《电工电子技术》PPT课件

电工电子技术
第1章 直流电路
1.1 电路模型
开关
1.1.1 电路
电源
负载
1.1.2 电路模型
导线
1.实际电路 2.电路模型 由理想元件组成的
实际电路
iR
+
u
-
电路叫电路模型。
S
+
US
R
-
电路模型
1.2电路的基本物理量
1.2.1电流
定义：电荷有规则的流动。
定义式：
i dq dt
电流的方向：正电荷流动的方向。
R1i1-R2i2=uS1
对回路2
R2i2+R3i3=-uS3
得方程组
-i1-i2+i3=0 R1i1-R2i2=uS1 R2i2+R3i3=-uS3
可解得各支路电流i1、i2、i3
1.11 叠加定理
R1
i2
+
R2
us1
-
=is
R1
+
i2′
R2
+ R1
- us1
i2″ is
R2
1.12 戴维宁定理
-
i +
R0 u
-
a
+
U
R
-
b
RI=US-R0I
I US R R0
当R=0时，U=0，I=US／R0,称ab间短路。
当R=∞时I=0,U=US,称ab间开路。
1.8 基尔霍夫定律
1.8.1 支路、结点、回路
支路：电路中的每一
i1
ai3
条分支。 R1 结点：电路中三条或 +
i2
R2
+
R3
三条以上支路的连接点。
电压与电流为非关联参考方向时
u=-Ri
当 R u 是常数时，R是线性电阻，
i
这时有：
pu i r2iu2 G2u0
R
当 R u 不是常数时，R是非线性电阻，
i
1.6 电感元件、电容元件
1.6.1 电感元件
N
ΨL=NΦL
+
-
u
i
实际线圈
iL
+ u-
电感元件
ΨL
当磁通ΦL和磁链ΨL的参 考方向与电流i的参考方向之 间满足右手螺旋定则时，有式
a
i
R1
R2
+
+
R3
us1
us2
-
-
b
Ri
+ uoc
-
a i R3
b
+
R1
R2
+
+
us1
us2
-
-
-
R1 R2
第2章 正弦交流电路
+
-
US
R uab
-
-
b
b-
直流电源开路时电
电压与电动势关系
压与电动势关系
1.3 电流、电压的参考方向
1.3.1 电流的参考方向
iR
+
u
-
i＞0
(a)
iR
+
uHale Waihona Puke Baidu
-
i＜0 (b)
1.3.2 电压的参考方向
+u
-+
u
-
u＞0
(a)
u＜0 (b)
iR
+
u
-
关联参考方向
1.4 功率
能量对时间的变化率，称为功率。
定义式： p dW
dt
单位：W
如图，电阻吸收功率为：
iR
P=UI
+
u
-
电阻t时间内所消耗的电能： 关联参考方向
W=Pt 电阻吸收或发出功率的判断：
P=UI＞0,元件吸收功率
P=UI＜0,元件发出功率
iR
-
U
+
非关联参考方向
1.5电阻元件
电阻两端电压与流过的电流的关系：
电压与电流为关联参考方向时
u=Ri
可见，磁场能量WL随电流增加而增加。
1.6.2 电容元件
在图示电流电压方向下：
q=Cu
Cq u
i +q -q + C-
q
在关联参考方向下，有： i dq dt
把式q=Cu代入上式得：
0
u
线性电容的库 伏特性曲线
i C du dt
在关联参考方向下，从0到τ的时间内，元件 吸收的电能为：
W C 0 p d 0 u t iC d 0 u d d td u tC t0 u ( ( 0 ) ) u d 1 2 C u 2 () u
-
-
等效电阻： 支路电流：
R R1R2 R1 R2
i1
R2 i R1 R2
i2
R2 i R1 R2
i
+
u i1
R1 i2
R2
-
1.9 支路电流法
在右图中， 标出了各支路电
i1
a
i3
流方向和各回路
R1
i2
R3
的绕行方向，
+
1
R2 2
+
对a结点有：
us1
-
us3
-
-i1-i2+i3=0
b
对回路1
us1
-
- us2
b
1.8.3 基尔霍夫电压定律（KVL） 在电路中，任何时刻，沿任一闭合回路的所 有支路电压代数和恒等于零，即
u0
1.8.4 电阻的串联、并联
1.电阻的串联
根据基尔霍
i
夫电压定律 u =u1+u2+…+un =R1i+R2i+…+Rn
+
u1+- R1
u
-u2+
R2
i
+
uR
=（R1+R2+…+Rn)I
u-S -
i +
R0 u
-
is=us／R0
电流is的方向为由电压源的低电位指向高电 位，等效只对外电路等效。
证明：
i
u u s R 0i
i us u R0 R0
R0
+
u-S
可得：i
s
us R0
, R 0
R0
1.7.4 电路的短路和开路
在右图中有
U=US-R0I U=RI
+ iS
u
-
+ US
在直流电流源的 情况下，输出电流是 恒值，即：
U Us(t)
0
i
直流电压源 直流电压源的 伏安特性
i
is I
is(t)=I
0
u
在非关联参考方向下，p＞0,表示电流源输
出功率，p＜0，表示电流源吸收功率。
1.7.3 实际电源两种模型的等效变换
两种模型 的特点是：
电阻相同，电 流源电流为
i
+
R0
iS
+u
电流的单位:A
1.2.2 电压
反映电场力做功能力的物理量。
u ab
dW dq
方向：电位降低的方向
电位：电路中任一点与 参考点之间的电压
电路中两点间的电压为： U=Ua-Ub
1.2.3 电动势
a+
+
US -
R uab b-
电压的表示
定义式： e(t) dW
dq
电压与电动势的关系：
+
+
a
a+
E
U U=E
+Ri 式中： R1+R2+…+Rn -
R3
u+-n R4
-
电阻的串联
n
= Rk k 1
各串联电阻的电压与电阻值成正比
uk
Rki
Rk R
u
功率 pui (R1 R2 Rn)i2 Ri2
n个串联电阻吸收的总功率等于它们的等效
电阻吸收的功率。
2.电阻的并联
+
+
u i1
R1 i2
R2
in
Rn u i
R
0
i
ΨL=Li
线性电感的韦 安特性曲线
当电感元件两端电压和电流在关联参考方向 下时，根据楞次定律有：
u d L
dt
把ΨL=Li代入，得： u Ld d i dt
即：线性电感元件的电压与该时刻电流的变 化率成正比。
在关联参考方向下，从0到τ的时间内电感 元件所吸收的电能为：
W L 0 p d 0 ut iL d 0 Id d t d t iL tI I ( ( 0 ) )id 1 2 L t2 () i
1.7 电压源、电流源及其等效变换 1.7.1 电压源 特点：电压源两端电压us(t)为确定的时间函 数，与流过的电流无关。
当为直流电压源时，两端的电压不变，则： us(t)=U
直流电压源及其伏安特性：
1.7.2 电流源
u
特点：电流源电 压流is(t)是确定的时 间函数，与电流源两 端的电压无关。