第一章電路模型和電路定律演示文稿

第一章電路模型和電路定律演示文稿當(dāng)前第1頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)優(yōu)選第一章電路模型和電路定律當(dāng)前第2頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)1-1電路和電路模型1.實(shí)際電路功能(a)

能量的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換；(b)

信息的傳遞、控制與處理。建立在同一電路理論基礎(chǔ)上。由電工設(shè)備和電氣器件按預(yù)期目的連接構(gòu)成的電流的通路。共性當(dāng)前第3頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)

反映實(shí)際電路部件的主要電磁性質(zhì)的理想電路元件及其組合。2.電路模型導(dǎo)線電池開關(guān)白熾燈電路圖理想電路元件有某種確定的電磁性能的理想元件。電路模型當(dāng)前第4頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)5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(chǔ)存磁場能量的元件。電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲(chǔ)存電場能量的元件。電壓源和電流源：表示將其他形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件。5種基本理想電路元件有三個(gè)特征：

（a）只有兩個(gè)端子；

（b）可以用電壓或電流按數(shù)學(xué)方式描述；（c）不能被分解為其他元件。注意當(dāng)前第5頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件，在一定條件下可用同一電路模型表示。同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其電路模型可以有不同的形式。例電感線圈的電路模型注意當(dāng)前第6頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)1-2電流和電壓的參考方向

電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、磁鏈、能量、電功率等。在線性電路分析中人們主要關(guān)心的物理量是電流、電壓和功率。1.電流的參考方向電流電流強(qiáng)度帶電粒子有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷當(dāng)前第7頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)方向

規(guī)定正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向單位1kA=103A1mA=10-3A1A=10-6AA（安[培]）、kA、mA、A元件(導(dǎo)線)中電流流動(dòng)的實(shí)際方向只有兩種可能:實(shí)際方向AB實(shí)際方向AB

對(duì)于復(fù)雜電路或電路中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，電流的實(shí)際方向往往很難事先判斷。問題當(dāng)前第8頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)參考方向

大小方向(正負(fù)）電流(代數(shù)量)任意假定一個(gè)正電荷運(yùn)動(dòng)的方向即為電流的參考方向。i>0i<0實(shí)際方向?qū)嶋H方向電流的參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系：表明i

參考方向ABi

參考方向ABi

參考方向AB當(dāng)前第9頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電流參考方向的兩種表示：用箭頭表示：箭頭的指向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较?。用雙下標(biāo)表示：如iAB

,

電流的參考方向由A指向B。iABABi

參考方向AB當(dāng)前第10頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電壓u

單位2.電壓的參考方向單位正電荷q

從電路中一點(diǎn)移至另一點(diǎn)時(shí)電場力作功（W）的大小。

電位

單位正電荷q

從電路中一點(diǎn)移至參考點(diǎn)（＝0）時(shí)電場力作功的大小。

實(shí)際電壓方向

電位真正降低的方向。V(伏[特])、kV、mV、V當(dāng)前第11頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)例1-1已知：4C正電荷由a點(diǎn)均勻移動(dòng)至b點(diǎn)電場力作功8J，由b點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)電場力作功為12J，若以b點(diǎn)為參考點(diǎn)，求a、b、c點(diǎn)的電位和電壓uab、ubc;若以c點(diǎn)為參考點(diǎn)，再求以上各值。解(1)acb當(dāng)前第12頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)acb解(2)結(jié)論

電路中電位參考點(diǎn)可任意選擇；參考點(diǎn)一經(jīng)選定，電路中各點(diǎn)的電位值就唯一確定；當(dāng)選擇不同的電位參考點(diǎn)時(shí)，電路中各點(diǎn)電位值將改變，但任意兩點(diǎn)間電壓保持不變。當(dāng)前第13頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)在復(fù)雜電路或交變電路中，兩點(diǎn)間電壓的實(shí)際方向往往不易判別，給實(shí)際電路問題的分析、計(jì)算帶來困難。

電壓(降)的參考方向u>0參考方向u+–參考方向u+–<0u假設(shè)高電位指向低電位的方向。問題+實(shí)際方向–+實(shí)際方向–當(dāng)前第14頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示：(2)用正、負(fù)極性表示：(3)用雙下標(biāo)表示：uu+ABuAB當(dāng)前第15頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)

元件或支路的u，i

采用相同的參考方向稱為關(guān)聯(lián)參考方向。反之，稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向3.關(guān)聯(lián)參考方向i+-+-iuu關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向當(dāng)前第16頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向。參考方向一經(jīng)選定，必須在圖中相應(yīng)位置標(biāo)注(包括方向和符號(hào))，在計(jì)算中不得任意改變。例1-2電壓、電流參考方向如圖中所標(biāo)，問：對(duì)A、B兩部分電路電壓、電流參考方向是否關(guān)聯(lián)？A電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)；B電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)。注意＋－uBAi解參考方向不同時(shí)，其表達(dá)式相差一負(fù)號(hào)，但電壓、電流的實(shí)際方向不變。當(dāng)前第17頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)1-3電功率和能量1.電功率功率的單位：W(瓦[特])能量的單位：J(焦[耳])單位時(shí)間內(nèi)電場力所作的功。當(dāng)前第18頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)2.電路吸收或發(fā)出功率的判斷

u,i

取關(guān)聯(lián)參考方向p=ui

表示元件吸收的功率p>0

吸收正功率(實(shí)際吸收)p<0

吸收負(fù)功率(實(shí)際發(fā)出)p=ui

表示元件發(fā)出的功率p>0

發(fā)出正功率(實(shí)際發(fā)出)p<0

發(fā)出負(fù)功率(實(shí)際吸收)

u,i

取非關(guān)聯(lián)參考方向+-iu+-iu當(dāng)前第19頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)例1-3

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=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A。564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－當(dāng)前第20頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)解對(duì)一完整的電路，滿足：發(fā)出的功率＝吸收的功率注意564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－當(dāng)前第21頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)1-4電路元件是電路中最基本的組成單元。1.電路元件5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(chǔ)存磁場能量的元件。電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲(chǔ)存電場能量的元件。電壓源和電流源：表示將其他形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件。注意

如果表征元件端子特性的數(shù)學(xué)關(guān)系式是線性關(guān)系，該元件稱為線性元件，否則稱為非線性元件。當(dāng)前第22頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)2.集總參數(shù)電路由集總元件構(gòu)成的電路集總元件假定發(fā)生的電磁過程都集中在元件內(nèi)部進(jìn)行。集總條件

集總參數(shù)電路中u、i

可以是時(shí)間的函數(shù)，但與空間坐標(biāo)無關(guān)。因此，任何時(shí)刻，流入兩端元件一個(gè)端子的電流等于從另一端子流出的電流；端子間的電壓為確定值。注意當(dāng)前第23頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)例iiz集總參數(shù)電路兩線傳輸線的等效電路。當(dāng)兩線傳輸線的長度l與電磁波的波長滿足：+-當(dāng)前第24頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)iiz分布參數(shù)電路當(dāng)兩線傳輸線的長度l與電磁波的波長滿足：等效電路為：++--++--++--當(dāng)前第25頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)1-5電阻元件2.線性時(shí)不變電阻元件

電路符號(hào)R電阻元件對(duì)電流呈現(xiàn)阻力的元件。其特性可用u-i平面上的一條曲線來描述：iu任何時(shí)刻端電壓與電流成正比的電阻元件。1.定義伏安特性O(shè)當(dāng)前第26頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)

u-i

關(guān)系R

稱為電阻，單位：

(歐[姆])滿足歐姆定律

單位G

稱為電導(dǎo)，單位：S(西[門子])u、i取關(guān)聯(lián)參考方向伏安特性曲線為一條過原點(diǎn)的直線uiORui+－當(dāng)前第27頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)如電阻上的電壓與電流參考方向非關(guān)聯(lián)，公式中應(yīng)冠以負(fù)號(hào)。說明線性電阻是無記憶、雙向性的元件。歐姆定律只適用于線性電阻(

R

為常數(shù)）。則歐姆定律寫為u–Rii–Gu公式和參考方向必須配套使用！注意Rui-+當(dāng)前第28頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)3.功率和能量電阻元件在任何時(shí)刻總是吸收功率的。p

ui(–Ri)i–i2R-

u2/Rp

uii2Ru2/R

功率Rui+-表明Rui-+當(dāng)前第29頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)ui從t0

到t電阻吸收的能量：4.電阻的開路與短路

能量

短路

開路uiRiu+–u+–iOO當(dāng)前第30頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)實(shí)際電阻器當(dāng)前第31頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)

1-6電壓源和電流源電路符號(hào)1.理想電壓源定義i+_其兩端電壓總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)，其值與流過它的電流i

無關(guān)的元件叫理想電壓源。當(dāng)前第32頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關(guān)；與流經(jīng)它的電流方向、大小無關(guān)。通過電壓源的電流由電源及外電路共同決定。理想電壓源的電壓、電流關(guān)系ui直流電壓源的伏安特性曲線例Ri-+外電路電壓源不能短路！O當(dāng)前第33頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)+_iu+_電壓源的功率電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)。

電流（正電荷）由低電位向高電位移動(dòng)，外力克服電場力作功，電源發(fā)出功率。發(fā)出功率，起電源作用物理意義：+_iu+_電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)。物理意義：電場力作功，電源吸收功率。吸收功率，充當(dāng)負(fù)載。當(dāng)前第34頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)例1-4計(jì)算圖示電路各元件的功率。解發(fā)出吸收吸收滿足：P（發(fā)）＝P（吸）i+_+_10V5V-+當(dāng)前第35頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)其輸出電流總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)，其值與它的兩端電壓u

無關(guān)的元件叫理想電流源。

電路符號(hào)2.理想電流源

定義u+_

理想電流源的電壓、電流關(guān)系電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無關(guān)；與它兩端電壓的方向、大小無關(guān)。當(dāng)前第36頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定。ui直流電流源的伏安特性曲線O例Ru-+外電路電流源不能開路！當(dāng)前第37頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)

可由穩(wěn)流電子設(shè)備產(chǎn)生，如晶體管的集電極電流與負(fù)載無關(guān)；光電池在一定光線照射下光電子被激發(fā)產(chǎn)生一定值的電流等。實(shí)際電流源的產(chǎn)生：

電流源的功率u+_電壓、電流的參考方向非關(guān)聯(lián)。發(fā)出功率，起電源作用。電壓、電流的參考方向關(guān)聯(lián)。u+_吸收功率，充當(dāng)負(fù)載。當(dāng)前第38頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)例1-5計(jì)算圖示電路各元件的功率。解發(fā)出發(fā)出（實(shí)際吸收10W）滿足：P（發(fā)）＝P（吸）u2Ai+_5V-+當(dāng)前第39頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)實(shí)際電源干電池鈕扣電池1.干電池和鈕扣電池（化學(xué)電源）

干電池電動(dòng)勢為1.5V，僅取決于（糊狀）化學(xué)材料，其大小決定儲(chǔ)存的能量，化學(xué)反應(yīng)不可逆。

鈕扣電池電動(dòng)勢為1.35V，用固體化學(xué)材料制成，化學(xué)反應(yīng)不可逆。當(dāng)前第40頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)

氫氧燃料電池示意圖2.燃料電池（化學(xué)電源）

燃料電池電動(dòng)勢為1.23V。以氫、氧作為燃料。約40%45%的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?shí)驗(yàn)階段加燃料可繼續(xù)工作。當(dāng)前第41頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)3.太陽能電池（光能電源）

一塊太陽能電池電動(dòng)勢為0.6V。太陽光照射到PN結(jié)上，形成一個(gè)從N區(qū)流向P區(qū)的電流。約11%的光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，故常用太陽能電池板?/p>

一個(gè)50cm2太陽能電池的電動(dòng)勢為0.6V,電流為0.1A。太陽能電池板當(dāng)前第42頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)蓄電池示意圖4.蓄電池（化學(xué)電源）

電池電動(dòng)勢為2V。使用時(shí)，電池放電，當(dāng)電解液濃度小于一定值時(shí)，電動(dòng)勢低于2V，常需要充電，化學(xué)反應(yīng)可逆。當(dāng)前第43頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)直流穩(wěn)壓源當(dāng)前第44頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)發(fā)電機(jī)組當(dāng)前第45頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電當(dāng)前第46頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)工業(yè)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)場當(dāng)前第47頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)1-7受控電源(非獨(dú)立源)

電路符號(hào)受控電壓源1.定義受控電流源

電壓或電流的大小和方向不是給定的時(shí)間函數(shù)，而是受電路中某處的電壓(或電流)控制的電源，稱為受控電源。+–四端元件當(dāng)前第48頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電流控制的電流源(CCCS):電流放大倍數(shù)

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：電壓控制電流源、電壓控制電壓源、電流控制電流源、電流控用電壓源。2.分類輸出：受控部分輸入：控制部分b

i1+_u2i2_u1i1+當(dāng)前第49頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)g:轉(zhuǎn)移電導(dǎo)

電壓控制的電流源(VCCS)電壓控制的電壓源(VCVS):電壓放大倍數(shù)

gu1+_u2i2_u1i1+i1u1+_u2i2_u1++_當(dāng)前第50頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電流控制的電壓源(CCVS)r

:轉(zhuǎn)移電阻

例電路模型ibicibri1+_u2i2_u1i1++_當(dāng)前第51頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)3.受控源與獨(dú)立源的比較獨(dú)立源電壓(或電流)由電源本身決定，與電路中其他電壓、電流無關(guān)，而受控源電壓(或電流)由控制量決定。獨(dú)立源在電路中起“激勵(lì)”作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電流，而受控源是反映電路中某處的電壓或電流對(duì)另一處的電壓或電流的控制關(guān)系，在電路中不能作為“激勵(lì)”。當(dāng)前第52頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)例1-6求電壓u2。解5i1+_u2_i1++-3u1=6V當(dāng)前第53頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)1-8-1電容元件電容器在外電源作用下，正、負(fù)電極上分別帶上等量異號(hào)電荷，撤去電源，電極上的電荷仍可長久地聚集下去，是一種儲(chǔ)存電能的元件。_+qqU電導(dǎo)體由絕緣材料分開就可以產(chǎn)生電容。注意1-8儲(chǔ)能元件當(dāng)前第54頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)1.定義電容元件儲(chǔ)存電能的兩端元件。任何時(shí)刻其儲(chǔ)存的電荷q與其兩端的電壓

u能用q-u

平面上的一條曲線來描述。庫伏特性u(píng)qo當(dāng)前第55頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)任何時(shí)刻，電容元件極板上的電荷q與電壓u成正比。q-u

特性曲線是過原點(diǎn)的直線。quo2.線性時(shí)不變電容元件電容器的電容當(dāng)前第56頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電路符號(hào)C＋－u+q-qF(法拉),常用F，pF等表示。單位1F=106

F1F

=106pF當(dāng)前第57頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)3.電容的電壓-電流關(guān)系電容元件VCR的微分形式u、i

取關(guān)聯(lián)參考方向C＋－ui當(dāng)前第58頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)當(dāng)u

為常數(shù)(直流)時(shí)，i=0。電容相當(dāng)于開路，電容有隔斷直流作用。表明C＋－u+q-q某一時(shí)刻電容電流i的大小取決于電容電壓

u

的變化率，而與該時(shí)刻電壓

u

的大小無關(guān)。電容是動(dòng)態(tài)元件。當(dāng)前第59頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)實(shí)際電路中通過電容的電流

i

為有限值，則電容電壓u必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。tuo當(dāng)前第60頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)某一時(shí)刻的電容電壓值與-∞到該時(shí)刻的所有電流值有關(guān)，即電容元件有記憶電流的作用，故稱電容元件為記憶元件。表明研究某一初始時(shí)刻t0

以后的電容電壓，需要知道t0時(shí)刻開始作用的電流i

和t0時(shí)刻的電壓u(t0)。電容元件VCR的積分形式當(dāng)前第61頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)當(dāng)電容的u，i

為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，上述微分和積分表達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào)。注意上式中u(t0)稱為電容電壓的初始值，它反映電容初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱為初始狀態(tài)。當(dāng)前第62頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)4.電容的功率和儲(chǔ)能當(dāng)電容充電時(shí)，p>0,

電容吸收功率。當(dāng)電容放電時(shí)，p<0,電容發(fā)出功率。功率電容能在一段時(shí)間內(nèi)吸收外部供給的能量轉(zhuǎn)化為電場能量儲(chǔ)存起來，在另一段時(shí)間內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電容元件是儲(chǔ)能元件，它本身不消耗能量。u、i取關(guān)聯(lián)參考方向表明當(dāng)前第63頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)從t0到t

電容儲(chǔ)能的變化量為電容的儲(chǔ)能0當(dāng)前第64頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電容的儲(chǔ)能只與當(dāng)時(shí)的電壓值有關(guān)，電容電壓不能躍變，反映了儲(chǔ)能不能躍變。電容儲(chǔ)存的能量一定大于或等于零。表明當(dāng)前第65頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)例1-7求電容電流i、功率p(t)和儲(chǔ)能W(t)。21t/s2ouS/V電源波形解uS(t)的函數(shù)表示式為＋－C0.5Fi當(dāng)前第66頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)解得電流21t/s1i/A-1o當(dāng)前第67頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)21t/s2op/W-2吸收功率發(fā)出功率當(dāng)前第68頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)21t/s1oWC/J21t/s1oWC/J21t/s1oWC/J當(dāng)前第69頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)21t/s1i/A-1若已知電流求電容電壓，有o當(dāng)前第70頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)實(shí)際電容器的模型_q+qiC＋－uiC＋－uGiC＋－uGi當(dāng)前第71頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)實(shí)際電容器當(dāng)前第72頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電力電容器當(dāng)前第73頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)沖擊電壓發(fā)生器當(dāng)前第74頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)1-8-2

電感元件+－u(t)電感線圈把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上可構(gòu)成一實(shí)際電感線圈。當(dāng)電流通過線圈時(shí)，將產(chǎn)生磁通，是一種抵抗電流變化、儲(chǔ)存磁能的元件。(t)＝N(t)i(t)當(dāng)前第75頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)1.定義電感元件儲(chǔ)存磁能的兩端元件。任何時(shí)刻，其特性可用-i

平面上的一條曲線來描述。韋安特性iof(,i)=0當(dāng)前第76頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)任何時(shí)刻，通過電感元件的電流i

與其磁鏈

成正比。-i

特性為過原點(diǎn)的直線。2.線性時(shí)不變電感元件io當(dāng)前第77頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電路符號(hào)H(亨利)，常用H，mH表示。單位電感器的自感1H=103

mH1mH=103H+-u(t)iL當(dāng)前第78頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)3.線性電感的電壓、電流關(guān)系u、i取關(guān)聯(lián)參考方向電感元件VCR的微分關(guān)系根據(jù)電磁感應(yīng)定律與楞次定律+-u(t)iL當(dāng)前第79頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電感電壓u

的大小取決于i

的變化率,與i

的大小無關(guān)，電感是動(dòng)態(tài)元件。當(dāng)i為常數(shù)(直流)時(shí)，u=0。電感相當(dāng)于短路。實(shí)際電路中電感的電壓

u為有限值，則電感電流i

不能躍變，必定是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。表明+-u(t)iL當(dāng)前第80頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電感元件VCR的積分關(guān)系表明某一時(shí)刻的電感電流值與-∞到該時(shí)刻的所有電壓值有關(guān)，即電感元件有記憶電壓的作用，電感元件也是記憶元件。研究某一初始時(shí)刻t0

以后的電感電流，不需要了解t0以前的電流，只需知道t0時(shí)刻開始作用的電壓u

和t0時(shí)刻的電流i(t0)。當(dāng)前第81頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)注意當(dāng)電感的u，i

為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，上述微分和積分表達(dá)式前要冠以負(fù)號(hào);上式中i(t0)稱為電感電壓的初始值，它反映電感初始時(shí)刻的儲(chǔ)能狀況，也稱為初始狀態(tài)。當(dāng)前第82頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)4.電感的功率和儲(chǔ)能功率u、i取關(guān)聯(lián)參考方向當(dāng)電流增大，p>0,

電感吸收功率。當(dāng)電流減小，p<0,電感發(fā)出功率。電感能在一段時(shí)間內(nèi)吸收外部供給的能量并轉(zhuǎn)化為磁場能量儲(chǔ)存起來，在另一段時(shí)間內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電感元件是無源元件、儲(chǔ)能元件，它本身不消耗能量。表明當(dāng)前第83頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)從t0到t

電感儲(chǔ)能的變化量為電感的儲(chǔ)能0當(dāng)前第84頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電感的儲(chǔ)能只與當(dāng)時(shí)的電流值有關(guān)，電感電流不能躍變，反映了儲(chǔ)能不能躍變。電感儲(chǔ)存的能量一定大于或等于零。表明當(dāng)前第85頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)實(shí)際電感線圈的模型+-u(t)iLG+-u(t)iLCG+-u(t)iL當(dāng)前第86頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)貼片型功率電感貼片電感當(dāng)前第87頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)貼片型空心線圈可調(diào)式電感環(huán)形線圈立式功率型電感當(dāng)前第88頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電抗器當(dāng)前第89頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)1-8-3

電容、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)1.電容的串聯(lián)u1uC2C1u2+++--i等效電容當(dāng)前第90頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)iu+-C等效u1uC2C1u2+++--i當(dāng)前第91頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)串聯(lián)電容的分壓u1uC2C1u2+++--iiu+-C當(dāng)前第92頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)i2i1u+-C1C2i等效2.電容的并聯(lián)等效電容iu+-C當(dāng)前第93頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)并聯(lián)電容的分流i2i1u+-C1C2iiu+-C當(dāng)前第94頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)3.電感的串聯(lián)等效等效電感u1uL2L1u2+++--iiu+-L當(dāng)前第95頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)串聯(lián)電感的分壓u1uL2L1u2+++--iiu+-L當(dāng)前第96頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)等效4.電感的并聯(lián)等效電感iu+-Lu+-L1L2i2i1i當(dāng)前第97頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)并聯(lián)電感的分流iu+-Lu+-L1L2i2i1i當(dāng)前第98頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)注意以上雖然是關(guān)于兩個(gè)電容或兩個(gè)電感的串聯(lián)和并聯(lián)等效，但其結(jié)論可以推廣到n

個(gè)電容或n

個(gè)電感的串聯(lián)和并聯(lián)等效。當(dāng)前第99頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)電梯按鈕前視圖C1電容模型側(cè)視圖實(shí)例C1C3C2未觸摸時(shí)觸摸時(shí)按鈕結(jié)構(gòu)當(dāng)前第100頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)u(t)+-uS(t)+-固定電容C1Cu(t)+-uS(t)+-輸出電壓：0當(dāng)前第101頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)C1Cu(t)+-uS(t)+-C2C2輸出電壓：控制計(jì)算機(jī)檢測到輸出電壓的下降，導(dǎo)致電梯到達(dá)相應(yīng)樓層。0當(dāng)前第102頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)1-9基爾霍夫定律

基爾霍夫定律包括基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律(KVL)。它反映了電路中所有支路電壓和電流所遵循的基本規(guī)律，是分析集總參數(shù)電路的基本定律?；鶢柣舴蚨膳c元件特性構(gòu)成了電路分析的基礎(chǔ)。當(dāng)前第103頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)+_R1uS1+_uS2R2R31.幾個(gè)名詞電路中通過同一電流的分支。元件的連接點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。b=3an=4b支路電路中每一個(gè)兩端元件就稱為一條支路。i3i2i1結(jié)點(diǎn)b=5或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。n=2注意

兩種定義分別用在不同的場合。當(dāng)前第104頁\共有114頁\編于星期六\14點(diǎn)由支路組成的閉合路徑。兩結(jié)點(diǎn)間的一條通路。由支路構(gòu)成。對(duì)平面電路，其內(nèi)部不含任何支路的回路稱網(wǎng)孔。l=3123路徑