电工与电子技术前两章复习.ppt

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1、下一页 总目录 章目录 返回 上一页 反映实际电路部件的主要电磁性质的理想电路 元件及其组合。 电路模型 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。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 注意： 在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 是代数量 . 若 I = 5A， 则电流从 a 流向 b； 若 I = 5A，则电流从 b 流向 a 。 a b R I a b R U + 若 U = 5V，则电压的实际方向从 a 指向 b； 若 U= 5V

2、，则电压的实际方向从 b 指向 a 。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 元件或支路的 u， i 采用 一致 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。 关联参考方向 非关联参考方向 i + - + - i u u 电压电流的 关联参考方向 习惯取法：负载取关联参考方向、电源取非关联参考方向 问题 ：参考方向不同会不会使得结果不同呢？ 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 u, i 取 关联参考方向 P=ui 表 示元件吸收的功率 P0 吸收正功率 (实际吸收 ) P0 发出正功率 (实际发出 ) P0, 电容吸收功率 ，电容充电 。 p 0， 电感吸收功率。 p0，

3、 电感发出功率。 电感的储能 )(21 2 tLiW L 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 电路符号 1.理想电压源 定义 i + _ 其两端电压总能保持定值或一定 的时间函数，其值与流过它的电 流 i 无关的元件叫理想电压源。 Su 电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关； 与流经它的电流方向、大小无关。 通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。 电压源不能短路！ 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 其输出电流总能保持定值或一定的 时间函数，其值与它的两端电压 u 无关的元件叫理想电流源。 电路符号 2.理想电流源 定义 u + _ 电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无关。 S

4、i 电流源两端的电压由电源及外电路共同决定。 电流源不能开路！ 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 U1 + _ U1 U2 I2 (a)VCVS + - + - I1 (b)CCVS + _ U1=0 U2 I2 I1 + - + - 四种理想受控电源的模型 (c) VCCS gU1 U1 U2 I2 + - + - (d) CCCS I1 U1=0 U2 I2 I1 + - + - 电 压 控 制 电 压 源 电 流 控 制 电 压 源 电 压 控 制 电 流 源 电 流 控 制 电 流 源 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 受控源与独立源的比较 独立源电压 (或电流 )由电源本身决

5、定 ， 与电 路中其它电压 、 电流无关 ， 而受控源电压 (或 电流 )由控制量决定 。 独立源在电路中起 “ 激励 ” 作用 ， 在电路中产 生电压 、 电流 ， 而受控源是反映电路中某处的 电压或电流对另一处的 电压或电流 的控制关系 ， 在电路中不能作为 “ 激励 ” 。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 1.6 基尔霍夫定律 分析电路的基本依据 两类约束 2. 拓扑约束 连接方式方面的约束 1. 元件约束 元件性质的约束（ VCR） 基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电压定律 比如 欧姆定律 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 1.6.1 基尔霍夫电流定律 (KCL定律 ) 1定律内容

6、 入 = 出 或者 = 0 （代数和） 在任一时刻，对于任一结点，此结点所关联的所 有支路电流的 代数和 为零。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 KCL是电荷守恒和电流连续性原理在电路中 任意结点处的反映； KCL是对结点处支路电流加的约束，与支路 上接的是什么元件无关，与电路是线性还是 非线性无关； KCL方程是按电流参考方向列写的，与电 流实际方向无关。在方程中一般取流出为 正，流入为负。 明确 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 KCL可以推广应用于包围部分电路的任一假 设的闭合面（广义结点）。 2 KCL推广 I =? 例 : 广义结点 I = 0 I A IB IC = 0

7、A B C IA IB IC 2 + _ + _ I 5 1 1 5 6V 12V 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 在任一瞬间，沿任一回路绕行一周，回路中各支路 电压的代数和恒等于零。 即： U = 0 1.6.2 基尔霍夫电压定律（ KVL定律 ) 标定各元件电压参考方向 。 选定回路绕行方向 ， 顺时针或逆时针 。 支路电压的参考方向与回路的绕行方向一致 ， 该电压在 和式中取 ， 否则取 。 在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路绕行一周，电 位升之和等于电位降之和。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 KVL的实质反映了电路遵从能量守恒定律 ; KVL是对回路中的支路电压加的约

8、束，与回路 各支路上接的是什么元件无关，与电路是线性 还是非线性无关； KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际 方向无关。 KVL也适用于电路中任一假想的回路（不完全回路）。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 4. KCL、 KVL小结 ： KCL是对支路电流的线性约束 ， KVL是对 回 路电压的线性约束 。 KCL、 KVL与组成支路的元件性质及参数无关 。 KCL表明在每一节点上电荷是守恒的； KVL是 能量守恒 的具体体现 (电压与路径无关 )。 KCL、 KVL只适用于集总参数的电路 。 利用 KCL、 KVL时 ， 应对电路的结点与支路编 号 ， 并指定有关回路的绕行方向

9、， 同时为支路 电压 、 电流选择参考方向 ， 一般二者取关联参 考方向 。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 线性电路 : 由时不变线性无源元件 、 线性受控源和独 立电源组成的电路 ,称为时不变线性电路 ,简称线 性电路 。 线性电阻电路： 仅由电源、 线性受控源 和线性电阻构 成的电路 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 线性电阻电路的一般分析方法 普遍性：对任何线性电路都适用。 线性电路的一般分析法就是根据 KCL、 KVL及 元件电压和电流关系列方程、解方程。根据列方程 时所选变量的不同可分为支路电流法、回路电流法 和结点电压法等。 元件的电压、电流关系（元件的 VCR）。 电

10、路的连接关系 KCL， KVL定律。 方法的基础 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 二端电路（一端口）等效的概念 两个二端电路，端口具有相同的电压、电流 关系 ,则称它们是等效的电路。 对外等效 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 电阻的串联和并联 等效 u + _ Re q i + _ R1 R n + _ u k i + _ u1 + _ un u Rk k 1 knk1eq RRRRRR n k 等效 + u _ i Req in i R1 R2 Rk Rn + u i1 i2 ik _ k n k kneq GGGGGG 1 21 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 总

11、目录 章目录 返回 上一页 1. 电压源的串联： uS = uS1 + uS2 + . + u Sn 代数和 + uS1 + uS2 + uSn 1 2 + uS 1 2 2. 电流源的并联： iS1 iS2 iSn 1 2 iS 1 2 iS = iS1 + iS2 + + i Sn 代数和 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 两种电源模型之间的 等效变换 由图 a： U = US IRS 由图 b： U = ISRS IRS I RL R S + US U + 图 a 等效变换条件 : US = ISRS S S R UI S RL RS U RS U IS I + 图 b 下一页 总目

12、录 章目录 返回 上一页 利用电源等效变换求解电流 I 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 支路电流法 1. 支路电流法 2. 独立方程的列写 以各支路电流为未知量列写 电路方程分析电路的方法。 从电路的 n个结点中任意选择 n-1个结点列写 KCL方程 选择独立回路列写 b-(n-1)个 KVL方程。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 支路电流法的一般步骤： 标定各支路电流（电压）的参考方向； 选定 (n1)个结点 ，列写其 KCL方程； 选定 b(n1)个独立回路，指定回路绕行方 向，结合 KVL和支路方程列写； 求解上述方程，得到 b个支路电流； 进一步计算支路电压和进行其它分析。

13、 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 试求各支路电流 。 b a I2 I3 42V + I1 12 6 7A 3 c d I1= 2A， I2= 3A， I3=6A 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 结点电压法 以结点电压为未知量列写 KCL方程 。 各支路 电流 、 电压可用结点电压表示 ， 所以求出结点电 压后 ， 便可方便地得到各支路电压 、 电流 。 结点电压：其它结点与参考点的电位差即为结点电 压，方向为从独立结点指向参考结点。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 结点法的一般步骤： (1)选定参考结点，标定 n-1个独立结点； (2)

14、对 n-1个独立结点 ， 以结点电压为未知量 ， 列 写其 KCL方程； (3)求解上述方程，得到 n-1个结点电压； (5)其它分析。 (4)通过 结点电压求各支路电流； 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 G11un1+G12un2+ G1,n-1un,n-1=iSn1 G21un1+G22un2+ G2,n-1un,n-1=iSn2 Gn-1,1un1+Gn-1,2un2+ Gn-1,nun,n-1=iSn,n-1 Gii 自电导 ， 总为正 。 iSni 流入结点 i的所有电源电流的代数和 。 Gij = Gji互电导 ， 结 点 i与 结 点 j之间所有支路电 导之和 ， 总为 负

15、 。 结点法标准形式的方程： 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 列写结点电压方程 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 利用结点电压法求电流 I 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 叠加定理 叠加定理： 在 线性电路 中 ， 任一支路 电流 (或电压 )都是电路中 各个 独立电源 单独作用 时 ， 在该支路产生的电流 (或电 压 )的 代数和 。 独立电源不作 用（值为零） 电压源 （ us=0) 短路 电流源 (is=0) 开路 + uS is 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 实际中 ， 常常碰到只需研究

16、某一支路的电压 、 电流或功率的问题 。 对所研究的支路来说 ， 电路的 其余部分就成为一个有源二端网络 ， 可等效变换为 较简单的含源支路 (电压源与电阻串联或电流源与 电阻并联支路 ), 使分析和计算简化 。 戴维宁定理 和诺顿定理正是给出了等效含源支路及其计算方法 。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 + _ E R0 a b 电压源与电阻串联 （戴维宁定理） 电流源与电阻的并联 （诺顿定理） a b 有源 二端 网络 a b IS R0 有源二端网络可 等效为一个实际 电源模型 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 总目录 章目录 返回

17、 上一页 试求电流 I1 。 解法 1：用支路电流法 对回路 ： 解得 ： I1 = 1. 4 A 2I1 I2 +2I1 = 10 2I 1 + _ 10V I1 + 3A 2 1 I2 a 对结点 a： -I 1-I2 3 =0 解法 2：用叠加原理 2I1 + _ 10V I1 + 2 1 2I1 + _ I1 3A 2 1 电压源作用： 2I1+ I1 +2I1 = 10 I1 = 2A 电流源作用： 对大回路 ： 2I1 +(3 I1)1+2I1= 0 I1= 0.6A I1 = I1 +I1= 2 0.6=1. 4A 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 求端口 U 与 I 的关系 2k 10V 500I + _ U + _ + - I 1k 1k 10V 0.5I + _ U I + _ 对含有受控电源支路的电路，把受控源 看作独立电源列方程。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 总目录 章目录 返回 上一页