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1、电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法 电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法1.1 1.1 电路基础知识电路基础知识1.1.1 1.1.1 电路和电路模型电路和电路模型 电路是电流所经过的路径。它由实际元器件按电路是电流所经过的路径。它由实际元器件按一定要求连接起来的整体。一定要求连接起来的整体。 电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法 电工技术电工
2、技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法电源电源: 提供提供电能的装置电能的装置负载负载: 取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用 从宏观上看，把实际工程中的电路划分为从宏观上看，把实际工程中的电路划分为由由电源电源、中间环节中间环节和和负载负载三部分组成。三部分组成。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法信号源信号源: 提供信息提供信息中间环节：中间环节：电信号传递与处理电信号传递与
3、处理负载负载 在电路中，电源或信号源的电压或电流又称为在电路中，电源或信号源的电压或电流又称为激励激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为电它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为电路的路的响应响应。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法2 2电路模型电路模型 为了便于对电路分析与计算，将实际电路模型化，为了便于对电路分析与计算，将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的拟实际电路中的器
4、件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。电路模型。 基本的理想电路元件分为两类：基本的理想电路元件分为两类：（1 1）无源元件：无源元件：（2 2）有）有源元件：源元件：电容元件电容元件电阻元件电阻元件电感元件电感元件理想电压源（恒压源）理想电压源（恒压源）理想电流源（恒流源）理想电流源（恒流源）电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法此电路由电池、灯泡、此电路由电池、灯泡、开关和连线组成。开关和连线组成。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础
5、与分析方法电路网络电路网络拓扑结构拓扑结构基本元素有基本元素有4种：种：三个或三个以上电路元件的连接点称为节点。三个或三个以上电路元件的连接点称为节点。两个元件的连接点称为两个元件的连接点称为“广义节点广义节点”，例：节点，例：节点a a、d d。 两个或多个节点被（无阻导线）短路，则这些两个或多个节点被（无阻导线）短路，则这些节点可以经过合并等效为一个节点，例：节点节点可以经过合并等效为一个节点，例：节点e e。 节点、支路、回路和网孔节点、支路、回路和网孔。1.1.2 1.1.2 电路结构的基本元素电路结构的基本元素1 1节点节点: :例：节点例：节点b b、c c、e e。节点在电路中用
6、。节点在电路中用实心圆点实心圆点来表示。来表示。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法2 2支路支路: :连接两个节点的通路。连接两个节点的通路。 支路支路baebae、支路、支路bebe、支路、支路bcbc、支路、支路cece、支路、支路cdecde。 有源支路（也称为含源支路）：有源支路（也称为含源支路）： 支路支路baebae和支路和支路cdecde无源支路（无源支路（不含有电源不含有电源）：）： 支路支路bebe、支路、支路bcbc和支路和支路cece电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研
7、室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法3 3回路：回路：4 4网孔网孔 ：电路中的任何闭合路径。电路中的任何闭合路径。 其中不含有任何其他回路的闭合路径。其中不含有任何其他回路的闭合路径。 1 12 23 3电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法1.1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量1电流及其参考方向电流及其参考方向1）电流）电流 电荷有规则的流动就形成了电流，犹如水在水管中电荷有规则的流动就形成了电流，犹如水在水管中的流动。的流动。电流的大小定义为电流的大小定义为:单位时间内通
8、过导体横截面的单位时间内通过导体横截面的电荷量。电荷量。直流电流量定义式直流电流量定义式QIt交流电流量定义式交流电流量定义式 ddqit电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法电流：电流：Uab 双下标双下标电压：电压：E+_ 在分析与计算电路时，对电在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。量任意假定的方向。Iab 双下标双下标aRb箭箭 标标abRI正负极性正负极性+abU U+_I电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法电流不仅
9、在金属导体中可以流动，而有些液体电流不仅在金属导体中可以流动，而有些液体（如电解液）或气体（日光灯管内的惰性气体被（如电解液）或气体（日光灯管内的惰性气体被电离后）中也可以产生电流流动；再有，半导体电离后）中也可以产生电流流动；再有，半导体中的带电粒子（又称为载流子）自由电子和空穴中的带电粒子（又称为载流子）自由电子和空穴当有外电场作用时，也会作定向移动，而形成电当有外电场作用时，也会作定向移动，而形成电子电流和空穴电流。子电流和空穴电流。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法(2) 实际方向与实际方向与参考方向
10、的关系参考方向的关系0I 0I 注意：注意： 在参考方向选定后，电流在参考方向选定后，电流 ( 或电压或电压 ) 值才有正负值才有正负之分。之分。 电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法2电压（电压、电动势、电位）及其参考方向电压（电压、电动势、电位）及其参考方向1）电位）电位电荷在电路中的某点具有一定电荷在电路中的某点具有一定的电位能（或称做电势能，简的电位能（或称做电势能，简称称“电位电位”）。）。aaWVq电路中参考点选的不同，各点的电位值也不同。电路中参考点选的不同，各点的电位值也不同。电位值是相对的电位
11、值是相对的。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法 电力工程中，电路常以大地为零电位点，电力工程中，电路常以大地为零电位点，用图形符号用图形符号“ ”表示；电子电路中，如果电表示；电子电路中，如果电路没有接大地，通常选与电源负极相连的一条路没有接大地，通常选与电源负极相连的一条公共线作为参考公共线作为参考“点点”，该线称为，该线称为“地线地线”，标有图形符号标有图形符号“ ”（以便与接地符号（以便与接地符号“ ”相相区别）。电子电路一般有公共的接壳点，通常区别）。电子电路一般有公共的接壳点，通常也选它为参考点。也
12、选它为参考点。 电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法2）电压）电压电路中任意两点间的电位之差称为电路中任意两点间的电位之差称为电位差电位差，或称为电压，用字母或称为电压，用字母U表示，单位是伏特（表示，单位是伏特（V）。）。 ababUVVaabbVUV电路中某点的电位等于该点到参考点的电压（或称为电路中某点的电位等于该点到参考点的电压（或称为电位差），再加上参考点的电位。电位差），再加上参考点的电位。a a、b b两点间的电压为两点间的电压为 电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教
13、研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法3）电动势）电动势电动势犹如一个扬程的水泵。电动势犹如一个扬程的水泵。 E电动势用字母电动势用字母表示。表示。 qW电源电动势的大小在数值上电源电动势的大小在数值上等于非电场力在电源内部将等于非电场力在电源内部将单位正电荷单位正电荷从负极移到从负极移到正极所做的功正极所做的功 。WEq电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法4 4）电压的参考方向）电压的参考方向 电压的实际方向（或称为极性）是根据电场力电压的实际方向（或称为极性）是根据电场力产生电流使移动的电荷
14、电位降低的原理，规定为产生电流使移动的电荷电位降低的原理，规定为从从高电位点指向低电位点，高电位点指向低电位点，也就是也就是电位降低的方向，电位降低的方向，所以，电压又称为所以，电压又称为“电压降电压降”或或“电位降电位降”。为便于分析电路和列写电压有关的表达式，预先任意为便于分析电路和列写电压有关的表达式，预先任意假设一个方向作为电压的假设一个方向作为电压的“参考方向（极性）参考方向（极性）”，或称为或称为“正方向正方向”。 电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法电压参考方向有以下电压参考方向有以下3 3种表示
15、方式：种表示方式： 极性表示法。极性表示法。 双下标表示。双下标表示。 箭标指向表示。箭标指向表示。 电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法例例1-1 1-1 babaVUV分别计算电路（分别计算电路（a）、（）、（b）中各点电位和点）中各点电位和点a、d之之间的电压。间的电压。( (注：两电路的参考点设置得不同）注：两电路的参考点设置得不同）解：解：b0 VV aab101VVVV 图（图（a）中，设）中，设b点为参考点，点为参考点，则则b点电位为零，即点电位为零，即c1VV 同理同理d2 VV adad1(
16、2)3 VUVV V101bbaVVV)(电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法例例1-1 1-1 解：解：图（图（b）中，设）中，设c点为参考点，则点为参考点，则c点电位为零，点电位为零，即即则则c0 VV a2 VV b1VV d1VV adad2( 1)3VUVV 电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法结论：结论： 电路参考点选择不同，各点电位不同。电位值与电路参考点选择不同，各点电位不同。电位值与参考点选择有关，即参考点选择
17、有关，即电位值是相对的电位值是相对的。 电路中两点间电压（或称为电位差）是不变的。电路中两点间电压（或称为电位差）是不变的。电压值与参考点选择无关，即电压值与参考点选择无关，即电压值是绝对的电压值是绝对的。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法简化电路画法简化电路画法 在实际应用中，为了简化电路画法，常常只画出在实际应用中，为了简化电路画法，常常只画出需要的部分电路，而将悬空的端点用原电路该点对需要的部分电路，而将悬空的端点用原电路该点对参考点的极性与电位值的形式标注出来。参考点的极性与电位值的形式标注出来。（原
18、电路）（原电路）（简化电路画法）（简化电路画法）电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法3 3电功率和电能量电功率和电能量1 1）电功率）电功率电功率反映了电气设备做功的本领。电功率反映了电气设备做功的本领。 PUI电功率电功率的计算结果为的计算结果为正正，表示该元件是，表示该元件是吸收功率吸收功率（或称为（或称为消耗功率消耗功率），即将电能转换为其他形式），即将电能转换为其他形式的能量，该元件的能量，该元件起负载作用起负载作用； 计算结果为计算结果为负负，表示该元件是，表示该元件是发出功率发出功率（或称为（或称为
19、产生产生功率功率），即将其他形式的能量转换为电能，该元件），即将其他形式的能量转换为电能，该元件起起电源作用电源作用。 单位是瓦特（单位是瓦特（W）；）； 电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法元件在电路中作用判别：元件在电路中作用判别：根据元件上电压与电流的根据元件上电压与电流的实际方向实际方向来判断元件的性质来判断元件的性质 若若电流电流实际方向是从元件实际电压极性的实际方向是从元件实际电压极性的正极流出正极流出的，的，则该元件是则该元件是电源电源； 若若电流电流实际方向是从元件实际电压极性的实际方向是从元件
20、实际电压极性的正极流入正极流入的，的，则该元件是则该元件是负载负载。 试举例说明：某元件既能作电源，又能起负载作用？试举例说明：某元件既能作电源，又能起负载作用？电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法整个电路的功率应该平衡。整个电路的功率应该平衡。0P ELPPEP电源元件发出的功率；电源元件发出的功率；LP负载元件吸收的功率。负载元件吸收的功率。或或注意：注意：在列写功率表达式时，在列写功率表达式时， 若电压与电流是若电压与电流是关联参考方向，取正号关联参考方向，取正号； 非关联参考方向，取负号。非关联参考方向
21、，取负号。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法例例1-4 1-4 在图示电路中，在图示电路中，3个元件代表电源或负载。个元件代表电源或负载。计算各元件的功率，并分析电源发出的功率和计算各元件的功率，并分析电源发出的功率和负载消耗的功率是否平衡。负载消耗的功率是否平衡。2AI 18VU 22VU 36VU 由实验得知由实验得知解：解：元件元件A的电压与电流是的电压与电流是非关联参考方向非关联参考方向，则，则 118216WPU I 10P 表明元件表明元件A发出功率，在电路中发出功率，在电路中起电源作用起电源作用
22、。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法例例1-4 1-4 在图示电路中在图示电路中3个元件代表电源或负载。个元件代表电源或负载。计算各元件的功率，并分析电源发出的功率和计算各元件的功率，并分析电源发出的功率和负载消耗的功率是否平衡。负载消耗的功率是否平衡。2AI 18VU 22VU 36VU 由实验得知由实验得知解：解：元件元件B的电压与电流是的电压与电流是关联参考方向关联参考方向，则，则 22224WPU I20P 表明元件表明元件B吸收功率，作为吸收功率，作为负载元件负载元件。电工技术电工技术武汉理工大学武
23、汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法元件元件C的电压与电流是的电压与电流是关联参考方向关联参考方向，则，则336212WPU I30P 表明元件表明元件C吸收功率，作为吸收功率，作为负载元件负载元件。例例1-4 1-4 在图示电路中在图示电路中3个元件代表电源或负载。个元件代表电源或负载。计算各元件的功率，并分析电源发出的功率和计算各元件的功率，并分析电源发出的功率和负载消耗的功率是否平衡。负载消耗的功率是否平衡。2AI 18VU 22VU 36VU 由实验得知由实验得知解：解：电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电
24、子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法所以，所以，元件元件A，电源作用，电源作用，发出功率发出功率 E116 WPP元件元件B、C是起负载作用，是起负载作用，吸收功率吸收功率L2341216 WPPP可见可见ELPP解：解： WP161元件元件AWP42元件元件B:元件元件C:WP123整个电路功率平衡。整个电路功率平衡。321PPPPPLE或或124160电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法2 2）电能量）电能量 电气设备在工作时间内将电能转换成其他形式的电气设备在工作时间内将电能转换成其
25、他形式的能称为能称为电流做功电流做功，或称为，或称为电功电功，也称为，也称为电能量电能量。直流电路中直流电路中 WPtWUIt或或单位是焦耳（单位是焦耳（J J）；）； 实际工程度量中，因焦耳这个单位太小，常用实际工程度量中，因焦耳这个单位太小，常用小时做时间单位，千瓦做功率单位，则电能量的单位小时做时间单位，千瓦做功率单位，则电能量的单位就是就是“千瓦千瓦小时（小时（kWh）”。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法 若电气设备的功率为若电气设备的功率为1 1千瓦（千瓦（kW），使用时间），使用时间为为1 1小
26、时（小时（h），则耗电量为），则耗电量为1 1kWh，就是常说的，就是常说的“1 1度电度电”，或写成，或写成1 度电度电 = 1000 Wh = 1 kWh1kW h100036003600 000J千瓦千瓦小时（小时（kWhkWh）与与焦耳（焦耳（J J或或WsWs）的换算）的换算: :电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法例例1-5 1-5 有一个电炉接在有一个电炉接在220V电源上，电流为电源上，电流为8A，求电炉的电功率是多少？若连续工作了求电炉的电功率是多少？若连续工作了6h，电炉，电炉消耗的电能量为
27、多少？消耗的电能量为多少？解：解：电炉的电功率电炉的电功率 电炉消耗的电能量电炉消耗的电能量 IUP kWW76. 117608220tPW 度56.1056.10676. 1hkW电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法例例1-6 1-6 某电子厂车间使用某电子厂车间使用25W电烙铁电烙铁200200只，每天只，每天用电用电8h，每月以，每月以26天计算，试问一个月耗电多少度？天计算，试问一个月耗电多少度？若每度电若每度电0.7元，一个月应该付的电费是多少？元，一个月应该付的电费是多少？解：解：200只电烙铁的总
28、功率只电烙铁的总功率 一个月用电时数一个月用电时数 826208ht 一个月的总耗电能一个月的总耗电能 52081040kW h1040WPt度度应该支付的电费应该支付的电费 0.7 1040728元元kWWPPk55000252002001电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法（1 1）无源元件：无源元件：电容元件电容元件电阻元件电阻元件电感元件电感元件（2 2）有）有源元件：源元件： 理想电压源（恒压源）理想电压源（恒压源）理想电流源（恒流源）理想电流源（恒流源）1.2 1.2 电路的基本元件电路的基本元件电
29、工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法1.2.1 1.2.1 电阻元件电阻元件（a）贴片电阻）贴片电阻 （b）排阻）排阻 （c）色环电阻）色环电阻 （d）电动机启动电阻）电动机启动电阻 （e）可变电阻元件的外形）可变电阻元件的外形 电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法1电阻元件及其特性电阻元件及其特性电阻是物质对电流（或电荷流动）起阻碍作用的表征。电阻是物质对电流（或电荷流动）起阻碍作用的表征。表述这种特性的理想模型元件称为电阻元件
30、。表述这种特性的理想模型元件称为电阻元件。 在电路中，电阻元件用字母符号在电路中，电阻元件用字母符号R表示，它既是表示，它既是这种元件的这种元件的名称名称，又表示其物理量性质的电路参数，又表示其物理量性质的电路参数，电阻的单位为电阻的单位为欧欧姆（姆（) )电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法 金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的导电性能有关。导电性能有关。 lRSl为导体的长度，单位是米（为导体的长度，单位是米（m）；）； S是导体的截面积，单位是平方毫米（是导体的截面
31、积，单位是平方毫米（mm2）。）。 是导体的电阻率，单位是欧是导体的电阻率，单位是欧米（米（ ）m电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法电路中的电阻元件分为电路中的电阻元件分为线性电阻线性电阻和和非线性电阻非线性电阻。 阻值不随外加电流、电压改变。特性曲线在任意时刻阻值不随外加电流、电压改变。特性曲线在任意时刻都是过原点的直线，如电阻器；都是过原点的直线，如电阻器； 线性电阻线性电阻:uRi线性电阻元件的伏安特性线性电阻元件的伏安特性电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章
32、章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法非线性电阻：非线性电阻：阻值随外加电流、电压而改变。特性曲线不是直线，阻值随外加电流、电压而改变。特性曲线不是直线，如二极管特性电阻。如二极管特性电阻。 uRi非线性电阻（二极管）非线性电阻（二极管）的伏安特性的伏安特性电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法电阻的倒数称为电导，电阻的倒数称为电导，用用G表示。表示。 1iGRu电导的单位为电导的单位为西西门子（门子（S），），电导表示电流通过的难易程度。电导表示电流通过的难易程度。G越大导电能力越强，越大导电能力越强，所以，
33、称之为所以，称之为电导电导 。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法2电阻元件的能量电阻元件的能量功率功率 22upuii RR电阻元件吸收的能量电阻元件吸收的能量 22112ddttttWui tRit电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法1.2.2 电感元件电感元件（a）贴片电感）贴片电感 （b）磁环电感）磁环电感 （c）磁芯电感）磁芯电感 （d）空心电感）空心电感 电感符号电感符号电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工
34、电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法1.2.2 电感元件电感元件1电感元件及其特性电感元件及其特性电路中的电感元件是电感线圈的理想化模型电路中的电感元件是电感线圈的理想化模型（忽略了线圈电阻和分布电容）。（忽略了线圈电阻和分布电容）。 电感元件用电感元件用字母符号字母符号L表示，表示，它既是这种元件的名称，又表示其物理量性质的它既是这种元件的名称，又表示其物理量性质的电路参数，电感的单位为电路参数，电感的单位为亨亨利（利（H）。）。1）电感元件）电感元件电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电
35、路基础与分析方法 iNiL电感电感:( H、mH)电流通过电流通过N匝匝线圈产生线圈产生(磁链磁链)N 电流通过电流通过一匝一匝线圈产生线圈产生(磁通磁通)ui +-2）电感特性）电感特性电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法(H)lNSL2S 线圈横截面积（线圈横截面积（m2） l 线圈长度（线圈长度（m）N 线圈匝数线圈匝数 介质的磁导率（介质的磁导率（H/m） 线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关。介质的导磁性能等有关。电工技术电工技术武汉理工大学
36、武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法tiLteLdddd (a) 自感电动势的参考方向自感电动势的参考方向iu+- -eL+- -理解为：理解为：当电流当电流 I 减小时，线圈中感应电动势减小时，线圈中感应电动势 e 有有 阻止阻止 I 减小的趋势。减小的趋势。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法(b) 自感电动势瞬时极性的判别自感电动势瞬时极性的判别tiLeLdd 0 tiLeLdd i 0 tidd电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研
37、室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法Leu根据基尔霍夫电压定律根据基尔霍夫电压定律将上式两边同乘上将上式两边同乘上 i ，并积分，则得：，并积分，则得：即电感将电能转换为即电感将电能转换为磁场能磁场能储存在线圈中，储存在线圈中， 当电流增大时，当电流增大时，WL0，磁场能增大，电感元件，磁场能增大，电感元件从电源取用电能；从电源取用电能； 当电流减小时，当电流减小时， WL0，电场能增大电场能增大，电容元件，电容元件从电源从电源取用电能取用电能； 当当电压减小电压减小时，时， WC0，电场能减小电场能减小，电容元件，电容元件向电源放还能量向电源放还能量。根据：根据
38、：ddddquiCtt2211()22C21( )11dd( )( )22tu ttu tWui tCu uCutCutuiC+_电容是无源元件。电容是无源元件。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法3.3.电电容容元件元件连接连接1 1）电电容容元件元件串联串联两线性电容串联时的两线性电容串联时的等效电容等效电容为为 12111CCC设有两电容串联。设有两电容串联。1dui tC有电容特性有电容特性21uuuidtCidtC2111idtCidtCC1)11(21电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电
39、子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法2 2）电电容容元件元件并联并联两线性电容并联时的两线性电容并联时的等效电容等效电容为为 12CCC设有两电容并联。设有两电容并联。21iiidtduCdtduC21dtduCC)(21dtduC电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法1.2.4 1.2.4 电源元件电源元件1 1电压源电压源理想电压源理想电压源又称为又称为恒压源恒压源，其两端的电压为确定的，其两端的电压为确定的函数，而与外接电路无关，输出电流则由外电路决定。函数，而与外接电路
40、无关，输出电流则由外电路决定。 1 1）理想电压源（恒压源）理想电压源（恒压源）（a）理想电压源）理想电压源 一般符号一般符号 （b）直流理想电压源）直流理想电压源 符号符号 （c）直流理想电压源）直流理想电压源 伏安特性伏安特性 电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法2 2）实际电压源）实际电压源 一个实际的直流电压源的模型可以用一个一个实际的直流电压源的模型可以用一个理想电压源理想电压源US （也称为源电压或称为恒压源）（也称为源电压或称为恒压源）与一个内阻与一个内阻RS串联串联来模拟。来模拟。 直流电压源的
41、等效电路直流电压源的等效电路 电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法电压源与外电路连接电压源与外电路连接 电压源的外特性：电压源的外特性：SSUR IUSSUUR I由由电压源的外特性电压源的外特性可见可见 当电压源开路时，即当电压源开路时，即0I 则则OCSUUU 当电压源短路时，即当电压源短路时，即 0U 则则SSCSUIIR电压源的外特性曲线电压源的外特性曲线电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法 理想电压源只是实际电压源的理
42、想化模型，理想电压源只是实际电压源的理想化模型，在现实中并不存在。在现实中并不存在。 若一个电压源的内阻若一个电压源的内阻RS远小于远小于负载电阻负载电阻RL，则，则在电压源工作时，电压源内阻压降在电压源工作时，电压源内阻压降 RSIU。SUUSSUUR I此时的电压源近似为此时的电压源近似为理想电压源理想电压源 电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法如何建立电压源模型呢？如何建立电压源模型呢？ 例例1-71-7有一个电压源，试建立它的电压源模型。有一个电压源，试建立它的电压源模型。实验电路如图所示。当开关实验电
43、路如图所示。当开关S S断开后，测得空载电压断开后，测得空载电压解：解：OC226VU；当闭合开关；当闭合开关S后，测得电源输出端后，测得电源输出端电压为电压为220V220V，负载电流为，负载电流为12A12A。实际电压源模型实际电压源模型IRUUSS实际电压源实际电压源输出端电压输出端电压为为电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法电源的空载电压值电源的空载电压值UOC就等于理想电压源值就等于理想电压源值US。SOC226VUU由题知由题知当开关当开关S S闭合后闭合后IRUUSSVRS22012226S226
44、 2200.512R则则IRUUSS电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法所以，所以，实际电压源模型是由理想电压源实际电压源模型是由理想电压源（US=226V) )与内阻（与内阻（R RS S=0.5=0.5 ）串联组成。串联组成。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法注意：注意：1.1.电压源输出端不允许短路。电压源输出端不允许短路。2.2.电压源在使用时，输出电流必须小于电源的额定电压源在使用时，输出电流必须小于电源的额定电流，
45、否则，过大电流在电源内阻上将产生热损耗电流，否则，过大电流在电源内阻上将产生热损耗使电源发热，温度升高，甚至损坏电源。使电源发热，温度升高，甚至损坏电源。 3.3.大容量电网对任何一个小功率用电设备来说，大容量电网对任何一个小功率用电设备来说， 可以近似看做是一个理想电压源。可以近似看做是一个理想电压源。4.4.多个理想电压源相互连接时，不同极性或不同电压多个理想电压源相互连接时，不同极性或不同电压 值的理想电压源不能并联连接。值的理想电压源不能并联连接。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法2 2电流源电流源理
46、想电流源又称为恒流源，理想电流源又称为恒流源，源电流源电流为确定的函数，为确定的函数，而与外接电路无关，而与外接电路无关，输出端电压则由外电路决定输出端电压则由外电路决定。 1 1）理想电流源）理想电流源（恒流源）（恒流源）（a）理想电流源）理想电流源 一般符号一般符号 （b）直流理想电流源）直流理想电流源 符号符号 （c）直流理想电流源）直流理想电流源 伏安特性伏安特性 电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法2 2）实际电流源）实际电流源 一个实际的直流电流源模型是从类似性质的一个实际的直流电流源模型是从类似性
47、质的电路元件（如光电池等）加以推演得到的。电路元件（如光电池等）加以推演得到的。用用理想电流源（又称恒流源）和内阻理想电流源（又称恒流源）和内阻RS并联组合并联组合来来模拟实际电流源。模拟实际电流源。直流电流源的等效电路直流电流源的等效电路 电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法电流源与外电路连接电流源与外电路连接 电流源的外特性电流源的外特性由电流源的外特性可见由电流源的外特性可见 当电流源开路时，即当电流源开路时，即0I 当电流源短路时，即当电流源短路时，即 0U SSUIIR则则OCS SUUR I则则SC
48、SIII电流源的外特性曲线电流源的外特性曲线电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法 理想电流源只是实际电流源的理想化模型，理想电流源只是实际电流源的理想化模型，由于内阻等多方面的原因，由于内阻等多方面的原因，现实中并不存在。现实中并不存在。 若一个电流源的内阻若一个电流源的内阻RS远大于所并联的负载电阻远大于所并联的负载电阻RL，则在电流源工作时，电流源内阻则在电流源工作时，电流源内阻RS泄漏电流泄漏电流U/RSI。此时的电流源近似为此时的电流源近似为理想电流源理想电流源。 SSUIIRSII则则电工技术电工技术
49、武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法注意：注意：(1) (1) 理想电流源输出端可以短路，但不能开路。理想电流源输出端可以短路，但不能开路。(2) (2) 多个理想电流源相互连接时，不同方向或不同电流多个理想电流源相互连接时，不同方向或不同电流 值的理想电流源不能串联连接。值的理想电流源不能串联连接。电工技术电工技术武汉理工大学武汉理工大学 电工电子教研室电工电子教研室 第第1章章 电路基础与分析方法电路基础与分析方法3 3电源元件在电路中所起的作用电源元件在电路中所起的作用 随着可充电电池的出现，电源在电路中所起的随着可充电
50、电池的出现，电源在电路中所起的作用有所变化。作用有所变化。 当电池向外供电时，起电源作用；当电池向外供电时，起电源作用； 当电池被充电时，起负载作用。当电池被充电时，起负载作用。 所以，在电路分析中，当电源元件中实际的所以，在电路分析中，当电源元件中实际的电流是从电源的正极向外流出时，该电源元件在电流是从电源的正极向外流出时，该电源元件在电路中起电源作用，其向外提供电能；反之，当电路中起电源作用，其向外提供电能；反之，当实际的电流从电源的正极流入时，该电源在电路实际的电流从电源的正极流入时，该电源在电路中起负载作用，电源从外吸收电能。中起负载作用，电源从外吸收电能。电工技术电工技术武汉理工大学