第1章 电路及其分析方法《电工与电子技术》教学课件
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理想电源元件：表示各种将其它形式的能量转 变成电能的元件。
注意： 不同的实际电路元件，在一定条件 下可用同一模型表示；
同一实际电路元件在不同的应用 条件下，其模型可以有不同的形式
例
三.集总参数电路
集总条件 d
d 元件尺寸
元件工作的电磁波长
满足集总条件的元件构成的电路，称为集总参 数电路。
注 集总参数电路中u、i可以是时间的
函数，但与空间坐标无关
1.1.2 电流与电压及其参考方向
一. 电流 (current) 1. 定义
i(t) dq dt
单位：A（安培）、mA、A
1mA=10-3A，1 A=10-6A
直流电流 I ，交流电流 i
2. 实际方向 规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。
上篇 电工技术
第1章 电路及其分析方法
1.1 电路的基本物理量 1.2 电路元件 1.3 基尔霍夫定律 1.4 电路中电位的计算 1.5 电路的两种基本分析方法 1.6 线性电路的两个重要定理 1.7 电路的暂态分析
1.1 电路的基本物理量
1.1.1 电路与电路模型
一. 实际电路
1. 定义:（P1）
u
A
B
• 用正负极性表示
A
B
+
u
• 用双下标表示
A
uAB
B
3. 参考方向与实际方向的关系 若电压、电流参考方向与实际方向相同，则 u>0, i>0 ; 若电压、电流参考方向与实际方向 相反，则u<0, i<0。
例1 根据参考方向与电压、电流的正负判断实际 方向。
i 参考方向
i 参考方向
A
BA
实际方向
二. 电压、电动势
1. 电压
定义:
u dw dq
单位：V（伏特）、KV、mV
直流电压U ，交流电压u
规定电压的实际方向由高电位指向低电位。 2. 电动势
定义:（P3）
直流电动势E ，交流电动势e 规定电动势的实际方向由电源负极（低电位） 指向电源正极（高电位）。
三. 电压和电流的参考方向 (reference direction) 如图：元件中电流或电压的实际方向有两种可 能:
+
u p = ui 表示元件吸收的功率
i
-
p>0 吸收正功率 (实际吸收），是负载。 p<0 吸收负功率 (实际发出)，是电源。 （2）u, i 取非关联参考方向
-
u p = ui 表示元件发出的功率
i
+ p>0 发出正功率 (实际发出)，是电源。
p<0 发出负功率 (实际吸收)，是负载。
例3
+ U1－
P4 U4I2 (4) 1 4W（发出） P5 U5I3 7 (1) 7W（发出）
P6 U6I3 (3) (1) 3W（吸收）
注意 对一完整的电路，发出的功率＝消耗的功率
1.2.1 电阻元件 一.电阻元件
1.2 电路元件
1.定义
对电流呈现阻力的元件。
单位： (欧)
2.伏安特性曲线
2. 组成:电源、负载、中间环节。
10BASE-T wall plate
开关
灯泡
电 池
导线
3. 作用: a 能量的传输与转换； 电力电路 b 传递和处理信号。 电子电路
4. 共性：建立在同一电路理论基础上
二. 电路模型 (circuit model)
开关
10BASE-T wall plate
灯泡
1
I1 + －
+ U6 －
6
+
2 U2 U4 4
－+
U5 5
－
I2
I3
3
+ U3 －
求图示电路中各方框所代表的元件消耗或产生的功率。
已知： U1=1V, U2= -3V, U3 =8V, U4= -4V, U5 =7V, U6= -3V，I1=2A, I2=1A, I3= -1A
解：
P1 U1I1 1 2 2W（发出） P2 U2I1 (3) 2 6W（发出） P3 U3I1 8 2 16W（吸收）
实际方向
A
B
实际方向
A
B
1. 参考方向的规定
电压和 电流的参考方向是任意指定的。 2. 参考方向的表示 （1）电流参考方向的两种表示：
• 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。
i
A
B
• 用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A 指向B。
A
iAB
B
（2）电压参考方向的三种表示方式：
• 用箭头表示
单位： S(西门子)
1.2.2 电感电路 1. 线性电感元件
(1) 磁链（磁通链） N匝密绕的线圈， N
(2) 线性电感元件
Li
2. 电感元件的电压电流关系
i B ( ) eL
i
+
ຫໍສະໝຸດ Baidu
_
u
eL L
_
+
假设电流i与eL取非关联参考方向
由法拉第电磁感应定律
d
eL dt
L di dt
KVL： u eL 0
答： A 电压、电流参考方向非关联； B 电压、电流参考方向关联。
注意
(1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方 向。
(2) 参考方向一经选定，在计算过程中不得任 意改变。
(3)参考方向不同时，其表达式相差一负号， 但实际方向不变。
1.1.3 电功率
一.电功率 p ui 单位：W (瓦)
二.电路元件吸收或发出功率的判断 （1）u, i 取关联参考方向
u
i
二.线性电阻元件 1.定义
任何时刻端电压与其电流成正比的电阻元件。
R
2.电路符号
u
3.伏安特性曲线
i
4.功率
p ui i 2 R u2 0 R
电阻元件总是消耗功率的。
三.欧姆定律
u、i 取关联参考方向
R
i
+
u
-
Ru i
u、i 取非关联参考方向
R
i
-
u
+
Ru i
定义电导 G 1 i Ru
i>0
实际方向B
i<0
参考方向
+
U
–
参考方向
+
U
–
+ 实际方向
U >0
实际方向 +
U <0
4.关联参考方向
元件或支路的电压和电流采用相同的参考方 向称之为关联参考方向。反之，称为非关联 参考方向。
i
i
+
u
-
关联参考方向
-
u
+
非关联参考方向
例2
i
＋
AU B
－
电压电流参考方向如图中所标， 问：对A、B两部分电路电压电 流参考方向是否关联？
电
Rs
池
Us
导线
电路图
RL
1. 电路模型：反映实际电路元件的主要电磁性 质的理想电路元件及其组合。
2. 理想电路元件：具有某种确定的电磁性能 的理想元件。
3. 几种基本的理想电路元件：
理想电阻元件：表示消耗电能的元件。
理想电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量 的元件。 理想电容元件：表示产生电场，储存电场能量 的元件。
di u eL L dt
(u,i关联)
若u,i 非关联，则 u L di dt
1.2.3 电容电路 1. 线性电容元件
注意： 不同的实际电路元件，在一定条件 下可用同一模型表示；
同一实际电路元件在不同的应用 条件下，其模型可以有不同的形式
例
三.集总参数电路
集总条件 d
d 元件尺寸
元件工作的电磁波长
满足集总条件的元件构成的电路，称为集总参 数电路。
注 集总参数电路中u、i可以是时间的
函数，但与空间坐标无关
1.1.2 电流与电压及其参考方向
一. 电流 (current) 1. 定义
i(t) dq dt
单位：A（安培）、mA、A
1mA=10-3A，1 A=10-6A
直流电流 I ，交流电流 i
2. 实际方向 规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。
上篇 电工技术
第1章 电路及其分析方法
1.1 电路的基本物理量 1.2 电路元件 1.3 基尔霍夫定律 1.4 电路中电位的计算 1.5 电路的两种基本分析方法 1.6 线性电路的两个重要定理 1.7 电路的暂态分析
1.1 电路的基本物理量
1.1.1 电路与电路模型
一. 实际电路
1. 定义:（P1）
u
A
B
• 用正负极性表示
A
B
+
u
• 用双下标表示
A
uAB
B
3. 参考方向与实际方向的关系 若电压、电流参考方向与实际方向相同，则 u>0, i>0 ; 若电压、电流参考方向与实际方向 相反，则u<0, i<0。
例1 根据参考方向与电压、电流的正负判断实际 方向。
i 参考方向
i 参考方向
A
BA
实际方向
二. 电压、电动势
1. 电压
定义:
u dw dq
单位：V（伏特）、KV、mV
直流电压U ，交流电压u
规定电压的实际方向由高电位指向低电位。 2. 电动势
定义:（P3）
直流电动势E ，交流电动势e 规定电动势的实际方向由电源负极（低电位） 指向电源正极（高电位）。
三. 电压和电流的参考方向 (reference direction) 如图：元件中电流或电压的实际方向有两种可 能:
+
u p = ui 表示元件吸收的功率
i
-
p>0 吸收正功率 (实际吸收），是负载。 p<0 吸收负功率 (实际发出)，是电源。 （2）u, i 取非关联参考方向
-
u p = ui 表示元件发出的功率
i
+ p>0 发出正功率 (实际发出)，是电源。
p<0 发出负功率 (实际吸收)，是负载。
例3
+ U1－
P4 U4I2 (4) 1 4W（发出） P5 U5I3 7 (1) 7W（发出）
P6 U6I3 (3) (1) 3W（吸收）
注意 对一完整的电路，发出的功率＝消耗的功率
1.2.1 电阻元件 一.电阻元件
1.2 电路元件
1.定义
对电流呈现阻力的元件。
单位： (欧)
2.伏安特性曲线
2. 组成:电源、负载、中间环节。
10BASE-T wall plate
开关
灯泡
电 池
导线
3. 作用: a 能量的传输与转换； 电力电路 b 传递和处理信号。 电子电路
4. 共性：建立在同一电路理论基础上
二. 电路模型 (circuit model)
开关
10BASE-T wall plate
灯泡
1
I1 + －
+ U6 －
6
+
2 U2 U4 4
－+
U5 5
－
I2
I3
3
+ U3 －
求图示电路中各方框所代表的元件消耗或产生的功率。
已知： U1=1V, U2= -3V, U3 =8V, U4= -4V, U5 =7V, U6= -3V，I1=2A, I2=1A, I3= -1A
解：
P1 U1I1 1 2 2W（发出） P2 U2I1 (3) 2 6W（发出） P3 U3I1 8 2 16W（吸收）
实际方向
A
B
实际方向
A
B
1. 参考方向的规定
电压和 电流的参考方向是任意指定的。 2. 参考方向的表示 （1）电流参考方向的两种表示：
• 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。
i
A
B
• 用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A 指向B。
A
iAB
B
（2）电压参考方向的三种表示方式：
• 用箭头表示
单位： S(西门子)
1.2.2 电感电路 1. 线性电感元件
(1) 磁链（磁通链） N匝密绕的线圈， N
(2) 线性电感元件
Li
2. 电感元件的电压电流关系
i B ( ) eL
i
+
ຫໍສະໝຸດ Baidu
_
u
eL L
_
+
假设电流i与eL取非关联参考方向
由法拉第电磁感应定律
d
eL dt
L di dt
KVL： u eL 0
答： A 电压、电流参考方向非关联； B 电压、电流参考方向关联。
注意
(1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方 向。
(2) 参考方向一经选定，在计算过程中不得任 意改变。
(3)参考方向不同时，其表达式相差一负号， 但实际方向不变。
1.1.3 电功率
一.电功率 p ui 单位：W (瓦)
二.电路元件吸收或发出功率的判断 （1）u, i 取关联参考方向
u
i
二.线性电阻元件 1.定义
任何时刻端电压与其电流成正比的电阻元件。
R
2.电路符号
u
3.伏安特性曲线
i
4.功率
p ui i 2 R u2 0 R
电阻元件总是消耗功率的。
三.欧姆定律
u、i 取关联参考方向
R
i
+
u
-
Ru i
u、i 取非关联参考方向
R
i
-
u
+
Ru i
定义电导 G 1 i Ru
i>0
实际方向B
i<0
参考方向
+
U
–
参考方向
+
U
–
+ 实际方向
U >0
实际方向 +
U <0
4.关联参考方向
元件或支路的电压和电流采用相同的参考方 向称之为关联参考方向。反之，称为非关联 参考方向。
i
i
+
u
-
关联参考方向
-
u
+
非关联参考方向
例2
i
＋
AU B
－
电压电流参考方向如图中所标， 问：对A、B两部分电路电压电 流参考方向是否关联？
电
Rs
池
Us
导线
电路图
RL
1. 电路模型：反映实际电路元件的主要电磁性 质的理想电路元件及其组合。
2. 理想电路元件：具有某种确定的电磁性能 的理想元件。
3. 几种基本的理想电路元件：
理想电阻元件：表示消耗电能的元件。
理想电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量 的元件。 理想电容元件：表示产生电场，储存电场能量 的元件。
di u eL L dt
(u,i关联)
若u,i 非关联，则 u L di dt
1.2.3 电容电路 1. 线性电容元件