电路分析的电子教案.ppt
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1、1,电路分析基础(第三版)主编 付玉明 副主编 陈 晓,2,第一章 电路的基本概念和定律,3,第一章 电路的基本概念和定律,4,【本章重点】,支路上电流(电压)的参考方向及电流、电压间关联参考方向的概念。基尔霍夫电流、电压定律及其运用于电 路的分析计算。理解理想电压源、理想电流源的伏安特 性,以及它们与实际电源两种模型的区别。受控源和理想运算放大器的特性,求解含受控源的电路。运用等效概念和方法来化简和求解电路。电阻的 形连接与 连接的等效变换。,5,【本章难点】,电阻的Y形连接与连接的等效变换。受控源和理想运算放大器的特性,求 解含受控源的电路。,6,1.1 电路和电路模型,1.1.1 电路及
2、其功能,实际电气装置种类繁多,如自动控制设备,卫星接收设备,邮电通信设备等;实际电路的几何尺寸也相差甚大,如电力系统或通信系统可能跨越省界、国界甚至是洲际的,但集成电路的芯片有的则小如指甲。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。,7,1.1.2 实际电路的组成,下图1-1是我们日常生活中的手电筒电路,就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;,图 1-1 手电筒电路,(3)是连接电源与负载传输电
3、能的金属导线,简称导线。电源、负载和连接导线是任何实际电路都不可缺少的3个组成部分。,8,1.1.3 电 路 模 型,实际电路中使用着电气元、器件,如电阻器、电容器、灯泡、晶体管、变压器等。在电路中将这些元、器件用理想的模型符号表示。如图1-2。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。如图1-3。,图1-2 电阻元件、电压源的模型符号,9,1.2 电流和电压的参考方向,1.2.1 电流及其参考方向 电流在电场作用下,电荷有规则的移动形成电流,用u表示。电流的单位是安培。电流的实际方向规定为正电荷运动的方向。电流的参考方向假定正电荷运动的方向。用符号i(t)表示电流强度。其定
4、义是单位时间内通过导体横截面的电量。电流强度简称电流,即:,10,1.2.2 电压及其参考方向,电压即电路中两点之间的电位差。用u表示。即 电压的实际方向电位真正降低的方向。电压的参考方向即为假设的电位降低的方向。,11,1.2.3 电压、电流的关联参考方向,关联参考方向指电流是从电压的“+”极 流 向“-”极。非关联参考方向电流从电压的“”极 流 向“+”极。,图1-4 u、i关联参考方向,图1-u、i非关联参考方向,12,1.3 电 功 率,电功率:即电场力做功的速率,用p表示。电功率的计算:当电流与电压为关联参考方向时,一段电路(或元件)吸收的功率为:p=ui 或 P=UI当电流与电压为
5、非关联参考方向时 p=-ui 或 P=-UI 由于电压和电流均为代数量,显然功率也是代数量,二端电路是否真正吸收功率,还要看计算结果p的正负而定,当功率为正值,表示确为吸收功率;反之为负值实为提供功率。,13,1.4 电 阻 元 件,即电阻值不随其上的电压u、电流 i 和时间t 变化的电阻,叫线性非时变电阻。显然,线性、非时变电阻的伏安特性曲线是一条经过坐标原点的直线。如图1-6(b)所示,电阻值可由曲线的斜率来确定。,图-6线性非时变电阻模型及伏安特性,1.4.1 线性非时变电阻,14,1.4.2 电阻元件上消耗的功率与能量,1.R吸收的功率为:,对于正电阻来说,吸收的功率总是大于或等于零。
6、,2.设在to-t区间R 吸收的能量为w(t)、它等于从 t0-t 对它吸收的功率作积分。即:,上式中是为了区别积分上限t 而新设的一个表示时间的变量。,15,1.5 电压源和电流源,1.5.1 电压源 不论外部电路如何变化,其两端电压总能保持定值或一定的时间函数的电源定义为理想电压源,简称电压源。,它有两个基本性质:1、其端电压是定值或是一定的时间函数,与流过的电流无关。2、电压源的电压是由它本身决定的,流过它的电流则是任意的。电压源的伏安特性曲线是平行于 i 轴其值为 uS(t)的直线。如图1-7所示.,图 1 7 电压源伏安特性曲线,16,1.5.2 电 流 源,不论外部电路如何,其输出
7、电流总能保持定值或一定的时间函数的电源,定义为理想电流源,简称电流源。,它有两个基本性质:1、它输出的电流是定值或一定的时间函数,与其两端的电压无关。2、其电流是由它本身确定的,它两端的电压则是任意的。电流源的伏安特性曲线是平行于u 轴其值为 i S(t)的直线,如图1-8所示。,图 1-8 电流源伏安特性曲线,17,1.6 基尔霍夫定律,1.6.1 基尔霍夫电流定律(kCL),图1-9 说明KCL,其基本内容是:对于集总电路的任一节点,在任一时刻流入该节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。例如对图1-9所示电路a点,有 i1=i2+i3+i4 或 i1-i2-i3-i4=0,18,1.6.
8、2 基尔霍夫电压定律(KVL),KVL的基本内容是:对于任何集总电路中的任一回路,在任一瞬间,沿回路的各支路电压的代数和为零。,图1-10 电路中的一个回路,如图1-10,从a点开始按顺时针方向(也可按逆时针方向)绕行一周,有:u1-u2-u3+u4=0 当绕行方向与电压参考方向一致(从正极到负极),电压为正,反之为负。,19,1.7 受控源与运算放大器,受控源也是一种电源,它表示电路中某处的电压或电流受其他支路电压或电流的控制。1.7.1 四种形式的受控源:1 受电压控制的电压源,即VCVS.2 受电流控制的电压源,即CCVS.3 受压流控制的电流源,即VCCS.4 受电流控制的电流源,即C
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