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《电工电子学》第一章电路的基本概念与基本定律(课时).总结
1 1 1 1 R R1 R2 Rn
分流公式
+
i i1
R1
i2
R2
R2 i1 i R1 R2
R1 i2 i R1 R2
理想电流源的串联与并联:
IS1 IS2 IS3 IS
并联
IS= ISk
注意参考方向
IS= IS1+ IS2 - IS3
串联
电流相同的理想电流源才能串联,且每个恒流 源的端电压均由它本身及外电路共同决定。
想想
US
练练
在电路等效 的过程中,与理 想电流源相串联 的电压源不起作 用;与理想电压 源并联的电流源 不起作用。 is=is2-is1
KVL通常用于闭合回路,但也可推 广应用到任一不闭合的电路上。 例:列出下图的KVL方程
a + uab b - + us3 -
i1
+ us1 -
R1
i4
+ us2 -
i2
R2
uab us3 i3 R3 i2 R2 us 2 i1R1 us1
uab us3 i3 R3 i2 R2 us 2 i1R1 us1 0
导线 理想化 电源
I
电 池
灯 泡
+
_ 电源 E
R
U
理想化 元件
负载
今后我们分析的都是 电路模型,简称电路。
1-1电路中的物理量及其正方向
电路分析的主要任务在于分析求解电路物理 量,其中最基本的电路物理量就是电流、电 压和功率。
一、电流
电荷的定向移动形成电流。
电流的大小用电流强度表示,简称电流。
电流强度:单位时间内通过导体截面的电荷量。
欢迎学习
《电工电子学》课程
青海大学水电系电工教研室 编
学分:4
学时:64(48+16)
在高等工业学校非电专业的教学计划中,本课程是一门实践 性较强的技术基础课程。它的任务是使学生通过对本大纲规 定的全部教学内容的学习,获得电工和电子技术方面的技术 理论、基本知识和基本技能,为学习后续课程以及今后从事 工程技术工作打下必要的基础。
表述一 在任一瞬时,流入任一结点的电流之和必 定等于从该结点流出的电流之和。
i入 i出
所有电流的符号均取为正。
表述二 在任一瞬时,通过任一结点电流的代数和 恒等于零。
i 0
可假定流入结点的电流为正,流出结点 的电流为负;也可以作相反的假定。
KCL通常用于结点,但是对于包围 几个结点的闭合面也是适用的。
du i C dt
+ u
二、有源元件
1、电压源与电流源
(1)伏安关系 电压源:u=uS 电流源: i=iS
端电压为us,与流过电
压源的电流无关,由电
流过电流为is,与电源
两端电压无关,由电
源本身确定,电流任意
,由外电路确定。
源本身确定,电压任
意,由外电路确定。
(2)特性曲线与符号
电压源
u Us O t
IS
IS
? US
US US2 US1 IS2
?
IS
?
IS
IS1
2、实际电源模型及其等效变换
U Us I Ro + Us - + U - Is Ro I + U
- I Is (a)实际电源的伏安特性 (b)电压源串联内阻的模型 (c)电流源并联内阻的模型
0
实际电源的伏安特性
U U s IRo
( b)
I=- 2A + U =5V (c) -
P>0,吸收10W功率,负载性。
1-2电路元件
常见的电路元件有电阻元件、电容 元件、电感元件、电压源、电流源。 电路元件在电路中的作用或者说它
的性质是元件
1、电阻元件
电阻元件是一种消耗电能的元件。 伏安关系(欧姆定律): 关联方向时: u =Ri 功率: 非关联方向时: u =-Ri 符号:
i
R -
2
+ u
u p ui Ri R
2
2、电感元件
电感元件是一种能够贮存磁场能量的元 件,是实际电感器的理想化模型。 伏安关系:
di uL dt
di u L dt
符号:
i
L + u -
只有电感上的电流变化时,电 感两端才有电压。在直流电路 中,电感上即使有电流通过, 但u=0,相当于短路。
I3
Is
R5 R1 I1 R2
I
(接上页) Is
I3
R3 R4
R5
I R4 I1+I3
Is
R1//R2//R3
R5
I I1+I3 R4 R1//R2//R3
(接上页)
IS
Rd + I Ud
R5 R4 E4 + -
U d I1 I 3 R1 // R2 // R3 R d R1 // R2 // R3 U 4 I S R4
电流源
i Is O u
us + - U s + -
is
(4)恒压源和恒流源的串、并联 理想电压源的串联与并联:
+ US1_
-
º + US _ º I + 5V _
串联
US= USk
注意参考方向
US= US1- U S2
US2 + I + 5V _ + 5V _
并联
电压相同的电压 源才能并联,且 每个电源的电流 不确定。
例:求图示各元件的功率。
-
+ U =5V ( a) I=- 2A
(a)关联方向, P=UI=5×2=10W, P>0,吸收10W功率,负载性。
(b)关联方向, P=UI=5×(-2)=-10W,
+ U =5V
-
P<0,产生10W功率,电源性。 (c)非关联方向,
P=-UI=-5×(-2)=10W,
i3
R3
i5
1-4电路的两种基本分 析方法
一、电阻的串联及并联
具有相同电压电流关系(即伏安关系, 简写为VAR)的不同电路称为等效电路, 将某一电路用与其等效的电路替换的过程 称为等效变换。将电路进行适当的等效变 换,可以使电路的分析计算得到简化。
1、电阻的串联
+
i
R1 R2 Rn
u
+ u1 - + u2 - + un -
L称为电感元件的电感,单位是亨利(H)。
3、电容元件
电容元件是一种能够贮存电场能量的元 件,是实际电容器的理想化模型。 伏安关系: 符号:
i C -
只有电容上的电压变化时,电容 两端才有电流。在直流电路中, du i C 电容上即使有电压,但i=0, dt 相当于开路,即电容具有隔直流 的作用。(隔直通交) C称为电容元件的电容,单位是法拉(F)。
dq i dt
大写 I 表示直流电流 小写 i 表示电流的一般符号
电流的方向用一个箭头表示。 正电荷运动方向规定为电流的实际方向。 任意假设的电流方向称为电流的参考方向。
参考方向 a 实际方向 (a) i>0
i
b a
参考方向
i
b
实际方向 (b) i<0
如果求出的电流值为正,说明参考方向 与实际方向一致,否则说明参考方向与实际 方向相反。
本课程与大学物理紧密相连.其中电路的电阻串并联,电路的 基本物理量,欧姆定理,电路的参数,磁场的基本物理量,磁性 材料的磁性能及整流电路等均已在物理课中讲过,这些知识 均运用到本课程中.
学习要求:理解基本概念、基本理论和分析方法 学用结合,举一反三,融会贯通 处理好课上课下、复习与习题的关系 每次课约2个习题的作业,每章学习完 成后交1次作业 及时提问,有听课笔记,独立完成作业 完整掌握课程体系,培养自学能力 按要求参加实验 培养良好的实验素质 掌握常用实验仪器的功能及使用方法 注重实践技能的培养 理论与实践相结合,互相促进,全面提高 认真预习实验,按时完成实验预习报告, 及时完成实验报告
i
+ u - R
-
n个电阻串联可等效为一个电阻
R R1 R2 Rn
分压公式
+ u
i
R1 R2
R1 u1 u R1 R2
R2 u2 u R1 R2
-
+ u1 - + u2 -
2、电阻的并联
i
+ u -
i i1
R1
i2
R2
in
Rn
+ u - R
n个电阻并联可等效为一个电阻
的电动势。
dW e dq
电动势的实际方向与电压实际方向相反,
规定为由负极指向正极。
三、电功率
电场力在单位时间内所做的功称为电功率, 简称功率。
dW p dt
非关联方向时:
p =-ui
功率与电流、电压的关系:
关联方向时:
p =ui
p>0时吸收功率(负载性质), p<0时放出功率(电源性质)。
I=2A
与电流方向的处理方法类似, 可任选一方向为电压的参考方向
a + u1 - b a - u2 + b
例: 当Va =3V,Vb = 2V时 u1 =1V
u2 =-1V
最后求得的u为正值,说明电压的实际方向 与参考方向一致,否则说明两者相反。
对一个元件,电流参考方向和电压参考方向
可以相互独立地任意确定,但为了方便起见,常
U s I s Ro