第1章 基本概念和基本定律 简明电路基础(王美中)电子教案.ppt

第1节 电路与电路模型 第2节 电路中的主要物理量 第3节 基尔霍夫定理 第4节 三种基本元件的伏安关系 第5节 无源电路的等效化简 第6节 电压源和电流源 第7节 电源的等效化简 电路如图所示，求ab端等效电阻。 在不改变元件连接关系的条件下，改画成容易看出的串并联关系 Rab＝R5+｛R3∥[R4+(R2∥R1)]｝ 例: 解: 电路如图所示，求等效电阻Rab。 例: 先确定几个节点的位置，将电阻用最短的线段重新画在节点之间。俗称“排号法”。 二、电阻的Y-△等效变换 既不属于电阻串联，也不属于电阻并联电路。 仔细分析发现存在如下连接: 星形(Y形)，或三角形 (△形)。 Y △等效变换公式： △ Y等效变换公式： Y→△：分子为电阻两两相乘再相加，分母为待求电阻对面的电阻。 △→Y：分母为三个电阻的和，分子为三个待求电阻相邻两电阻之积。 当R12= R23= R31= R△时，则 R1= R 2= R 3= RY，并有 R△ =3 R Y 当R1= R 2= R 3= R Y时，则 R12= R23= R31= R△ ，并有 为帮助记忆R△与R Y的3倍关系，用下图示意它们的大小。由于Y形图套在△形图中，因此，△形大于Y形，故R△ =3 R Y 利用△→Y公式计算求得R1、R2、R3。 （ ） 利用Y→△公式计算求得R12、R23、R31。 （ ） 三、电容、电感的串联和并联 1．电容的串联、并联 C= C1+ C2+…+ Cn 2、电感的串联、并联 几个有关的电路名词 节点：支路与支路的连接点 支路：每一个二端元件或流过同一电流的几个 元件串联的组合 回路：电路中任一闭合路径 网孔：内部不包含支路的回路 第3节 基尔霍夫定律 支路：ab、bc或abc、… ... 回路：abcda、abca、adca （共3个） 节点：a、 b、c、d (共4个） 网孔：abcda、abca （共2个） 内容：在任一时刻，流出(或流入)节点的电流代数和恒为零。即 一、基尔霍夫电流定律(KCL) I5 I4 I3 I1 a I2 ∑I=0 ∑i=0 或 （规定流入节点的电流为正，流出为负。也可以作相反的规定。） 整理为 由图示电路有 KCL另一种说法: 在任一时刻，流入任一节点的电流总和等于流出该节点的电流总和，即 ∑i入=∑i出 说明： KCL实际上是电流连续性原理在电路节点上的体现，也是电荷守恒定律在电路中的体现。 KCL与各支路的元件性质无关。 I5 I4 I3 I1 a I2 关于两套正负号问题： 图中电流i1=5A，i2=―4A，i3=―3A，求i4。 根据KCL有 i1―i2+i3―i4=0 i4= i1―i2+i3 =[5―(―4)+(―3)] = 6 A 解: 注意：i前的正负号相对节点确定，流出节点为正，流入节点为负。括号内数字前的正负号是参考方向相对实际方向确定的。 例: 电流定律的推广： KCL可以扩展到电路的任意任意假设封闭面（广义节点）。 I=0 I=? 试求: 可以证明 IA+IB+IC = 0 二、基尔霍夫电压定律(KVL) 内容：任一时刻，任一回路中沿某一绕行方向所有 支路的电压降之和等于电压升之和。 ∑U=0 ∑u=0 或 选取绕向为顺时针方向 U1、U2 、U3为电压降，U4 、U5位电压升，则 U1+U2 +U3 = U4 +U5 U1+U2 + U3―U4―U5 = 0 故KVL另一种说法：在任一时刻，沿闭合回路所有支路的电压降的代数和恒为零，即 或 上式还可以写成 ： U1=U5 +U4―U3―U2 KVL另一种说法：电路中任意两点之间的电压，等于从其假定的高电位端沿任一路径到其低电位端时，途中各支路的电压降代数之和。 若U2=―6 V，U3＝3 V，U4=―5 V，U5 = 4 V，可得 关于两套正负号问题： 一套是各支路电压相对绕行方向确定；一套是参考方向相对实际方向确定。 U1=4+ (―5)―3―(―6) =2 V 列写KVL方程时,首先要设每一条支路电压的参考方向,同时要选定绕行方向,然后根据参考方向和绕行方向来决定方程中的正、负号。 注意 求各未知电压。 可选择3个回路分别列写KVL方程求得 U1=―9―12=―21 V U2=―4+ U1=―4+(―21)= ―25 V U3=9+4=13 V 例: 第4节 三种基本元件的伏安关系 一、电阻元件 定义：伏安特性可以在u，i 平