Chapter1电路的基本概念和电压、电流约束关系.PPT

电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向用极性“+”、“–” 或箭头
表示。
h
12
如何解决不同参考方向所带来
的计算差异？
规定电流从电压的正端流进 的参考方向为关联方向，反 之为非关联方向。为了弥补 两者计算差异，规定对于两 种不同的参考方向，解题时 要用不同的计算公式，之间 是差一个负号。
I
a
+
关联参考方向下：
定律。
h
19
结点B： 结点C： 结点D： 结点A： 广义结点：
I1 I4 I6
I2 I4 I5
I3I5I6 0 I1I2I3 0 I1I2I3 0
规定： ik流入结点取正号，流出结点取负号； 或 ik流出结点取正号，流入结点取负号。
对于同一个结点列KCL方程时，只能取上述规定之一。
h
20
例1-1 设i1=5A、i2=2A、i3=－3A、 i5 = 2A， 求i6 =？
要求：功率损耗小，电能转换和传输的效率高。
特点：电压低，电流和功率小。 要求：输出信号强，传递信号不失真。
降压
扬变声压器 器
h
电灯 电动机 等负载
3
三、电路模型
1.理想理电想路电元路件元：件具分有为单有一源性和能无的源电两路大元类件。
无源二端元件
有源二端元件
+
R
L
C
US
IS
–
电阻元件
电感元件
电容元件
电源：提供电能的元件，将非电能转换为电能。 负载：将电能转换为非电能或电信号元件。 中间环节：连接电源和负载的导线、开关。
h
2
二、电路的功能和分类
1. 力能(强电）电路：起传输和分配电能的作用。

① 本书采用关联参考方向，作业中必须标出参考 方向
强调 ② 参考方向一经设定，计算中不能随意改变
③ 计算结果的正负只与参考方向有关，但电流、 电压实际方向不变
20
例 对下列四个元件:
I
+ AU
I
+ BU
I+ CU
I+ DU
电压与电流为关联方向的是:
A 、C
电压与电流为非关联方向的是： B 、 D
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电路分析理论 和方法的基础
4
第一章 重点内容：
1.掌握以下概念：
电路模型、电路元件及其参数、参考方向及参考 点、固定电源和受控源
2.掌握以下物理量的定义、单位和计算方法：
电流、电压、功率
3.掌握电路理论的两个基本定律：
KCL KVL
4.掌握电阻电路支路分析方法
KCL + KVL + VCR
5
§1.1电路及集总电路模型
16
区别
在电路中选定参考点（＝0）后，其它任一点 对参考点的电压即为该点的电位。
实际电压方向
电位真正降低的方向
IR
a +U - b
单位
V (伏)、kV、mV、V
17
例
已知：4C正电荷由a点均匀移动
至b点电场力做功8J，由b点移
a
b
动到c点电场力做功为12J，
①若以b点为参考点，求a、b、c
点的电位和电压Uab、U bc;
P>0 吸收功率（负载）
P<0 提供功率（电源）
-
u, i 取非关联参考方向P = ui 表示元件提供的功率
u
P>0 提供功率（电源）

–
电池
S 开关
导线
R 灯泡
今后分析的都是指电 路模型，简称电路。在 电路图中，各种电路元 件都用规定的图形符号 表示。
电池是电源元件，其 参数为电动势 E 和内阻 Ro；
灯泡主要具有消耗电能 的性质，是电阻元件，其 参数为电阻R；
筒体用来连接电池和灯 泡，其电阻忽略不计，认 为是无电阻的理想导体。
开关用来控制电路的通 断。
I
解 (1)电源
E1
+ _
U1 R01
+
+
+ _
E 2 U＝E1－U1＝E1－R01I
U _
+
E1＝U＋R01I＝220＋
R02
U2
-
0.6×5=223V 负载
电源 产生
内阻 消耗
③ 电源输出的功率由负载决定。 负载大小的概念:
功率 功率 功率
负载增加指负载取用的
电流和功率增加(电压一定)。
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例题1.5.1 如图，U＝220V，I＝5A，内阻R01＝R02＝0.6 (1)求电源的电动势E1和负载的反电动势E2； (2)试说明功率的平衡。
1.5.1 电源有载工作
I
开关闭合,接通E电源与负载来自UR特征:
R0
I
E
I
R0 R ① 电流的大小由负载决定。
U = IR 负载端电压 或 U = E – IR0
U
电源的外特性
② 在电源有内阻时，I U 。
E
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，即带负载能力强。
② U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考

电压源与电流源的等效变换
总结词
电压源和电流源是电路中的两种基本元件，它们可以通过一定的等效变换相互转换。
详细描述在一定条件下，一个源自压源可以等效转换为电流源，反之亦然。这种等效变换对于简化电路分析非常有用，尤其 是在处理含有电源元件的复杂电路时。通过等效变换，可以将电路中的元件进行简化，从而更容易地求解电路中 的电压和电流。
欧姆定律
总结词
欧姆定律是集总参数电路中电压和电流的基 本关系，它指出在纯电阻电路中，电压和电 流成正比，电阻是它们比例的倒数。
详细描述
欧姆定律是电路分析的基本定律之一，它适 用于集总参数电路中的纯电阻元件。根据该 定律，在纯电阻电路中，电压和电流成正比 ，电阻是它们比例的倒数。也就是说，当电 压增加时，电流也会相应增加，反之亦然。 这一原理不仅适用于直流电路，也适用于交 流电路。
电路ppt课件第1章集 总参数电路中电压、电
流的约束关系
CONTENTS 目录
• 集总参数电路的概述 • 电压的约束关系 • 电流的约束关系 • 电路分析方法 • 实际应用案例
CHAPTER 01
集总参数电路的概述
定义与特点
定义
集总参数电路是指在实际电路中 ，凡具有两个或两个以上端点的 电路元称为元件，而不论这些元 件的大小、长短和形状如何。
电路的基本定律
欧姆定律
流过电阻元件的电流与电阻元件两端 的电压成正比，与电阻成反比。
诺顿定理
任何有源二端线性网络都可以等效为 一个理想电流源和一个电阻的串联。
基尔霍夫定律
在集总参数电路中，流入节点的电流 之和等于流出节点的电流之和，即 KCL定律；在任意回路上，电压降等 于电压升，即KVL定律。
戴维南定理

本节讨论问题的理论依据是欧姆定律
如图电路：
a
E 为电源的电动势 E U 为电源的端电压
U
R
R0 为电源的内阻 R 为电路负载电阻
R0 b
一、有载工作状态
当开关闭合，电源与负载接通， 即电路处于有载工作状态。
电路中的电流为 I=E/(R0+R) a 负载电阻两端的电压为 U=IR E
或写成 U=E-IR0
阻上损耗的功率。 可见电路具有功率平衡特性。
二. 开路工作状态
如图电路：当开关断开时，电
路则处于开路(空载)状态。
a
开路时，外电路的电阻为无穷 大，电路中的电流 I 为零。
E
电源的端电压(称为开路电压 R
或空载电压 U0 ) 等于电源的 电动势，电源不输出电能。
0
b
电路开路时的特征为
I=0 U = U0 = E P=0
I= 0
U=
R
U0
三. 短路工作状态
当电源两端由于某种原因而 联在一起时，称电源被短路。
IS a
c
短路时，可将电源外电阻视 E
R
为零，电流有捷径流过而不 通过负载。
R0
由于R0很小，所以此时电流
b
d
很大，称之为短路电流 Is 。
U=0
电路短路时的特征为
I = Is = E / R0
P = P = I2 R0
+
_ E3
R3
独立回路：？个 3个
有几个网孔就有几个独立回路
小结
设：电路中有N个结点，B个支路 则： 独立的结点电流方程有 (N -1) 个
独立的回路（网孔）电压方程有 (B -N+1)个

瓦[特] W
单位的倍率
名称 皮 纳 微 毫 千 基 兆 吉
倍率
符号
10-12
P
10-9
n
10-6
μ
10-3
m
103
k
106
M
109
G
本
作 业
1-3（奇数题或偶数题） 1-4*
1- 3
基尔霍夫定律
分析电路的基本依据 —— 两类约束 1. 整体约束 —— 连接方式方面的约束
基尔霍夫电流定律
基尔霍夫电压定律 2. 元件约束 —— 元件性质的约束 欧姆定律
第 一 部 分
电 阻 电 路 分 析
第一章 集总参数电路中 电压、 电流的约束关系
——电阻电路分析的基础 本章的主要内容：
1. 电路分析的基本概念：——理想元件、电路模型、 2. 集总假设、参考方向、开路、短 路 2. 电路分析的基本变量：——电压、电流、功率 3. 电路分析的基本依据：——两类约束 4.电路分析的方法：——支路电流法、支路电压法
一、关于描述连接方式的几个名词
1. 支路: 一个或一个以上元件串接成的分支。
2. 节点: 二条或二条以上支路的联接点。
3. 回路: 电路中的任一闭合路经。 4. 网孔: 回路内部不另含支路的回路。
a
4
1
b
2
3
c
5
1. bad、bd、bcd 2. b、d 3. abda、bcdb、 abcda
d
4. abda、bcdb
这种理想元件称为集总参数元件，简称元件。
由集总参数元件组成的电路称为集总参数电路。 简称电路（狭义）。否则，称为分布参数电路。
1-2 电路变量
一、电流 i

基尔霍夫定律
添加标题
定义：基尔霍夫定律是电路的基本定律之一，它表述了电路中电压和电流之间的约束关系。
添加标题
内容：基尔霍夫定律包括两个部分，第一部分是基尔霍夫电流定律，表述了电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和 等于流出节点的电流之和；第二部分是基尔霍夫电压定律，表述了电路中任意一个回路中，电压的升量之和等于电压的降 量之和。
线性电阻电路的分析方 法
支路电流法
定义：通过求解电路中各支路的电流来分析电路的方法 适用范围：适用于线性电阻电路 分析步骤：列出电路方程，求解各支路电流，分析电路 注意事项：注意电流方向和参考方向的关系，避免出现负值
网孔电流法
定义：通过求解网孔电流，进而求解线性电阻电路中电压和电流的方法 特点：适用于具有网孔的电路，计算过程相对简单
适用范围：适用于具有两个 或两个以上节点的电路
线性电阻电路的分析步 骤和注意事项
分析步骤
● 确定电路模型：根据电路图建立相应的电路模型 ● 列出约束方程：根据电路元件的伏安特性列出约束方程 ● 化简约束方程：对约束方程进行化简，以便求解 ● 求解约束方程：通过代数方法求解约束方程 ● 验证解的正确性：对求解结果进行验证，确保其正确性 注意事项
实际应用：在电 路设计中，通过 串并联的等效变 换，可以优化电 路性能，提高电 路效率。
电阻的等效变换
电阻的串并联：串联和并联是电阻的基本连接方式，它们对电流和电压的约束关系不同。
等效变换的概念：等效变换是指将一个电阻网络变换为另一个具有相同电压和电流关系的电阻网络，以便于分析 和计算。
串并联等效变换的方法：通过串并联电阻的等效变换公式，可以将复杂的电阻网络简化为简单的串并联形式，便 于计算。
添加标题

《电压电流约束关系》 ppt课件
目录 CONTENT
• 电压电流基本概念 • 欧姆定律与基尔霍夫定律 • 电压电流约束关系 • 电压电流约束关系的实际应用 • 实验与验证
01
电压电流基本概念
电压
总结词
电场中两点之间的电势差
详细描述
电压是指在电场中，任意两点之间的电势差，表示电场力做功的能力。电压是 产生电流的根本原因，也称为电动势。
短路保护
在电路中，如果发生短路，电流会急剧增加，可能会烧毁电路中的元件或电源。因此，在 电路中设置短路保护是必要的。短路保护器可以在短路发生时切断电路，保护电路和电源 的安全。
电子设备性能优化
提高设备效率
在许多电子设备中，电源的效率直接影响到设备的整体性能。通过合理地设计和管理电压和电流，可以提高设备的效 率，降低能源消耗，同时提高设备的性能。
延长设备寿命
适当的电压和电流管理可以延长电子设备的寿命。例如，通过限制电流和防止过热，可以减少设备内部的氧化和磨损 ，从而延长设备的使用寿命。
提升信号质量
在处理模拟信号时，电压和电流的管理尤为重要。通过优化信号的电压和电流参数，可以提高信号的质 量和稳定性，从而提高设备的性能。
05
实验与验证
实验目的与实验设备
由于电压表和电流表的测量精度有限，会 导致实验数据存在一定的误差。
2. 环境误差
3. 设备误差
实验过程中，环境温度、湿度等因素的变 化可能会对实验结果产生影响。
设备本身可能存在的误差，如电源的内阻 等，也会对实验结果产生影响。
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THANKS
02
欧姆定律与基尔霍夫定律
欧姆定律
总结词
描述电路中电压、电流和电阻之间关系的定律。