电工学行小帅第1章节.电路的基本分析方法.ppt

普通高等教育“十一五”规划教材 电 工 学 主编：行小帅 参编：张清泉 杨培林 李 竹 曳永芳 主审：段新文 蒋天发 机 械 工 业 出 版 社 第一章 电路分析基础 1.1 电路的组成与模型 1.2 电路的基本物理量 1.3 基尔霍夫定律 1.4 电路的一般分析方法 1.5 电路的等效变换 1.6 电路定理 1.7 惠斯登电桥问题的讨论 1.8 用Multitisim7对电路进行分析 本章要求 1) 要求正确理解电路中的基本物理量，如电流、电压、电动势、电位、电功率与电能等。 2) 掌握电路的基本定律和基本定理。电路中基本定律是指基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律；电路中的基本定理是指叠加定理、替代定理、戴维宁定理和诺顿定理，要正确理解和正确运用电路的基本定律和基本定理分析电路。 3) 电路的一般分析方法和电路的等效变换是本章的重点。正确使用支路电流法、网孔电流法、节点电压法，正确理解和运用电路的等效变换。同一个问题，可用不同的方法，求解的结果应该是相同的。 4）了解惠斯通电桥问题的讨论。 5) 熟悉Multisim7软件，能对电路进行仿真分析。 1.1 电路的组成与模型 1.1.1电路的组成 电路就是电流流通的路径。它是由若干电气器件按一定的方式连接起来的电流的通路。 按电路的功能分类,可分为两类： 实现能量的输送和转换； 实现信号的传递和处理。 （1）实现能量的输送和转换； 1.1.2电路模型 1.2 电路中的基本物理量 1.2.1电流及其正方向 电流就是电荷的定向移动。习惯上把正电荷移动的正方向规定为电流的实际方向。 电流大小是指单位时间内通过横截面积的电荷量。 直流:大小和方向均不随时间改变的电流叫恒定电流．简称直流，用I表示，如图1-3a。 交流电：大小和方向随时间变化，则称为时变电流。最常见的时变电流就是正弦电流，其强度用符号i表示，如图1-3b 直流电 ：假设在时间t内通过导体的横截面的电荷量为q，用大写字母I表示直流电流，则直流电流的表示式为： 交流电 ：设在极短的时间内通过导体横截面的电量为dq，用符号 表示交流电流，则交流电流表示式为 在国际单位制中，电流的单位是安培(A)。当1秒(s)内通过导体横截面的电荷量为1库 仑(C)时，则电流为1安培(A)，常用的电流单位还有千安(kA)、毫安(mA)、微安(μA ),它们的关系是： 1kA = 103A 1A = 103mA = 106μA 电流的正方向和实际方向 在分析电路时，可事先任意假定某一方向为电流的正方向，并用箭头标出，根据假定的电流方向进行计算，若求得电流是正值，即I ＞0，则说明电流的实际方向与选定的电流正方向一致；若求得电流为负值，即I＜0，则说明电流的实际方向与选定的正方向相反。 1.2.2电压及其正方向 电压： 在一段电路中，正电荷由于受到电场力的作用而移动形成电流，电场力推动电荷作功，从而把电能转变成其他形式的能。为了衡量电场力对电荷作功的能力，我们引入电压这一物理量。直流电压用U表示．交流电压用符号u表示。 在国际单位制中，电压的单位是伏特(V)。当电场力把1库仑(C)的电荷量从一点移到另一点所作的功为1焦耳(J)时，则该两点间的电压为l伏特(V)。常用 电压单位有千伏(kV)，毫伏(mV)和 微伏()，它们的关系是： 电流和电压的正方向，两点说明： 1) 电流和电压的正方向可以任意选定。但一经选定，那么在电路分析和计算过程中，则不应改变。 2) 一般来说，同一段电路的电流和电压的参考方向可以各自指定．不必强求一致。但在分析电路时，为方便起见，常将电流和电压二者的正方向指定为相关联的正方向，即把同一元件的电流的正方向与电压正方向选为一致，电流从电压的正极流向负极如图1-7所示 1.2.3 电位 1.2.4电动势 通常规定电动势的实际方向是由电源的负极经电源内部指向正极的方向，所以电动势的实际方向为电位升高的方向，这一点刚好与电压相反 小结 电路基本物理量的实际方向 1.2. 4电功率 电功率是表示电场力作功快慢的物理量， 电场力在单位时间内所作的功叫电功率， 用符号P表示，即 而 W=qU=IUt,所以 1.3 基尔霍夫定律 它是由德国物理学家基尔霍夫于1847年提出。该定律适用于直流电路、交流电路，对于含