文档介绍：第 1 章电路及其分析方法
基本要求
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、电流参考方向的意义;
、开路与短路状态,并能理解电功率和额定值的意义;
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、叠加定理、戴维宁定理分析电路的方法;
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R、L、C 电路元件的伏安关系;
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本章小结
本章开始虽然是以直流电路为研究对象,介绍电路的基本概念、基本定律和一些分析方法,但所涉及的原理和方法稍加扩展便可应用于以后的章节,所以这些内容是学****本门课程式的基础。
本章最后介绍了RC 和 RL 暂态过程的分析。
电路的基本概念包括电路的作用与组成、电路的状态、电路模型、电压电流的参考方向、电位的概念及其计算等。
(1)电路模型
理想电路元件组成的电路称为实际电路的电路模型。所谓理想电路元件是指即在一定条件下突出其主要的电磁性质,而忽略其次要因素。
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(2)电压、电流的参考方向
在计算和分析电路时,必须任意选定某一方向为电压、电流的参考方向,或称正方向。当选择的正方向与其实际方向一致时则电压或电流为正值;反之,则为负值。
注意:参考方向选定之后,电压、电流的正、负才有意义;在讨论某个元件的电压、电流关系时,常采用关联参考方向。
(3)电路中电位的概念
由于电路中某一点的电位是指由这一点到参考点的电压,所以电路电位的计算与电压的计算并无本质的区别。但要注意电路中某一点的电位与参考点的选取有关,而电路中某两点之间的电压则与参考点无关。
(4)电源的工作状态、开路与短路
学****时注意理解三种状态的特点及判断电路中某一元件处于电源状态还是负载状态。
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(4)电源的工作状态、开路与短路
负载的大小和增减是指负载消耗的功率的大小和增减,不要误解为负载电阻阻值的大小和增减。
在一个完整的电路中,产生的功率与消耗的功率的相等。
额定值表示电气设备正常的工作条件和工作能力,使用时应遵照额定值的规定,以免出现不正常的情况甚至发生事故。
基尔霍夫定律适用于由各种不同元件构成的电路中任一瞬时、任何波形的电压和电流。
(1)基尔霍夫电流定律(KCL),即I = 0,它反映了电路中某一结点各支路电流间互相制约的关系。
KCL通常应用于结点,也可以推广应用到假设的封闭面。
(2)基尔霍夫电压定律(KVL),即U = 0,它反映了一回路中各段电压间互相制约的关系。
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KVL 除应用于闭合回路外,也可以推广应用到假想的闭合回路。
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
学****这部分内容要注意掌握每一种元件的定义及其两端的电压、电流关系。
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(1)理想电压源(恒压源)
特点:输出电压 U 是由它本身确定的定值,而输出电流 I 是任意的,是由输出电压和外电路决定。
注意:与理想电压源并联的元件,其两端的电压等于理想电压源的电压。
特点:输出电流 I 是由它本身确定的定值,而输出电压 U 是任意的,是由输出电流和外电路决定。
注意:与理想电流源串联的元件,其电流等于理想电流源的电流。
(2)理想电流源(恒流源)
(3)无源元件 R、L、C
在电压、电流参考方向一致的前提下, R、L、C 两端的电压、电流关系分别为
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R是耗
能元件
(3)无源元件 R、L、C
u = Ri
L是储
能元件
C是储
能元件
由于电路是由各种元件以一定的连接方式组成的,每一个元件要遵循它两端的电压电流关系伏安关系,而与结点相连的各条支路电流及回路中各部分电压分别受(KCL)和(KVL)的约束。因此,基尔霍夫定律和元件的伏安关系是分析电路的依据。
分析电路的方法有支路电流法、叠加定理、戴维宁定理等。
在计算电路时选用哪一种方法应视要求解的问题及电路具体结构和参数。
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支路电流法是以支路电流(电压)为求解对象,直接应用 KCL 和 KVL 列出所需方程组,而后解出各支路电流(电压)。它是计算复杂电路最基本的方法。但是,当电路中支路数较多时,联立求解的方程数也就较多,因此计算过程一般繁。所以只有当电路不是特别复杂而且又要求出所有支路电流(或电压)时,才采用支路电流法。
(1)支路电流法
* 确定支路数 b ,假定各支路电流的参考方向;
* 应用 KCL 对结点 A 列方程
对于有 n 个结点的电路,只能列出(n – 1) 个独立的 KCL 方程式。