第1章电路分析基础本章要求1、了解电路的组成和功能了解元件模型和电路模型的概念2、深刻理解电压、电流参考方向的意义3、掌握理想元件和电压源、电流源的输出特性4、熟练掌握基尔霍夫定律5、深刻理解电路中电位的概念并能熟练计算电路中各点电位6、深刻理解电压源和电流源等效变换的概念7、熟练掌握弥尔曼定理、叠加原理和戴维南定理8、理解受控电源模型了解含受控源电路的分析方法。本章内容电路的基本概念及基本定律是电路分析的重要基础。电路的基本定律和理想的电路元件虽只有几个但无论是简单的还是复杂的具体电路都是由这些元件构成从而依据基本定律就足以对它们进行分析和计算。因而要求对电路的基本概念及基本定律深刻理解、牢固掌握、熟练应用、打下电路分析的基础。依据欧姆定律和基尔霍夫定律介绍电路中常用的分析方法。这些方法不仅适用于线性直流电路原则上也适用于其他线性电路。为此必须熟练掌握。1.1电路的基本概念教学时数1学时本节重点1、理想元件和电路模型的概念2、电路变量电动势、电压、电流的参考方向3、电压、电位的概念与电位的计算。本节难点参考方向的概念和在电路分析中的应用。教学方法通过与物理学中质点、刚体的物理模型对比建立起理想元件模型的概念结合举例说明电路变量的参考方向在分析电路中的重要性。通过例题让学生了解并掌握电位的计算过程。教学手段传统教学手法与电子课件结合。教学内容一、实际电路与电路模型1、实际电路的组成和作用1组成电源信号源、负载和中间环节2作用a.电能的传输和转换b.信号的传递与处理。2、电路模型考虑电路分析的需要建立理想电路模型。1理想电路元件概念忽略实际元件的次要物理性质反映其主要物理性质把实际元件理想化。2电路模型的概念实际电路中的实际元件用理想元件代替的电路。例如手电筒电路实际电路手电筒电路模型3、常用的理想元件1产生电能元件理想电压源理想电流源2耗能元件电阻3储能元件电容电感二、电路分析中的若干规定1、电路参数与变量的文字符号与单位电路参数的概念理想元件的数值。变量的概念电路中的电动势、电压和电流。1文字符号的规定①电路参数的文字符号用大写斜体字表示如电阻R②电路变量的文字符号直流量用大写斜体字表示如电压U、电流I瞬时量和时变量用小写斜体字母表示如电压u、电流i③单位的文字符号用国际通用的文字符号表示。单字母的单位用大写正体字母表示如V、A等复合字母表示的单位第一个字母正体大写以后的字母正体小写如Hz、Wb等。2、电路变量的参考方向电路变量的实际方向物理学中的规定电动势的方向是在电源内部低电位点指向高电位点的方向电压的方向是高电位点指向低电位点的方向电流的方向是正电荷流动的方向如图a所示。变量参考方向概念的引入变量参考方向又称正方向为求解变量的实际方向无法预先确定的复杂电路人为任意设定的电路变量的方向如图b所示。a电流、电压的实际方向b电流、电压的参考方向US-RL电池灯泡开关SR25AR22ΩR2I-EUSU2R2R1U1--I1I2I3abR1U1R2U2US2US1R3U3R-USISCL参考方向标示的方法①箭头标示②极性标示③双下标标示。注意①参考方向的设定对电路分析没有影响②电路分析必须设定参考方向③按设定的参考方向求解出变量的值为正说明实际方向和参考方向相同为负则相反。关联参考方向和非关联参考方向的概念一个元件或一段电路上电流与电压的参考方向一致时称为关联参考方向反之为非关联参考方向。欧姆定律在不同参考方向情况下的表达形式关联参考方向URI非关联参考方向U–RI例已知图a、b电路和变量的参考方向求电流I。解a图中电阻电压与流过电阻电流为关联参考方向据欧姆定律URI则A326RUIb图中电压与电流为非关联参考方向ab欧姆定律的表达式为U–RI则A326RUI结论a图解得I为正表明电流的实际方向与所设参考方向一致而b图解得I为负表明电流的实际方向与所设参考方向相反。3、功率规定吸收功率为正发出功率为负。在此规定下元件的功率计算在电压、电流取关联和非关联参考方向时具有不同形式。关联参考方向时PU·I非关联参考方向时P–U·I根据能量守恒定律任一电路在任一瞬时所有电源发出的功率的总和等于所有负载吸收功率的总和或所有元件瞬时功率的代数和为零∑P发出∑P吸收或∑P0称为功率平衡方程式常用于验证电路分析结果的正确与否。三、电路中的电位和电压物理学中给出了电位电势和电压电势差的定义。电位只有相对的意义。只有选定了参考点并规定参考点的电位为零则某点电位才有唯一确定的数值。电力工程中规定大地为电位参考点在电子电路中常取机壳或公共地线的电位为零称之为“地”在电路图中用符号“”表示。电路中电位的大小、极性和参考点的选择有关。原则上参考点可以任意选择。参考点不同时各点的电位值就不一样。电压是两点间的电位之差具有绝对的意义与参考点的选择毫无关系。2ΩI