L 第1章电路模型及定律.ppt

绪论 一、课程的地位 二、电路课程的基本结构 一个假设（集总假设） 两类约束（元件约束和拓扑约束） 基本方法（叠加、分解、变换域和系统分析） 叠加方法的理论基础是叠加定理（第4章） 分解方法的理论基础是置换定理、戴维南定理、诺顿定理和互易定理（第4章） 变换域方法包含相量分析法（第8章）和Ｓ域分析法（第14章） 系统分析（第15章），一般分析（第3章） 第一章 电路模型和电路定律 内容提要 电路模型的概念； 电压、电流参考方向的概念； 功率的表达式和计算方法； 各类电路元件：电阻元件、电压源、电流源、电容元件和电感元件等； 受控电源； 基尔霍夫定律。 本章的重点： §1―1 电路和电路模型 在实践中，为了达到某种目的，人们需要设计、安装一些实际电路，并让它运行。 一、实际电路 由电器件按一定方式连接而成。作用是： 构成实际电路的电器件 电源 电阻器 电容器 电感线圈 变压器 晶体管和集成电路 电源：对电路提供电能或电信号的设备。 负载：用电的设备。 在电源作用下，电路中产生了电压和电流。所以电源又称为激励源，而在电路中产生的电压和电流则称为响应。 根据这种因果关系，激励与响应 有时也称为 输入与输出。 尽管实际电路种类繁多，千变万化，但都受基本规律的支配—电路理论。 二、关于电路理论 是一门研究网络分析与综合或设计的基础工程学科，与近代系统理论关系密切。 研究的方法：通过建立一种电路模型来分析电路中发生的电磁现象，并用电流、电压、电荷和磁通等物理量描述其中的过程。 研究的内容：本教材主要研究电路的基本定律、定理和各种计算方法，以便求解电路中的某些物理量。 一般不涉及器件内部发生的物理过程。 研究的对象：是电路模型而不是实际电路。 电路理论涉及的物理量主要有： 电流、 恒定量用大写字母表示： I 、U 、Q 、F 、Y 、P 、W 三、电路模型 ①实际器件不只表现出一种电路性质 例如：一个线圈 理想电路元件是具有某种确定电磁性质的假想元件，是一种理想化模型并具有精确的数学定义，即电压—电流方程。 在电路模型中，各理想电路元件均由“理想导线”连接起来。 根据端子的数目，理想电路元件分为： 两端、三端和四端元件等。 电路模型是实际电路的理想化的模型。 最简单的实际电路和它的理想化模型 §1―2 电流和电压的参考方向 描述电路行为的主要变量是电流和电压。 一、参考方向∕参考极性 1. 正电荷的运动方向规定为电流的实际方向。 在电路中，电流的参考方向一般用箭头表示。 参考方向也可以用双下标表示：如iAB，其参考方向是由A指向B。 2. 两点间电压的实际方向由高电位指向低电位。 与电流方向的处理方法类似： 任选一方向为电压的参考方向。 若求得的 u为正值，说明电压的实际极性与参考极性一致，否则说明两者相反。 养成习惯： §1―3 电功率和能量 当电流通过电炉和灯泡时，能使它们生热、发光。这说明电源提供的能量能通过负载转换为其他种不同形式的能量。 正电荷从元件上电压的“＋”极，经元件移到电压的“－”极，是电场力对电荷作功，这时元件吸收能量。 如果A、B两点间的电压为 u，且在 dt 时间内将dq库仑的电荷从A点移到B点，则电场力所做的功为： 在t0到t时间内，元件吸收的电能量为： 吸收(或产生)能量的速率，即为功率： 功率计算公式 p = ui 不仅适合于一个元件，也适用于任何一段电路。 在关联参考方向下： p＞0，说明吸收功率。 p＜0，说明吸收负功率，实际上是发出功率。 在非关联参考方向下： p＞0 说明发出功率， p＜0 说明发出负功率，实际上是吸收功率。 快速回放 4. 电压、电流的参考方向可以任意指定。 5. 吸收或发出功率的判断 §1―4 电路元件 1. 集总参数元件：对于一个电器件，当不考虑其电流、电压在空间分布的情况时，叫做集总参数元件。 2. 集总假设条件：器件的尺寸远小于电路工作频率所对应的波长。例如音频信号 ： 频率 f = 20kHz，光速 v =3×108 m/s。则波长l 远距离输的电线路、电视机的天线等电路不满足集总假设条件。 “集总”意味着把元器件的电场和磁场分开，电场只与电容器件有关；磁场只与电感器件有关；两种场之间不存在相互作用。本书讨论的电路元件都是集总参数元件或称集总元件。 §1―5 电阻元件 在一定的条件下，电阻器、灯泡、电炉等电器件的模型就是一个二端线性电阻元件。在任何时刻，它两端的电压和通过它的电流关系都服从欧姆定律。 R 为元件的电阻，是一个正实常数。 单位：u用 V，i用A时， R为 W 。 令 G