[工学]1 电路模型及其基本定律.ppt
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第1章 电路的基本概念和基本定律 目的与要求 重点 与难点 1.1.1 电路(一) 1.1.1 电路(二) 1.1.2 理想电路元件 1.1.3 电路模型 1.2 电流、 电压及其参考方向 1.2.1 电流及其参考方向(一) 1.2.1 电流及其参考方向(二) 1.2.1 电流及其参考方向(三) 1.2.1 电流及其参考方向(四) 1.2.2 电压及其参考方向(一) 1.2.2 电压及其参考方向(二) 1.2.2 电压及其参考方向(三) 1.2.2 电压及其参考方向(四) 1.2.2 电压及其参考方向(五) 1.2.3 电位(一) 1.2.3 电位(二) 1.3 电功率和电能 1.功率 2.功率的正负 3.直流功率 4.电能的计算(一) 4.电能的计算(二) 例1.1(一) 例1.1(二) 1.4 电阻元件和欧姆定律 1.电阻元件(一) 1.电阻元件(二) 2.欧姆定律 3.非线性电阻元件 4.电导 5.功率 7.两种特殊情况 例1.2 1.5 电压源和电流源 一、电压源(二) 一、电压源(三) 一、电压源(四) 二、电流源(一) 二、电流源(二) 二、电流源(三) 例1.3(一) 例1.3(二) 1.6 基尔霍夫定律 基尔霍夫定律是集中参数电路的基本定律, 它包括电流定律和电压定律 二、 基尔霍夫电流定律(KCL)(一) 二、 基尔霍夫电流定律(KCL)(二) 二、 基尔霍夫电流定律(KCL)(三) 二、 基尔霍夫电流定律(KCL)(四) 三、 基尔霍夫电压定律(KVL)(一) 三、 基尔霍夫电压定律(KVL)(二) 三、 基尔霍夫电压定律(KVL)(三) 三、 基尔霍夫电压定律(KVL)(四) 例 1.4(一) 例 1.4(二) 例 1.4(三) 例 1.4(四) 思考题(一) 思考题(二) 含受控电源的电阻电路 受控电源 1.在下图电路中,每条线段表示一个二端元件,试求各电 路中的未知电流i。 (a) (b) 图 1.6 线性电阻的伏安特性曲线 在电流和电压的关联参考方向下, 线性电阻元件的伏安特性如图1.6所示, 欧姆定律的表达式为 式中, R是元件的电阻, 它是一个反映电路中电能消耗的电路参数, 是一个正实常数。 式中电压用V 表示, 电流用A表示时, 电阻的单位是欧[姆], 符号为Ω。电阻的十进倍数单位有千欧(kΩ)、 兆欧(MΩ)等。 (1.7) 电流和电压的大小不成正比的电阻元件叫 非线性电阻元件。 本书只讨论线性电阻电路。 令G=1/R, 则式(1.7)变为 式中, G称为电阻元件的电导, 单位是西[门子], 符号为S。 如果线性电阻元件的电流和电压的参考方向不关联, 则欧姆定律的表达式为 或 (1.8) 在电流和电压关联参考方向下, 任何瞬时线性电阻元件接受的电功率为 线性电阻元件是耗能元件。 线性电阻元件有两种特殊情况值得注意: 一种情况是电阻值R为无限大, 电压为任何有限值时, 其电流总是零, 这时把它称为“开路”; 另一种情况是电阻为零, 电流为任何有限值时, 其电压总是零, 这时把它称为“短路”。 有220V, 100 W灯泡一个, 其灯丝电阻是多少?每天用5h, 一个月(按30天计算)消耗的电能是多少度? 解 灯泡灯丝电阻为 一个月消耗的电能为 1. 电压源是一个理想二端元件。它具有两个特点: (1) 电压源对外提供的电压u(t)是某种确定的时间函数, 不会因所接的外电路不同而改变, 即u(t)=us(t)。 (2) 通过电压源的电流i(t)随外接电路不同而不同。常见的电压源有直流电压源和正弦交流电压源。 一、电压源(一) 图 1.7 电压源电压波形 图1.8 直流电压源的伏安特性 图 1.8 是直流电压源的伏安特性。 2.电压为零的电压源相当于短路。 3.由图1.7(a)知, 电压源发出的功率为 p>0时, 电压源实际上是发出功率; p<0时, 电压源实际上是接受功率。 1.电流源也是一个理想二端元件,它有以下两个特点: 电流源向外电路提供的电流i(t)是某种确定的时间函数, 不会因外电路不同而改变, 即i(t)=is, is是电流源的电流。 (2) 电流源的端电压u(t)随外接的电路不同而不同。 2.如果电流源的电流is=Is (Is是常数), 则为直流电流源。 图1.9 电流源及直流电流源的伏安特性 3.电流为零的电流源相当与开路。 4.电流源发出的功
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