[物理]1-电路的基本概念和基尔霍夫定律.ppt

第一章 电路的基本概念和基尔霍夫定律 本章目录 1-1 实际电路和电路模型 1-2 电流和电压的参考方向 1-3 功率 1-4 电路元件 1-5 基尔霍夫定律 本章要求 重点 1、理解电压与电流参考方向的意义； 2、掌握功率平衡定理； 3、理解几种元件的基本概念； 4、掌握基尔霍夫定律。 难点 1、验证功率平衡的方法 1-1 实际电路和电路模型 实际电路和电路模型 理想元件：组成电路模型的最小单元，具有某种确定的电磁性质的假想元件，并有精确的数学定义。 1-2电流和电压的参考方向 符号的书写 一、电路基本物理量的实际方向 二、电路基本物理量的参考方向 (1) 参考方向： 任意指定 (2) 参考方向的表示方法: (3)关联与非关联方向 关联：同一个元件上的电压与电流的参考方向相同。 非关联：同一个元件上的电压与电流的参考方向不同。 (4)参考方向与实际方向的关系 在参考方向选定后,电压或电流值才有正负之分。 实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值； 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。 例题1 1-3 功率 一、功 率 定义——单位时间内能量的变化。 二、电源与负载的判别 (2) 根据 U、I 的参考方向判别 U、I关联时， P=UI表示吸收功率。 P ? 0，确实在吸收功率，是负载； P ? 0，实际在发出功率，是电源。 例题2 三、功率平衡定理 一个完整的电路，功率总是平衡的。 吸收的功率总是等于发出的功率。 方法一：分别计算P吸和P发，则有 方法二：所有元件都计算P吸，则有 1-4 电路元件 一、线性电阻元件 定义：在任意时刻的电压和电流总可以由u - i平面上的一条过原点的直线来描述的二端元件。 文字符号：R 图形符号： 单位：欧姆Ω 欧姆定律 欧姆公式的通用形式 R的功率 二、线性电容元件 定义——在任意时刻，电量和电压总可以由q -u平面上的一条过原点的直线来描述的二端元件。 文字符号：C 图形符号： 单位：法拉 F C的库伏特性曲线 C的伏安关系（VCR） C的功率与能量 功率： 几点说明 电容为储能元件，并不消耗电能； 电容为动态元件，其电压电流为积分关系； 电流为有限值时，电压不能跃变； 电容元件隔直通交，通高阻低。 三、线性电感元件 定义——在任意时刻，电压和电流之间的关系总可以由自感磁通链-电流（?-i）平面上的一条过原点的直线所决定，则此二端元件称为电感元件。 文字符号：L 图形符号： 单位：亨利 H L的韦安特性曲线 L的伏安关系（VCR） L的功率与能量 几点说明 电感为储能元件，并不消耗电能; 电感为动态元件，其电压电流为微分关系; 电电压为有限值时，电流不能跃变; 电感元件隔交通直，通低阻高 四、独立电压源 定义：端电压为定值或为一定的时间函数，与流过的电流无关，即流过的电流是任意的(与所接负载有关）。 文字符号：Us us 图形符号： 单位：伏特 V 伏安特性曲线 电压源为一种理想模型。 与电压源并联的元件，其端电压为电压源的值。 五、独立电流源 定义：端电流为定值或为一定的时间函数，与两端的电压无关，即两端的电压是任意的。 文字符号：Is is 图形符号： 单位：安培 A 伏安特性曲线 电流源为一种理想模型。 与电流源串联的元件，流过其的电流为电流源的值。 例题:Us=10V, Is=5A,验证下图电路是否功率平衡。 六、受控源 定义：受控电压源（电流源）的电压（电流）受同一电路的其他支路的电压或电流控制。 分类： 受控电压源： 受控电流源： 受控电压源 受控电流源 1-5 基尔霍夫定律 Kirchhoff’s Law： KCL——Kirchhoff’s Current Law KVL——Kirchhoff’s Voltage Law 一、几个术语 支路(branch)：电路中的每一个二端元件为一条支路； 节点(node)：电路中各支路的连接点； 回路(loop)：电路中的任一闭合路径； 网孔(mesh)：内部不另含支路的回路。 例如： 二、KCL——基尔霍夫电流定律 KCL方程 第二种描述： KCL方程 KCL的几点说明 对支路电流约束，与支路元件特性无关； 用参考方向列写方程； KCL定律可推广到任意闭合面（广义节点、高斯面）； KCL定律的依据：电流的连续性。 广义节点的KCL定律 三、KVL——基尔霍夫电压定律 KVL方程 第二种描述： KVL方程 KVL的几点说明 对电路支路电压进行约束，与元件特性无关； 根据选定的绕行方向（顺/逆时针方向）用参考方向列写方程； 由KVL定律可知，任何两点间的电压与路径无关； 基氏电压定律也适合开口电路。 基氏电压定律也适合开口电路： 四、基尔霍夫电路方程的独立性 KC