电路分析 第一章 基尔霍夫定律和电阻元件综述

下 页
单位 方向
A（安培）、 kA、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A 1 A=10-6A
规定正电荷的运动方向为电流的实际方向 元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:
实际方向

A A 问题

B
实际方向
B
对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时， 电流的实际方向往往很难事先判断。
Fra Baidu bibliotek
结论
c
U bc b c 3 0 3 V
电路中电位参考点可任意选择；参考点一经 选定，电路中各点的电位值就唯一确定；当选择 不同的电位参考点时，电路中各点电位值将改变， 但任意两点间电压保持不变。
返 回 上 页 下 页
问题
复杂电路或交变电路中，两点间电压的实际方向 往往不易判别，给实际电路问题的分析计算带来 困难。
第一章
1.1 1.2
电路模型和电路定律
电路和电路模型 电路变量
1.3
1.4 1.5
基尔霍夫定律
电阻电路的元件 简单电阻电路分析
重点
1. 电压、电流的参考方向
2. 电阻元件和电源元件的特性 3. 基尔霍夫定律
1.1
1. 实际电路 功能 a
电路和电路模型
由电工设备和电气器件按预期 目的连接构成的电流的通路。
返 回 上 页 下 页
参考方向 任意假定一个正电荷运动的方 向即为电流的参考方向。 i A 参考方向
表明
B
电流(代数量) 大小 方向(正负）
电流的参考方向与实际方向的关系： i A 参考方向 实际方向 B A i
参考方向 实际方向 B
i>0
i<0
返 回 上 页 下 页
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 参考方向 B
实际电压方向
电位真正降低的方向。
单位
V (伏)、kV、mV、V
返 回 上 页 下 页
例
a
b
已知：4C正电荷由a点均匀移动至 b点电场力做功8J，由b点移动 到c点电场力做功为12J， ①若以b点为参考点，求a、b、c 点的电位和电压Uab、U bc;
c
解
(1)
b 0
②若以c点为参考点，再求以上各 值。
电压(降)的参考方向 参考方向 U 实际方向
+
–
+
假设高电位指向低电 位的方向。 参考方向 U – 实际方向
+
–
–
+
上 页 下 页
U >0
U<0
返 回
电压参考方向的三种表示方式： (1) 用箭头表示
U
(2)
用正负极性表示 +
U
(3) 用双下标表示 A
UAB
B
返 回 上 页 下 页
关联参考方向
用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指向B。 A
iAB
B
返 回
上 页
下 页
1.2.2
电压的参考方向
电位
电压
单位正电荷q 从电路中一点移至参考 点（＝0）时电场力做功的大小。 单位正电荷 q 从电路中一点移至另 一点时电场力做功（W）的大小。
电压U
dw(t ) u (t ) dq
注意
①5种基本理想电路元件有三个特征：
（a）只有两个端子； （b）可以用电压或电流按数学方式描述；
（c）不能被分解为其他元件。
返 回 上 页 下 页
注意
② 具有相同的主要电磁性能的实际电路部件， 在 一定条件下可用同一电路模型表示；
③ 同一实际电路部件在不同的应用条件下，其电 路模型可以有不同的形式。
线性电路：电路中所有元件都是线性元件（元件 参数与其电流和电压无关为线性元件。）。 非线性电路：电路中含有非线性元件。 时变电路：元件参数随时间变化。 时不变电路：元件参数与时间无关。
返 回 上 页 下 页
1.2
1.2.1 1.2.2 1.2.3
电路变量
电流 电压 功率
返 回
上 页
下 页
1.2.1
电 池 导线 电路模型
Rs
RL
Us
用理想元件的组合取代实际电路元器件
和设备所得理想电路。
理想电路元件
具有严格数学定义用来模拟某一电 磁现象的元件。
返 回 上 页 下 页
5种基本的理想电路元件：
电阻元件：表示消耗电能的元件 电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件 电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件 电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成电能的元件。
Wab 8 a 2V q 4 U bc b c 0 (3) 3 V Wcb Wbc 12 c 3 V q q 4
返 回 上 页 下 页
U ab a b 2 0 2 V
解
(2)
c 0
a
b
Wac 8 12 a 5V q 4 Wbc 12 b 3V q 4 U ab a b 5 3 2 V
例
电感线圈的电路模型
返 回
上 页
下 页
3.集总参数电路 集总元件 集总条件 注
由集总元件构成的电路
假定发生的电磁过程都集中在元件内 部进行
d
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。
返 回
上 页
下 页
4.电路分类
{ { {
集总参数电路：电路尺寸远小于电路工作时电磁 波的波长。 非集总参数电路：电路尺寸与电路工作时电磁波 的波长可以比拟。
(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，必须在图中相应位置标注 (包 括方向和符号），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。
电流
电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁 链、能量、电功率等。在线性电路分析中人们主要 关心的物理量是电流、电压和功率。
电流的参考方向
电流 电流强度 带电粒子有规则的定向运动 单位时间内通过导体横截面的电荷量
Δq dq i (t ) lim Δt 0 Δt dt
def
返 回
上 页
元件或支路的u，i 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
返 回
+
上 页
下 页
例 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关联否？
i
＋
A
答：A 电压、电流参考方向非关联；
U
B
B 电压、电流参考方向关联。
－
注
能量的传输、分配与转换；
b
共性
信息的传递与处理。
建立在同一电路理论基础上
激励：电源和信号源 响应： 电路中产生的电流和电压
返 回 上 页 下 页
例1.电力系统
升压
变压器 输电线
发电机
降压
变压器
电动机、
电炉等
例2.扩音机系统
话筒
放大电路
扬声器
返 回
上 页
下 页
2. 电路模型
电路图 开关
灯泡
10BASE-T wall plate