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《电工电子学》电路及其分析方法


名词解释
激励与响应: 电源或信号源的电压或电流称为激励,它推动
电路工作;由激励所产生的电压和电流称为响应。
电路分析: 已知电路的结构和元件参
数,讨论电路的激励与响应之 间的关系。
1.2 电路模型
1.2.1 电路模型 1.2.2 电路中的元件 1.2.3 电路中的物理量
1.2.1 电路模型
S


I=0
I
+ E
+
Ro
U0 -
U = U0 = E 电源端电压 ( 开路电压 )
P = 0 负载功率
有I
电路中某处断开时的特征:

1. 开路处的电流等于零;
电 路
I =0
2. 开路处的电压 U 视电路情况而定。
R
+ U –
1.4.3 电源短路
IS
R1
E
U
R2
R0
特 U=0
I=IS=E/ R0
征 P = 0 PE = P = R0IS2
- (a)
- (b)
+ (c)

(a) R = U = 6 = 3
I
2
(b) R = - U I
= - 6 =3 -2
(c) R = - U = - - 6 = 3
I
2
小结
1.电压电流“实际方向”是客观存在的物理 现象,“参考方向” 是人为假设的方向。
2.方程U/I=R 只适用于R 中U、I参考方向一
学习重点提示
本章是电工技术全课程的基 础,应深入理解,熟练掌握。
1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 电源有载工作、开路与短路
1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路,是为了实现某种应用目的, 由电工设备或电路元件按一定方式连接而成的。
1. 电路的组成



10Ω
10Ω
b
5Ω b
例2 求图示电路中U=?
2
+ 41V

2
1 R" 1
2
+ 1 U

解: R"=(2+1)//1=3/4
例2 求图示电路中U=?
2
R"=3/4
R' =(2+3/4)//1
+ +
=11/15
41V
U1=
41 ×11/15 2+11/15

U1 –
=11V
U2=
11 2+3/4
+
U_ ab b
箭 头a
Uabb
电流: 箭标
a
双下标 Uab(高电位在前, 双下标
低电位在后)
I Rb Iab
1.3 电压和电流的参考方向
问题的提出:在复杂电路中难于判断元件中物理量
的实际方向,电路如何求解?
电流方向 AB?
U1
A IR B R
电流方向 BA?
U2
电路分析中的假设正方向(参考方向)
理想无源元件
理想 电压源
+
-
理想 电流源
电 电电 阻 感容
R LC
1.2.3 电路中的物理量 一、电流、电压、电动势
1.电流:单位时间内,通过某一导体横截面的电荷量。
i=dq/dt(交流) I=q/t(直流) 单位:安培(A)mkAA
实际方向:正电荷移动的方向
μA
2.电压:两点间的电位差
uab=va-vb(交流) Uab=Va-Vb(直流) 单位:伏(V) kV
U 、I参考方向相同
U=-RI (b)
U=-RI (c)
U、 I参考方向相反
图B中若I= –2A,R=3,则U=–– (–2)×3=6V
电压与电流参 考方向相反
电流的参考方向 与实际方向相反
例1.2 应用欧姆定律对下图的电路列出式子,并求电阻R



UI
6V 2A R
UI
6V -2A R
UI R
-6V 2A
负载
E
R
连接导线
电源
负载
电路实体
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。
电路元件的模型化(符号及参数): 实际电路元件(复杂的电磁性质) 理想电路元件(单一的电或磁的性质)
1.2.2 电路中的元件
电阻
实际 电路
由理想 电感
电 件路组理元成想电路电元容件
电路 模型
电源
理想有源元件
考核方法
总成绩
=
平时 30%
+
期末 70%
❖平时成绩考核方法: ❖课后作业——20%(包括随机的课堂练习、
每章测试)
❖出勤记录(随机)——10%
课程的任务
❖ 课程任务:
➢使学生通过本课程的学习,获得电工电子技术 必要的基本理论,基本知识和基本技能,了解 电工技术的应用和电工事业的发展概况。
➢为学习后续课程以及从事与本专业有关的工程 技术等工作打下一定的基础。因此,本课程在 非电专业的教学计划中占有重要地位和作用。
aI
流入此部分电路的电流为 I, 则 这部分电路消耗的功率为:
U
R
b
P = U I (W)
如果U I正方不一致 结果如何?
功率有无正负?
4、功率的正负——电源与负载的判别
aI
U
R
b
aI
U
R
b
直流:P=UI(关联) P= - UI(非关联)
p的正负反映元件不同工作状态: p>0 吸收能量 p<0 产生能量
结点:三条或三条以上支路的联接点。
回路:由支路组成的闭合路径。 网孔:内部不含支路的回路。
实际方向:电位降落的方向 高电位 低电位 mV 3.电动势:电源力把单位正电荷从电源的低电位端经电 μV
源内部移到高电位端所作的功。
e(交流)
E (直流) 单位:同电压
实际方向:电源驱动正电荷的方向 低电位 高电位
二、物理量正方向的表示方法
I
电 池
灯 泡
+ EU
_
a
R + Uab _
b
电压
a 正负号
实际方向与参考方向相反,电流(或电压)值为负值。
例: I aR
若 I = 5A,则电流从 a 流向 b; b 若 I = –5A,则电流从 b 流向 a 。
若 U = 5V,则电压的实际方向
+ U – 从 a 指向 b;
aR 注意:
b 若 U= –5V,则电压的实际方向 从 b 指向 a 。
在参考方向选定后,电流 ( 或电压 ) 值才有正负
例1.4
A I
N
已知: UAB=3V
I = – 2A
B
求:N的功率,并说明它 是电源还是负载
因为此例中电压、电流的参考方向相同
解:P=UI = (–2)×3= – 6W
而P为负值,所以N发出功率是电源
如图,U=220V,I=5A,内阻R01=R02=0.6 例1.3 (1)求电源的电动势E1和负载的反电动势E2;
E
0
I
① 电流的大小由负载决定。
② 在电源有内阻时,I U 。
当 R0<<R 时,则U E ,表明 当负载变化时,电源的端电压变 化不大,即电源带负载能力强。
2、 电源有载工作特点
I
③ 电源输出的功率由负载决定。
+ E
+
-
U
R0
-
R I
将式U = E – IRo的两端同 时乘以电流I即得到下式
内容简介
电路分析(1、2、3) 电机拖动(4、5)
模拟电路(9、10、11) 数字电路(13、14)
学习方法及几点要求
❖ 保持良好的课堂秩序 ❖ 严格遵守上课纪律 (随机点名5次旷课
取消考试资格) ❖ 认真完成课后作业 (作业缺1/3取消考试
资格) ❖ 认真做好实验
第 1 章 电路及其分析方法
之分。
A +–
EU +–
I
例如:E=3V,若假定电压的参
考方向为上“+”下“–”,
R
则U=3V或UAB=3V
B
反之,若假定电压的参考方向为上“–” 下“+”,则U= –3V或UBA= –3V
参考方向 在分析计算时人为规定的方向。
1.3.1 在规定参考方向的情况下利用欧 姆定律写方程应注意的事项
U、I 参考方向相同时, U、I 参考方向相反时,
R0
R1
I
E
U R2
有 I 视电路而定



U=0
短接
电流过大,将烧毁电源
1.5 基尔霍夫定律 1.6 电阻的串联与并联 1.7 支路电流法
1.6 电阻的串联与并联
1.6.1 电阻的串联
电路中两个或更多个电阻一个接一个地顺序相
联,并且在这些电阻中通过同一电流。
I
分压公式
I
++
如:
U1

U1
=
R1 I
UI = EI – I²Ro
3、功率与功率平衡
P =PE – P
P = PE – P
电源输 电源产 内阻消
出功率 生功率 耗功率 功率的单位:瓦[特](W)
电源产 生功率
=
负载取 用功率
+
内阻消 耗功率
或千瓦(KW)
4、功率的正负——电源与负载的判别
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