方式：,(1) 用箭頭表示,(2) 用正負極性表示,(3) 用雙下標表示,U,U,+,A,B,UAB,subscript,元件或支路的u，i 采用相同的參考方向稱之為關聯(lián)參考方向。 反之，稱為非關聯(lián)參考方向。,關聯(lián)參考方向,非關聯(lián)參考方向,3. 關聯(lián)參考方向（ interaction in reference direction）,i,+,-,+,-,i,U,U,注意：,例,電壓電流參考方向如圖中所標，問：A、B兩部分電路電壓電流參考方向關聯(lián)否？,答： A 電壓、電流參考方向非關聯(lián)； B 電壓、電流參考方向關聯(lián)。,1.3 電路元件的功率 (power),電功率（electric power）,功率的單位：W (瓦) (Watt，瓦特),能量的單位： J (焦) (Joule，焦耳),單位時間內電場力所做的功,2. 電路吸收或發(fā)出功率的判斷 ,u, i 取關聯(lián)參考方向,P = ui 表示元件吸收(absorb) 的功率,P0 表示吸收正功率 (實際吸收),P0 表示吸收負功率 (實際發(fā)出),p = ui 表示元件發(fā)出(supply)的功率,P0 表示發(fā)出正功率 (實際發(fā)出),P0 表示發(fā)出負功率 (