电工学简明教程PPT电路及其分析方法.ppt

1.1 电路的组成与作用 1.2 电路模型 4、参考正方向与实际正方向 6、 欧姆定律 1.4 电源的三种状态 2. 开路状态 4、功率和能量 术语举例： 1.5.1 基尔霍夫电流定律（第一定律）（KCL） 2．KCL的推广 1.5.2 基尔霍夫电压定律（第二定律）（KVL） 3 、KVL举例： 1.6 电阻串并联联接的等效变换 1.6.2 电阻的并联 区别: 例2： 例3： 2K? A + I1 2k? I2 – 6V (b) 例2: 图示电路，计算开关S 断开和闭合时A点 的电位VA 解: (1)当开关S断开时 (2) 当开关闭合时,电路 如图（b） 电流 I2 = 0， 电位 VA = 0V 。 电流 I1 = I2 = 0， 电位 VA = 6V 。 2k? +6V A 2k? S I2 I1 (a) 电流在闭合 路径中流通 1.12 电路的暂态分析 　　前面讨论的是电阻性电路，当接通电源或断开电源时电路立即进入稳定状态(稳态)。所谓稳态是指电路的结构和参数一定时，电路中电压、电流不变。 　　但是，当电路中含有储能元件(电感或电容)时，由于物质所具有的能量不能跃变，所以在发生换路时(指电路接通、断开或结构和参数发生变化)，电路从一个稳定状态变化到另一个稳定状态一般需要经过过渡状态才能到达。由于过渡状态所经历的时间往往很短，故又称暂态过程。 　　本节先讨论 R、L、C 的特征和暂态过程产生的原因，而后讨论暂态过程中电压、电流随时间变化的规律。 上式表明电阻将全部电能消耗掉，转换成热能。 1. 电阻元件 1.11.1 电阻元件、电感元件和电容元件 i u + _ R 　　图中 u 和 i 参考方向相同，根据欧姆定律得出 u = Ri R = u i 电阻元件的参数 电阻对电流有阻碍作用 将 u = Ri 两边同乘以 i ，并积分之，则得 R 是耗能元件 i 安(A) 韦伯(Wb) 亨利(H) N 电感 + – u ? 2. 电感元件 ? L = i N? 在图示 u、i 、e 假定参考方向的前提下，当通过线圈的磁通或 i 发生变化时，线圈中产生感应电动势为 d? dt eL = N di dt = L L + – u i – eL + L 称为电感或自感。线圈的匝数越多，其电感越 大；线圈单位电流中产生的磁通越大，电感也越大。 P 0, L 把电能转换为磁场能，吸收功率。 P 0, L 把磁场能转换为电能，放出功率。 L 是储能元件 根据 KVL 可写出 电压电流关系 L + – u i – eL + 或 瞬时功率 储存的磁场能 在直流稳态时，电感相当于短路。 伏(V) 库仑(C) 法拉(F) 3. 电容元件 电容元件的参数 i u + – C 当通过电容的电荷量或电压 发生变化时，则在电容中引起电流 在直流稳态时， I = 0 ，电容隔直流。 储存的电场能 C 是储能元件 iL(0+)= iL(0–) uC(0+)= uC(0–) 电路中含有储能元件(电感或电容)，在换路瞬 间储能元件的能量不能跃变，即 设 t = 0 为换路瞬间，而以 t = 0– 表示换路前的 终了瞬间，t = 0+ 表示换路后的初始瞬间。 换路定则用公式表示为： 1.11.2 储能元件和换路定则 否则将使功率达到无穷大 换路 引起电路工作状态变化的各种因素。如 ： 电路接通、断开或结构和参数发生变化等。 电感元件的储能 不能跃变 电容元件的储能 不能跃变 [例 1] 已知 iL(0? ) = 0，uC(0? ) = 0，试求 S 闭合瞬间，电路中各电压、电流的初始值。 t = 0+ 时的等效电路为 uC(0+) = uC(0-) = 0 i1(0+) = iC(0+) = iL(0+) = iL(0-) = 0 U R1 R1 u1(0+) = i1(0+) = U u2(0+) = 0 uL(0+) = U [解] 根据换路定则及已知 条件可知， iL(0+) = iL(0–) = 0 电路中各电压电流的初始值为 S C R2 R1 t = 0 – + U L uC(0+) u2(0+) R2 R1 iL(0+) uL(0+) iC(0+) u1(0+) i1(0+) + – + – U + – + – + – 1.11.3 RC 电路的暂态分析 S C R t = 0 – + U 1 2 – + uR – + uC i 　　在 t = 0 时将开关 S 合到 1 的位置。 上式的通解有两个部分，特解 和补函数 特解取电路的稳态