第02讲电路及其物理量.ppt

电路分析电子教案 授课班级： 授课教师： 第2章 基本概念 2.1 电路及其物理量 2.2 基尔霍夫定律 2.3 电阻元件 2.4 电源元件 2.5 储能元件 第2章 基本概念 第2章 电路的基本概念 2．1 电路及其物理量 2．1．1 电路模型 为了分析研究实际电气装置的需要和方便，常采用模型化的方法，即用抽象的理想元件及其组合近似地代替实际的器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。 具有严格数学定义用来模拟某一电磁现象的元件，称为理想元件。常用理想元件有：电阻、电感、电容、电压源、电流源、受控源。 用理想元件的组合取代实际电路元器件和设备所得的理想电路，称为模型电路。通常所说的电路分析，就是对由理想元件组成的模型电路进行分析。 下图是一个最简单的实际电路。它由3部分组成：（1）是提供电能的能源，简称电源； （2）是用电装置，统称其为负载，它将电能转换为其他形式的能量； （3）是连接电源与负载传输电能的金属导线，简称导线。电源、负载、连接导线是任何实际电路都不可缺少的3个组成部分。 S 1 2 图2—1 一个最简单的实际电路 3 电路模型图——将实际电路中各个部件用其模型符号表示而画出的图形。 图2—2 一个最简单的电路模型图 在电路模型图中，一个或若干个二端元件的串联组合称为支路。支路的显著特点就是支路中各元件通过同一个电流，其电流与端电压称为支路电流与支路电压。 电路元件的连接点统称节点，两个元件的连接点称为简单节点，其上没有电流分流。三个或三个以上元件的连接点称为主节点，这里会产生电流分流情况。主节点一般简称节点。 电路中的任意闭合路径称为回路。在平面图中不能再分的回路，即内部不含支路的回路称为网孔。 2．1．2 电流与电压 （1）电流 电路中带电粒子的规则移动形成电流。带电粒子简称为电荷，导电物质分子失去电子带正电荷，得到电子带负电荷。 将单位时间内通过某导体横截面积的电量称为电流强度，简称为电流，用i表示，即： 其中，q为电量，是所带电荷的多少，在国际单位制中用库仑（C）表示，且1库仑为6.24×1018个电子所带的电量。t为时间，在国际单位制中用秒（s）表示。i为电流在国际单位制中用安培（A）表示。 在中国，习惯上规定正电荷运动的方向为电流的实际方向。若电流的数值和方向均不随时间变化，则称为恒定电流或直流；若电流的数值和方向随时间变化，则称为时变电流或交变电流，简称交流。 为了研究电路的方便，人们引入了参考方向的概念。电流的参考方向是任意规定的，可用箭头直接指明，也可以用双下标表示。并且规定：若电流的实际方向与参考方向一致，电流为正值；若电流的实际方向与参考方向相反，电流为负值。 图2—3 （a） 图2—3 （b） 例如图2—3（a），正电荷是从A点经过某元件向B点流动的，若如图规定电流的参考方向为i，则i0、iAB0、iBA0，且有i= iAB = -iBA成立。 （2）电压 电路中单位电荷由A点移动到B点时所获得或失去的能量，就称为电压，用u表示，即： 其中，w为电荷获得或失去的能量，在国际单位制中用焦耳（J）表示。q为电量，单位为库仑（C）。电压在国际单位制中用伏特（V）表示。 若正电荷由A点移动到B点时获得能量，则B点为高电位，即正极，用 “+” 表示；若正电荷由A点移动到B点时失去能量，则B点为低电位，即负极，用 “-” 表示。 另一方面，电压也可以定义为导体中磁通的变化率。（参见课本） 电压即电路中两点之间的电位差。在电路中，电压的实际方向为高电位指向低电位。为了研究方便，人为假设电压的正负极性，引入电压参考方向（参考极性）的概念。电压的实际方向与参考方向一致，电压取正值；电压的实际方向与参考方向相反，电压取负值。 在如图2—3（b）中，正电荷在某元件的左端，负电荷在右端，若图中规定电压的参考极性为v，则v0、vAB0、vBA0，且有v= vAB= -vBA成立。 关联参考方向与非关联参考方向： 若电流方向是从电压的正极指向负极，则称二者为关联参考方向；若电流方向是从电压的负极指向正极，则称二者为非关联参考方向。 2．1．3 功率与能量 功率是量度电路中能量转换速率的一个物理量，在电路中，某一元件或某部分支路在单位时间内所吸收或释放的能量被称为功率。即：