电路教学课件：第一章 电路模型和电路定律

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1、绪论绪论教材：电路（第五版邱关源）、电路习题解析教材：电路（第五版邱关源）、电路习题解析课程内容：课程内容：直流电阻电路、动态电路、交流稳态电路直流电阻电路、动态电路、交流稳态电路上课形式：上课形式：讲课、自学、课堂练习、随堂笔记和练习讲课、自学、课堂练习、随堂笔记和练习作业要求：作业要求：抄题、画电路图、每周一交作业。抄题、画电路图、每周一交作业。（课代表）成绩评定：成绩评定：考试成绩考试成绩80%+平时平时20%（平时：课堂练习、作业、出勤）第一章第一章 电路模型和电路定律（电路模型和电路定律（7）3$1.1 电路和电路模型电路和电路模型一、电路（一、电路（工程实际电路）例1.电力系统的工

2、作结构框图发电机升压变压器降压变压器电动机、电炉等输电线例2.扩音机系统结构图话筒放大电路扬声器w电路作用：能量传输和能量转换；信号处理w电路组成：电源、信号源，中间环节，负载（用电设备）w这里给出两个概念：w 激励：激励：电源和信号源w 响应：响应：电路中产生的电流和电压二、电路模型二、电路模型用理想电路元件或其组合取代实际电路元器件和设备所得理想电路。三、常用的理想电路元件及其电气图形符号三、常用的理想电路元件及其电气图形符号 电 阻（R）电容（C）电感（L）电压源（Us)电流源（Is）受控源，开关注：本课程讨论的对象不是实际的电路，而是实际电路的电路模型。实际电路抽象成电路模型的例子灯泡

3、USRRSUSR或$1-2 电流和电压的参考方向（电流和电压的参考方向（9）8一、电路分析中的几个重要的物理量：一、电路分析中的几个重要的物理量：电量（电量（Q，q）电荷的数量。单位：库仑、库、电荷的数量。单位：库仑、库、C电流（电流（I，i）单位时间流过的电量。单位：安培、单位时间流过的电量。单位：安培、安、安、A电能量（电能量（W）电荷流过元件，元件吸收的能量。电荷流过元件，元件吸收的能量。单位：焦单位：焦、J 电压（电压（U，u）电位差。单位电荷从一点移到另一电位差。单位电荷从一点移到另一点所吸收的能量点所吸收的能量电功率（电功率（P，p）单位时间吸收的能量。单位：瓦单位时间吸收的能量。

4、单位：瓦特、瓦、特、瓦、W电路分析中，电路分析中，i,u ,p是最常见的三个物理量是最常见的三个物理量二、电流、电压的二、电流、电压的 参考方向参考方向电流参考方向：人为假定的电流方向。电压的参考方向：人为假定的电压极性方向。1、电流的参考方向：、电流的参考方向：I02、电压参考方向、电压参考方向：I0U0 吸收功率吸收功率p0 发出功率发出功率p0,则Us作为负载,吸收能量+-USI2.P=UsI 为 产生电功率，若P0,则Us作为电源工作,释放能量。二二、电流源电流源 支路电流为某一恒定值或函数，与端电压无关IsIsUiI=Is27I+u -Is外外电电路路1、直流理想电流源、直流理想电流

5、源2、理想电流源伏安特性、理想电流源伏安特性 3、实际直流电流源、实际直流电流源伏安特性：伏安特性：I=Is-U/R0R0IsIIUIsIsR028+U-外外电电路路电流源两个重要特性：电流源两个重要特性：30对外电路而言，以对外电路而言，以上两组电路等效上两组电路等效 N1的等效网络不是理想电流源。电流源的功率电流源的功率:1.P=IsU 为吸收电功率，若P0 则Is作为负载工作。2.P=IsU 为产生电功率，若P0 则Is作为电源工作。-U +ISIS+U -习题：第习题：第26 页页 1-4（a,d,e)1-6 33$1-7 受控电源（受控电源（18）34实际电路中的受控现象：实际电路中

6、的受控现象：bcII三极管IbIcIf+-U他励直流发电机fIrU 一、受控源一、受控源非独立电源，其大小受电路中其非独立电源，其大小受电路中其它支路电压或电流控制它支路电压或电流控制二、分类二、分类(根据控制量不同分为四类根据控制量不同分为四类）(见18)12uu特性方程电压控制电压源（VCVS）：+-u1+-u2u112iru 特性方程电流控制电压源（CCVS）：i1+-u2ri112ugi 特性方程电压控制电流源（VCCS）：+-u1gu1i212ii特性方程电流控制电流源（CCCS）：i1i2i1is5+u1-2i+u2-例例 1 已知已知u2=0.5 u1,iS=2A,求求 iu1=

7、10Vu2=5Vi=2.5A习题1-9 请问图示电路中受控源是否可看作电阻，并求a,b端的等效电阻受控源端口电压U,端口电流0.2U,等效电阻:52.0 UURCS42052055/20abR图(a)图(b)I受控源端口电压-5I,端口电流I,等效电阻:负电阻）(55IIReq5105-abR$1-8 基尔霍夫定律（基尔霍夫定律（20）12354123支路支路b=5 节点节点 n=3 回路回路L=640一、支路、节点、回路一、支路、节点、回路支路支路组成电路的每组成电路的每 一个两端元件一个两端元件节点节点支路的连接点支路的连接点回路回路由支路构成的闭合路径由支路构成的闭合路径二、二、基尔霍夫

8、电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）根据根据KCL：i1-i2+i3=0即即 i1+i3=i2i1i2i3例例1-10-141w任一节点上总的流入电流的任一节点上总的流入电流的“代数和代数和”为为零零w节点上总的流入的电流恒等于流出的电流节点上总的流入的电流恒等于流出的电流例例1-10-2 三式相加：三式相加：i1+i2+i3=0结论：对于包围结论：对于包围n个节点的闭合个节点的闭合面，面，KCL定律一样成立定律一样成立(如图如图)练习练习1-1242i1i2i3i4i6i5根据根据KCL：节点节点1：i1-i4-i5=0节点节点2：i2+i4-i6=0节点节点3:i3+i6+i5=0例例1-

9、10-4 求求 I、I 、I”10A5AII”2AI根据根据KCL：节点节点1 I=10-5=5A节点节点2 I”=10-2=8A节点节点3 I=5-I”=5-8=-3A节点节点443三、基尔霍夫电压定律（三、基尔霍夫电压定律（KVL）例例1-10-5+u1 -+u2 -+u3 -ab根据根据KVL：U1+U2-U3=0即即 U1+U2=U3=Uab44w沿任一回路，所有支路电压沿任一回路，所有支路电压“代数和代数和”恒为恒为零零回路中元件电压降总和等于元件回路中元件电压降总和等于元件“电压升电压升”总总和和任意二个节点间的电压有唯一值，与路径无关任意二个节点间的电压有唯一值，与路径无关例例

10、1 求：求：U解一：根据解一：根据KVL：设闭合回路设闭合回路45+8V-+5V-+U -+20V-ab5+U+8-20=0U=7V解二：解二：根据两节点电压有唯一值，设根据两节点电压有唯一值，设a、b Uab=5+U+8=20例例2已知：已知：U1=U3=1V，U2=4V，U4=U5=2V，求：求：Ux（22页）+u2 -+u4 -+u3 -+ux -+u1 -+U6 -+u5 -123根据根据KVL：461：-U1+U2+U6-U3=02：-U6+U4+U5-Ux=0 解出解出Ux=6V若取外围大回路若取外围大回路一个方程可求出一个方程可求出Ux47例例1：已知已知R1=1，R2=2，R3

11、=3，Us1=3V，Us2=1V，求，求R1两端的电压两端的电压U1根据根据KVL：U1=0.82V设有关设有关I、U参考方向参考方向-U1+U2+Us2=0U3+U1-Us1=0+uS1 -+u1 -+us2 -R1 R2 R3 12I2I3I1+U3 -+U2 -KCL：I1+I2-I3=00 0R RU UR RU UR RU U3 33 32 22 21 11 1几个几个KCL和和KVL的综合实例：的综合实例：例例2 求求Us和受控源功率和受控源功率446 6.0 00 02 2V V 0 0.1 10 0.9 98 8I I)(I II IU U根根据据K KV VL L：S S 6

12、I+U-+Us-5+4.9v-0.98I0.1 6 4 4.8 8W W0 0.9 98 8I IU U(3 3)P P(发发出出）1 1A AI I 5 54 4.9 90 0.9 98 8I I(1 1)4 4.8 89 98 8V V0 0.1 10 0.9 98 8I I)(I I4 4.9 9(2 2)U Ui1+Us-+U1 -+3U1 -491 1V V9 91 10 0 R Ri iU Us sU U1 11 11 11 11 11 12 22 23 3U UR Ri iR Ri i练习练习1-18 已知已知 Us=10V，i1=2A，R1=4.5,R2=1,求求i2R1i2R

13、2A63 39 9i i2 2根据根据KVL：习题1-11我国自葛洲坝至上海的高压直流输电线示意图如图所示，输电线对地耐压每根为500kv,导线允许电流为1kA,每根导线电阻为27（全长1088km）。试问：当首端输出电压UL为1000kv时，可传输多少功率到上海？传输效率是多少？当U1=1000kv（最大输出）R（导线）=27*2=54U2=U1-IR=946KVP1=U1*I=109WP2=U2*I=946MW传输效率：%6.94%10012PP结论：结论：求解电阻电路中的求解电阻电路中的 I，U，其实，其实就是根据就是根据KCL，KVL、VCR列方程组，然后求解方程组。列方程组，然后求解

14、方程组。对复杂电路直接列方程组求解可能很困对复杂电路直接列方程组求解可能很困难，要用后面介绍的由难，要用后面介绍的由KVL、KCL推推出的各种具体的分析方法出的各种具体的分析方法 51习题：习题：1-5(a,c)1-7(a,c)1-8（a,c)1-20思考题思考题一、求图示电路中的未知电流。一、求图示电路中的未知电流。二、二、图示电路，求图示电路，求uab 图题图题1-4三、三、求图示电路中电压求图示电路中电压U1、U2和电流和电流I，1A+U1-2A112+10V 10V -I+U2 -I=1-10/2-2=-6AU1=10+1=11VU2=10-2=8V四、求图示电路受控电压源功率四、求图示电路受控电压源功率5A13+10V 10V -I+2I 2I -2I+3I=1 0 I=2AU受控受控=2*I=4VI受控受控=I+5-2I=3AP=12W（吸收）（吸收）