电路基础作者张立臣第1章电路的基本概念与定律课件.ppt

电路基础 电路基础课程介绍 电路基础是研究电路中发生的电磁现象，利用电路基本理论和基本定律进行分析计算，是理工类本科生的一门重要基础课程。 课程特点： 本课程为理工类本科生的基础课，课程知识是对实际问题的理想化研究。课程不涉及具体电器元件的结构和特性分析，主要讲述电路理论的一般分析计算方法，具有较强的逻辑性和理论性。 电路基础 主要内容: 1.1 电路的基本概念 1.2 理想电路与元件及伏、安特性 1.3 基尔霍夫定律 1.4 电路中的两个约束的意义与应用 1.1 电路的基本概念 1.1.1 电路和电路模型 理想元件：在一定条件下对实际元件加以理想化，仅仅表征实际元件的主要电磁性质，可以用其电流和电压的数学表达式来表示其性能。 如：电灯、电炉、电阻器这些实际元件，消耗电能是它们的主要性质，可以用电阻元件来表征。 理想元件：电阻元件、电感元件、电容元件、电压源元件、电流源元件、受控源元件、耦合电感元件、理想变压器元件。 理想导线：既无电阻性，又无电感性、电容性的导线。 电路模型：由理想元件和理想导线组成的电路。由于电路模型中每个理想元件都可用数学式子来精确定义，因而可以方便地建立起描述电路模型的数学关系式，并用数学方法分析、计算电路，从而掌握电路的特性。 1.1.2 电路的基本物理量 当电流的大小和方向不随时间而变化时，就称为恒定电流，简称直流（简写为DC）。一般对不随时间变化的物理量都用大写字母表示。直流电流则： 分析电路过程中，通常先指定某一假设电流为正的方向， 称为电流的正方向也称电流的参考方向。 电流的参考方向的标注有两种形式，一种使用实线箭头如图(b) 、(c )所示，另一种用双下标表示，如, 表示其参考方向为由a指向b，并有 ，如图(d)所示。 2、电压及其参考方向 电荷在电场力的作用下定向移动形成电流，就会发生能量的变化。我们把电场力将单位正电荷从某点移到另一点所作的功称为该两点之间的电压，也称两点之间电位差，用u 或u(t)表示。 分析电路过程中，通常先指定某一假设电压为正的方向，称为电压的正方向也即电压的参考方向。 电压的实际方向与参考方向的关系： 按参考方向列写电路方程分析的结果，如果电压的参考方向与实际方向一致，则说明电压为正值( )；反之电压的参考方向与实际方向相反，则说明电压为负值( )。 电压参考方向与实际方向是通过电压值的正、负号达到一致的。显然，在未指定参考方向的情况下，电压值的正或负也是没有意义的。 3、功率和能量 电路中存在电场就有能量，电场力移动电荷形成电流就会有能量的变化，因此电路中就存在功率和能量的问题。 电功率，即某一个元件或一段电路在单位时间内所吸收或释放的电能量。功率一般用p表示，单位为瓦特（简写为W）。 例1-2 图1-4所示电路，试分别说明各电路是否为关联参考方向，判别电压的实际方向，并计算各电路的功率，说明是发出还是吸收功率。 解：通过电路图可以看出： （a）图中的电流和电压为非关联的参考方向；电压的实际方向由b指向a。电压和电流实际方向是一致的，所以是吸收功率， 。 （b）图中的电流和电压为关联的参考方向；电压的实际方向由a指向b。电压和电流实际方向是一致的，所以是吸收功率， 。 1.2 才理想电路元件及伏、安特性 2、电容元件及其伏安特性 1.2.2 独立电源元件 例1-3 AD590是半导体集成两端感温电流源，当某一固定温度时，该器件工作在一定电压下，将输出恒定的电流。其温度与电流的关系为： 。电路如图1-11所示，若测温范围-55C°-150C°,问输出电压U0的变化范围是多少？ 1.2.3 受控源 外电路 电路基础 电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；与流经它的电流方向、大小无关。 通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。 理想电压源的特点 例 R i - + 工作状态 开路状态 短路状态 理想电压源不能短路！ 电路基础 电压、电流参考方向非关联；　　　　　　　　　　　　　　　 + _ i u + _ 电流（正电荷 ）由低电位向高电位移动，外力克服电场力作功，电源发出功率。　　　　　　　　　　　　　　　　　 发出功率，起电源作用 物理意义： + _ i u + _ 电压、电流参考方向关联；　　　　　　　　　　　　　　　 物理意义： 电场力做功，电源吸收功率 吸收功率，充当负载 电压源的功率 电路基础 电路符号 2.理想电流源 u + _ 定义：其输出电流总能保持定值或一定的时间函数，其值与它的两端电压u 无关