電路元件和電路定律PPT課件

1、1-1 電路和電路模型（model)1. 實際電路第1頁/共54頁2. 電路模型 (circuit model)sRLRsU10BASE-T wall plate導線電池開關燈泡電路圖第2頁/共54頁1-2 電流和電壓的參考方向 (reference direction) 1. 電流的參考方向 (current reference direction)l電流l電流強度帶電粒子有規(guī)則的定向運動第3頁/共54頁l 方向l 單位1kA=103A1mA=10-3A1 A=10-6AA（安培）、kA、mA、A元件(導線)中電流流動的實際方向只有兩種可能: 實際方向?qū)嶋H方向AABB問題第4頁/共54頁l參

2、考方向i 參考方向大小方向(正負）電流(代數(shù)量)ABi 參考方向i 參考方向i 0i 0參考方向U+實際方向+實際方向參考方向U+ 0U假設的電壓降低之方向第8頁/共54頁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UU+ABUAB第9頁/共54頁元件或支路的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i+-+-iUU第10頁/共54頁注(1) 分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向。ABABi例U電壓電流參考方向如圖中所標，問：對A、B兩部分電路電壓電流參考方向關聯(lián)否？第11頁

3、/共54頁1-3 電功率和能量 (power)1. 電功率單位時間內(nèi)電場力所做的功。第12頁/共54頁2. 電路吸收或發(fā)出功率的判斷+-iu+-iu第13頁/共54頁例564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或發(fā)出的功率。已知： U1=1V, U2= -3V,U3=8V, U4= -4V,U5=7V, U6= -3VI1=2A, I2=1A, I3= -1A 解（發(fā)發(fā)出出）WIUP221111 （發(fā)發(fā)出出）WIUP62)3(122 33 18216PU IW （吸收）66 3( 3) ( 1)3PU IW （吸收）（發(fā)發(fā)出出）WIUP7)1(7355

4、 （發(fā)發(fā)出出）WIUP41)4(244 注對一完整的電路，發(fā)出的功率消耗的功率第14頁/共54頁課堂練習：（a）（b）（c）（d）如圖，試判斷各元件的功率情況第15頁/共54頁 1-4 電路元件 按端子數(shù)目：二端、三端、四端線性和非線性元件1. 分類時變元件和時不變元件2. 集總元件：在任何時候，流入二端元件的一個端子 的電流一定等于從另一個端子流出的電 流，且兩個端子之間的電壓為單量值。從能量角度：有源元件、無源元件第16頁/共54頁 1-5 電阻元件 (resistor)2. 線性電阻元件l 電路符號R電阻元件對電流呈現(xiàn)阻力的元件。其伏安關系用ui平面的一條曲線來描述：0 ),(iufiu

5、任何時刻端電壓與其電流成正比的電阻元件。1. 定義伏安特性第17頁/共54頁 l ui 關系R 稱為電阻，單位： (歐) (Ohm，歐姆)滿足歐姆定律 (Ohms Law)GuRui iuR uil 單位G 稱為電導，單位： S(西門子) (Siemens，西門子) u、i 取關聯(lián)參考方向Rui+伏安特性為一條過原點的直線Riu 第18頁/共54頁(2) 如電阻上的電壓與電流參考方向非關聯(lián) 公式中應冠以負號注(3) 說明線性電阻是無記憶、雙向性的元件歐姆定律(1) 只適用于線性電阻，( R 為常數(shù)）則歐姆定律寫為u R i i G u公式和參考方向必須配套使用！Rui+-第19頁/共54頁課堂

6、練習：試求各電路中的未知量第20頁/共54頁3. 功率和能量上述結果說明電阻元件在任何時刻總是消耗功率的。p u i (R i) i -i2 R u(u/ R) -u2/ R發(fā)出負功率，吸收功率p u i i2R u2 / R吸收功率功率：Rui+-Rui+-第21頁/共54頁可用功表示。從 t 到t0電阻消耗的能量： ttttRuipW00ddRiu+4. 電阻的開路與短路能量：l 短路00 ui G or R0l 開路00 ui 0 G or Rui第22頁/共54頁 1-6 電壓源和電流源 其兩端電壓總能保持定值或一定的時間函數(shù)，其值與流過它的電流 i 無關的元件叫理想電壓源。l 電路符

7、號1. 理想電壓源l 定義+_us第23頁/共54頁ui)(tuS(1) 電源兩端電壓由電源本身決定,與外電路無關；與流經(jīng)它的電流方向、大小無關。(2) 通過電壓源的電流由電源及外 電路共同決定。l 理想電壓源的電壓、電流關系例Ri-+Su外電路RuiS )( Ri0)( 0 Ri電壓源不能短路！第24頁/共54頁l電壓源的功率i+_u+_Su+_iu+_SuiuPS iuPS 發(fā)出功率，起電源作用 iuPS 吸收功率，充當負載第25頁/共54頁例 5R+_i+_Ru+_10V5V計算圖示電路各元件的功率。解(105)5RuVARuiR155 WRiPR5152 WiuPSV1011010 5

8、5 15VSPu iW 發(fā)出吸收吸收滿足：P（發(fā)）P（吸）第26頁/共54頁其輸出電流總能保持定值或一定的時間函數(shù)，其值與它的兩端電壓u 無關的元件叫理想電流源。l 電路符號2. 理想電流源l 定義u+_(1) 電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無關；與它兩端電壓方向、大小無關(2) 電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定l 理想電流源的電壓、電流關系ui)(tiSis第27頁/共54頁例)( 00 Ru)( Ru電流源不能開路！Ru-+SiSRiu 第28頁/共54頁課堂練習：求圖示三種情況下的電流。第29頁/共54頁l電流源的功率SuiP 發(fā)出功率，起電源作用吸收功率，充當負載u+_

9、SiSuiP SuiP u+_Si第30頁/共54頁例計算圖示電路各元件的功率。解AiiS2 Vu5 WuiPSA10522 WiuPSV10255 )(發(fā)出吸收滿足：P（發(fā)）P（吸）+_u+_2A5Vi第31頁/共54頁1-7 受控電源 (非獨立源)(controlled source or dependent source)l 電路符號+受控電壓源1. 定義受控電流源第32頁/共54頁i1(1) 電流控制的電流源 ( CCCS ) 根據(jù)控制量和被控制量是電壓u 或電流i ，受控源可分四種類型：當被控制量是電壓時，用受控電壓源表示；當被控制量是電流時，用受控電流源表示。2. 分類b i1i2

10、12ii b b 第33頁/共54頁g: 轉(zhuǎn)移電導 (2) 電壓控制的電流源 ( VCCS )u1gu1i2_+12gui (3) 電壓控制的電壓源 ( VCVS )u1+_u2_u1+-12uu : 電壓放大倍數(shù) 第34頁/共54頁ri1+_u2i1+-(4) 電流控制的電壓源 ( CCVS )12riu r : 轉(zhuǎn)移電阻 第35頁/共54頁3. 受控源與獨立源的比較第36頁/共54頁1-8 基爾霍夫定律 ( Kirchhoffs Laws )第37頁/共54頁1. 幾個名詞電路中通過同一電流的分支。(b)三條或三條以上支路的連接點稱為結點。( n )b=3an=2b+_R1uS1+_uS2

11、R2R3（1）支路 (branch)電路中每一個兩端元件就叫一條支路i3i2i1(2) 結點 (node)b=5第38頁/共54頁由支路組成的閉合路徑。( l )l=3+_R1uS1+_uS2R2R3123(3) 回路(loop)第39頁/共54頁2. 基爾霍夫電流定律 (KCL)令流出為“+”，有：例i=0or ii入出流進的電流等于流出的電流1i5i4i3i2i054321 iiiii54321iiiii 第40頁/共54頁1 3 25i6i4i1i3i2i0641 iii例0542 iii0653 iii三式相加得：0321 iii表明KCL可推廣應用于電路中包圍多個結點的任一閉合面明確

12、（1） KCL是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中任 意結點處的反映；（2） KCL是對支路電流加的約束，與支路上接的是 什么元件無關，與電路是線性還是非線性無關；（3）KCL方程是按電流參考方向列寫，與電流實際 方向無關。第41頁/共54頁（2）選定回路繞行方向， 順時針或逆時針.U1US1+U2+U3+U4+US4= 03. 基爾霍夫電壓定律 (KVL) 在集總參數(shù)電路中，任一時刻，沿任一閉合路徑繞行，各支路電壓的代數(shù)和等于零。 mktu10)( 升升降降uuor I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4（1）標定各元件電壓參考方向 U2+U3+U4+US4=U1

13、+US1 或：R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4第42頁/共54頁例KVL也適用于電路中任一假想的回路aUsb_-+U2U1SabUUUU 21明確（1） KVL的實質(zhì)反映了電路遵 從能量守恒定律;（2） KVL是對回路電壓加的約束，與回路各支路上接的是什么元件無關，與電路是線性還是非線性無關；（3）KVL方程是按電壓參考方向列寫，與電壓實際 方向無關。第43頁/共54頁4. KCL、KVL小結：(1) KCL是對支路電流的線性約束，KVL是對回路電壓的線性約束。(2) KCL、KVL與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無關。(3) KCL表明在每一節(jié)點上電荷是守恒的；KVL是能量守恒的

14、具體體現(xiàn)(電壓與路徑無關)。(4) KCL、KVL只適用于集總參數(shù)的電路。第44頁/共54頁思考：i1=i2?3.AB+_1111113+_2i2i1UA =UB?I = 01.？AB+_1111113+_22.i1第45頁/共54頁Ai523 )(A3A2 ? i 3 3 5 1 41。Vu1552010 V5 ? u V10 V202。+-4V5Vi =?3.+-4V5V1A+-u =?4.Aii3543 Vu1275 33第46頁/共54頁10V+-1A-10VI =?105.4V+-10AU =?26.+-3AI1I10V+-3I2U=?I =057.5-+2I2 I25+-第47頁/共54頁0)10(10101 I解AI21 AII31211 10V+-1A-10VI =?105.4V+-10AU =?26.+-3AI解AI7310 024 IUVIU1041442 I1第48頁/共54頁10V+-3I2U=?I =057.5-+2I2 I25+-解AI155102 VIIIIU2225532222 第49頁/共54頁使用時，直接刪除本頁！精品課件，你值得擁有！精品課件，你值得擁有！第50頁/共54頁使用時，直接