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(一)电工基础电子教案
(一)主编主编司秀斌司秀斌制作制作司秀斌司秀斌2009年年3月月跳转到第一页学习要点学习要点nn电流、电压参考方向及功率计算电流、电压参考方向及功率计算nn常用电路元件的伏安特性常用电路元件的伏安特性nn基尔霍夫定律基尔霍夫定律nn支路电流法与节点电压法支路电流法与节点电压法nn叠加定理与戴维南定理叠加定理与戴维南定理nn电路等效概念及其应用电路等效概念及其应用nn分析电路过渡过程的三要素法分析电路过渡过程的三要素法第第1章章电路分析方法电路分析方法跳转到第一页第第1章章电路分析方法电路分析方法nn1.1电路基本物理量电路基本物理量nn1.2电路基本元件电路基本元件nn1.3基尔霍夫定律基尔霍夫定律nn1.4电路分析方法电路分析方法nn1.5叠加定理叠加定理nn1.6电路过渡过程分析电路过渡过程分析跳转到第一页电路分析的主要任务电路分析的主要任务在于解得电路物理量,在于解得电路物理量,其中最基本的电路物理量就是电流、电压和其中最基本的电路物理量就是电流、电压和功率。
功率。
1.1电路基本物理量电路基本物理量电路的定义:
电流的通路称为电路电路的定义:
电流的通路称为电路电路的主要功能:
电路的主要功能:
n一:
进行能量的转换、传输和分配。
一:
进行能量的转换、传输和分配。
n二:
实现信号的传递、存储和处理。
二:
实现信号的传递、存储和处理。
电路的组成:
电源、连接导线、控制装置和电路的组成:
电源、连接导线、控制装置和负载组成。
负载组成。
跳转到第一页1.1.1电流电流电荷的定向移动形成电流。
电荷的定向移动形成电流。
电流的大小用电流的大小用电流强度电流强度表示,简称电流。
表示,简称电流。
电流强度:
单位时间内通过导体截面的电荷量。
电流强度:
单位时间内通过导体截面的电荷量。
大写大写I表示直流电流表示直流电流小写小写i表示电流的一般符号表示电流的一般符号跳转到第一页正电荷运动方向规定为正电荷运动方向规定为电流的实际方向电流的实际方向。
电流的方向用一个箭头表示。
电流的方向用一个箭头表示。
任意假设的电流方向称为任意假设的电流方向称为电流的参考方向电流的参考方向。
如果求出的电流值为正,说明参考方向如果求出的电流值为正,说明参考方向与实际方向一致,否则说明参考方向与实际与实际方向一致,否则说明参考方向与实际方向相反。
方向相反。
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(二)电工基础电子教案
(二)主编主编司秀斌司秀斌制作制作司秀斌司秀斌2009年年3月月跳转到第一页1.1.2电压、电位和电动势电压、电位和电动势电路中电路中aa、bb点两点间的点两点间的电压电压定义为单位正定义为单位正电荷由电荷由aa点移至点移至bb点电场力所做的功。
点电场力所做的功。
电路中某点的电路中某点的电位电位定义为单位正电荷由该定义为单位正电荷由该点移至参考点电场力所做的功。
点移至参考点电场力所做的功。
电路中电路中aa、bb点两点间的电压等于点两点间的电压等于aa、bb两点两点的电位差的电位差。
跳转到第一页电压的实际方向电压的实际方向规定由电位高处指向电位低处。
规定由电位高处指向电位低处。
与电流方向的处理方法类似,与电流方向的处理方法类似,可任选一方向为可任选一方向为电压的参考方向电压的参考方向例:
例:
当当ua=3Vub=2V时时u1=1V最后求得的最后求得的u为正值,说明电压的实际为正值,说明电压的实际方向方向与参考与参考方向方向一致,否则说明两者相反。
一致,否则说明两者相反。
u2=1V跳转到第一页对一个元件,电流参考方向和电压参考对一个元件,电流参考方向和电压参考方向可以相互独立地任意确定,但为了方便方向可以相互独立地任意确定,但为了方便起见,常常将其取为一致,称起见,常常将其取为一致,称关联方向关联方向;如;如不一致,称不一致,称非关联方向非关联方向。
如果采用关联方向,在标示时标出一种即如果采用关联方向,在标示时标出一种即可。
如果采用非关联方向,则必须全部标示。
可。
如果采用非关联方向,则必须全部标示。
跳转到第一页电动势是衡量外力即非静电力做功能力电动势是衡量外力即非静电力做功能力的物理量。
外力克服电场力把单位正电荷从的物理量。
外力克服电场力把单位正电荷从电源的负极搬运到正极所做的功,称为电源的负极搬运到正极所做的功,称为电源电源的电动势的电动势。
电动势的实际方向与电压实际方向相反,电动势的实际方向与电压实际方向相反,规定为由负极指向正极。
规定为由负极指向正极。
跳转到第一页电工基础电子教案(三)电工基础电子教案(三)主编主编司秀斌司秀斌制作制作司秀斌司秀斌2009年年3月月跳转到第一页1.1.3电功率电功率电场力在单位时间内所做的功称为电场力在单位时间内所做的功称为电功率电功率,简称功率。
简称功率。
功率与电流、电压的关系:
功率与电流、电压的关系:
关联方向时:
关联方向时:
p=ui非关联方向时:
非关联方向时:
p=uip0时吸收功率,时吸收功率,p0时放出功率。
时放出功率。
跳转到第一页例例:
求图示各元件的功率:
求图示各元件的功率.(a)关联方向,关联方向,P=UI=52=10W,P0,吸收吸收10W功率。
功率。
(b)关联方向,关联方向,P=UI=5
(2)=10W,P0,吸收吸收10W功率。
功率。
跳转到第一页1.2电路基本元件电路基本元件常见的电路元件有电阻元件、电容常见的电路元件有电阻元件、电容元件、电感元件、电压源、电流源。
元件、电感元件、电压源、电流源。
电路元件在电路中的作用或者说它电路元件在电路中的作用或者说它的性质是用其端钮的电压、电流关系即的性质是用其端钮的电压、电流关系即伏安关系伏安关系(VAR)来决定的。
来决定的。
跳转到第一页1.2.1无源元件无源元件伏安关系(欧姆定律):
伏安关系(欧姆定律):
关联方向时:
关联方向时:
u=Ri非关联方向时:
非关联方向时:
u=Ri1电阻元件电阻元件符号:
符号:
功率:
功率:
电阻元件是一种消耗电能的元件。
电阻元件是一种消耗电能的元件。
跳转到第一页伏安关系:
伏安关系:
2电感元件电感元件符号:
符号:
电电感感元元件件是是一一种种能能够够贮贮存存磁磁场场能能量量的的元元件,是实际电感器的理想化模型。
件,是实际电感器的理想化模型。
称为电感元件的电感,单位是亨利()。
称为电感元件的电感,单位是亨利()。
只有电感上的电流变化时,电只有电感上的电流变化时,电感两端才有电压。
在直流电路感两端才有电压。
在直流电路中,电感上即使有电流通过,中,电感上即使有电流通过,但,相当于短路。
但,相当于短路。
跳转到第一页3电容元件电容元件电电容容元元件件是是一一种种能能够够贮贮存存电电场场能能量量的的元元件,是实际电容器的理想化模型。
件,是实际电容器的理想化模型。
伏安关系:
伏安关系:
符号:
符号:
只有电容上的电压变化时,电只有电容上的电压变化时,电容两端才有电流。
在直流电路容两端才有电流。
在直流电路中,电容上即使有电压,但中,电容上即使有电压,但,相当于开路,即,相当于开路,即电容具电容具有有隔直作用隔直作用。
C称为电容元件的电容,单位是法拉(称为电容元件的电容,单位是法拉(F)。
)。
跳转到第一页电工基础电子教案(四)电工基础电子教案(四)主编主编司秀斌司秀斌制作制作司秀斌司秀斌2009年年3月月跳转到第一页1.2.2有源元件有源元件1电压源与电流源电压源与电流源
(1)伏安关系)伏安关系电压源:
电压源:
u=uS端电压为端电压为us,与流过电与流过电压源的电流无关,由电压源的电流无关,由电源本身确定,电流任意,源本身确定,电流任意,由外电路确定。
由外电路确定。
电流源电流源:
i=iS流过电流为流过电流为is,与电源与电源两端电压无关,由电两端电压无关,由电源本身确定,电压任源本身确定,电压任意,由外电路确定。
意,由外电路确定。
跳转到第一页
(2)特性曲线与符号)特性曲线与符号电压源电压源电流源电流源跳转到第一页2受控源受控源(11)概念)概念受控源的电压或电流受电路中另一受控源的电压或电流受电路中另一部分的电压或电流控制。
部分的电压或电流控制。
(22)分类及表示方法)分类及表示方法VCVS电压控制电压源VCCS电压控制电流源CCVS电流控制电压源CCCS电流控制电流源跳转到第一页VCVSi1=0u2=u1CCVSu1=0u2=ri1VCCSi1=0i2=gu1CCCSu1=0i2=i1跳转到第一页如采用关联方向:
如采用关联方向:
p=u1i1+u2i2=u2i2(33)受控源的功率)受控源的功率跳转到第一页电工基础电子教案(五)电工基础电子教案(五)主编主编司秀斌司秀斌制作制作司秀斌司秀斌2009年年3月月跳转到第一页1.3基尔霍夫定律基尔霍夫定律电路中通过同一电流的每个分支称为电路中通过同一电流的每个分支称为支路支路。
3条或条或3条以上支路的连接点称为条以上支路的连接点称为节点节点。
电路中任一闭合的路径称为电路中任一闭合的路径称为回路回路。
图示电路有图示电路有3条条支路,支路,2个节点,个节点,3个回路。
个回路。
跳转到第一页1.3.1基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)在任一瞬时,流入任一节点的电流之和必在任一瞬时,流入任一节点的电流之和必定等于从该节点流出的电流之和。
定等于从该节点流出的电流之和。
在任一瞬时,通过任一节点电流的代数和在任一瞬时,通过任一节点电流的代数和恒等于零。
恒等于零。
表述一表述一表述二表述二可假定流入节点的电流为正,流出节点可假定流入节点的电流为正,流出节点的电流为负;也可以作相反的假定。
的电流为负;也可以作相反的假定。
所有电流均为正。
所有电流均为正。
跳转到第一页KCL通常用于节点,但是对于包围通常用于节点,但是对于包围几个节点的闭合面也是适用的。
几个节点的闭合面也是适用的。
例:
列出下图中各节点的例:
列出下图中各节点的KCL方程方程解:
取流入为正解:
取流入为正以上三式相加:
以上三式相加:
i1i2i30节点节点ai1i4i60节点节点bi2i4i50节点节点ci3i5i60跳转到第一页1.3.2基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)表述一表述一表述二表述二在任一瞬时,在任一回路上的电位升在任一瞬时,在任一回路上的电位升之和等于电位降之和。
之和等于电位降之和。
在任一瞬时,沿任一回路电压的代数和在任一瞬时,沿任一回路电压的代数和恒等于零。
恒等于零。
电压参考方向与回路绕行方向一致时电压参考方向与回路绕行方向一致时取正号,相反时取负号。
取正号,相反时取负号。
所有电压均为正。
所有电压均为正。
跳转到第一页对于电阻电路,回路中电阻上电压降对于电阻电路,回路中电阻上电压降的代数和等于回路中的电压源电压的代数的代数和等于回路中的电压源电压的代数和。
和。
在运用上式时,电流参考方向与回路在运用上式时,电流参考方向与回路绕行方向一致时绕行方向一致时iR前取正号,相反时取负前取正号,相反时取负号;电压源电压方向与回路绕行方向一致号;电压源电压方向与回路绕行方向一致时时us前取负号,相反时取正号。
前取负号,相反时取正号。
跳转到第一页KVL通常用于通常用于闭合闭合回路,但回路,但也可推也可推广应用到任一不闭合的电路上广应用到任一不闭合的电路上。
例:
列出下图的例:
列出下图的KVL方程方程跳转到第一页电工基础电子教案(六)电工基础电子教案(六)主编主编司秀斌司秀斌制作制作司秀斌司秀斌2009年年3月月跳转到第一页1.4电路分析方法电路分析方法1.4.1电阻的串联及并联电阻的串联及并联具有相同电压电流关系(即伏安关系,具有相同电压电流关系(即伏安关系,简写为简写为VAR)的不同电路称为的不同电路称为等效电路等效电路,将某一电路用与其等效的电路替换的过程将某一电路用与其等效的电路替换的过程称为称为等效变换等效变换。
将电路进行适当的等效变。
将电路进行适当的等效变换,可以使电路的分析计算得到简化。
换,可以使电路的分析计算得到简化。
跳转到第一页1电阻的串联电阻的串联n个电阻串联可等效为一个
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