第一章 电路的基本概念和基本定律课件.ppt

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1、第一章电路的基本概念与基本定律主要内容：1、电路的数学模型；2、电压和电流的参考方向；3、基尔霍夫定律；4、电路的独立电源；5、电功率6、电路的工作状态。一、电路与电路模型电路是电流流通的路径；它是由电器元件或电工设备按一定方式组合起来的。3负载1电源2中间环节1.电路的作用与组成1)电能的传输与转换电路的作用2)传递与处理信号发电机升压变压器输电线降压变压器电灯电动机放大器话筒扬声器其它形式的能量电能电能其它形式的能量连接电源和负载，传输、分配电能信号源负载话筒把声音（信息）电信号扬声器把电信号声音（信息）负载电源中间环节发电机升压

2、变压器输电线降压变压器电灯电动机放大器话筒扬声器信号源负载电源和信号源的电压或电流称为激励，它推动电路的工作。激励由激励在电路中产生的电压和电流称为响应。电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨论与的关系电路的组成响应电流磁场储存磁场能量（可逆）L2.电路模型实际的电路元件或器件其电磁性质是很复杂的例如：一个白炽灯在有电流通过时–C+u电压电场储存电场能量（可逆）Ci灯丝电阻会消耗电能而发热、发光。表现为电阻性。但是：RLC为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看成理想电路元件。

3、iiR电源负载连接导线电路实体SER电路模型用理想电路元件组成的电路，称为实际电路的电路模型。开关理想电路元件理想电源元件理想无源元件理想电压源理想电流源电阻R电感L电容C二、电路的基本物理量及其参考方向1.电流及其参考方向电荷的定向移动形成电流。单位时间内通过导体截面的电荷量，叫做电流强度，简称电流。随时间变化的电流称为时变电流，用小写字母i表示。不随时间变化的电流称为直流，用大写字母I表示。电流的单位是安培（A）。但是在实际中，很难确定电流的实际方向。为了对电路进行分析和计算，必须事先选定电流的参考正方向，并使用参考正方向进行计算和分析，当

4、结果为正时，说明参考正方向与实际方向相同，反之说明参考正方向与实际方向相反。电流的实际方向是：正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。参考正方向是可以任意选取的。参考正方向可以用箭头表示，也可以用双下标字母表示。如iab表示从a点流向b点的电流。2.电压及其参考方向电压的实际方向：由高电位端指向低电位端电压的参考方向：任意假定电压参考方向，进行分析和计算与实际方向相同为正值，相反为负值例如：E=3V，若假定电压的参考方向为上“+”下“–”，则U=3V或UAB=3V反之，若假定电压的参考方向为上“–”下“+”，则U=–3V或UAB=–3V电压的参考

5、方向除用+、–极性和双下标表示外，还可用箭头表示。电流的参考方向则用箭头和双下标表示。三、电路元件的伏安特性电阻元件、电感元件与电容元件都是组成电路模型的理想元件。电阻元件：消耗电能电感元件：通过电流要产生磁场而储存磁场能量电容元件：加上电压要产生电场而储存电场能量耗能元件储能元件本节讨论不同参数的元件中电压与电流的一般关系及能量的转换问题。1、电阻元件iR+–uRi2dt=uidti=uRu=iR或∫0T2、电感元件eddt

6、e

7、=若感应电动势的参考方向与磁通的参考方向符合右螺旋定则，则ddte=当通过线圈的磁通发生变化时，线圈中要产生

8、感应电动势，其大小等于磁通的变化率，即：单位：e—伏(V)t—秒(S)—韦伯(Wb)当的正值增加，即ddt>0，e为负值，即其实际方向与参考方向相反。当的正值减小，即ddt<0，e为正值，即其实际方向与参考方向相同。i=N=LiL=i（安）A韦伯（Wb）亨利（H）若电路的某一部分只具有储存磁场能量的性质称它为理想电感元件。若L为大于零的常数则称为线性电感N电感磁链+–u线圈的电感与线圈的尺寸匝数及介质的导磁性能等有关。一密绕的长线圈L=SN2lS—横截面积(m2)l—长度(m)N—匝数(Wb)—磁导率(H/m)符号Lp=u

9、i=LidtdiWL=12Li2e=dtdu=Ldtdi=Ldtdi瞬时功率电压电流关系P>0,L把电能转换为磁场能，吸收功率。P<0，L把磁场能转换为电能，放出功率。储存的磁场能在直流稳态时，电感相当于短路。L为储能元件=Liu+e=0∫–1Ludt=i=t∫–1Ludt+0∫01Ludtt=i0+01Ludtt∫iu+–e+–LiuCqqC=qu（伏）V库仑（C）法拉（F）若电路的某一部分只具有储存电场能量的性质时，称它为理想电容元件。若C为大于零的常数,则称为线性电容。3、电容元件电容器的电容与极板的尺寸及其间介质的介电常数有关。

10、C=SdS—极板面积(m2)d—板间距离(m)—介电常数(F/m)符号CiC=qu=Cdtdup=ui=CudtduWc=12Cu2uCi=dtd