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2.电源和基尔霍夫定律.ppt

上传人:kuailexingkong 文档编号:1223464 上传时间:2018-06-19 格式:PPT 页数:25 大小:786KB
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资源描述

1、,电子信息科学与技术专业,阮许平主讲,电路分析,电源和基尔霍夫定律,02,一、电源元件,其两端电压总能保持定值或一定的时间函数,其值与流过它的电流 i 无关的元件叫理想电压源。,电路符号,1. 理想电压源,定义,下 页,返 回,电源两端电压由电源本身决定, 与外电路无关;与流经它的电流方 向、大小无关。,通过电压源的电流由电源及外 电路共同决定。,理想电压源的电压、电流关系,伏安关系,例,外电路,电压源不能短路!,下 页,上 页,返 回,电压源的功率,电场力做功 , 电源吸收功率。,(1) 电压、电流的参考方向非关联;,物理意义:,电流(正电荷 )由低电位向 高电位移动,外力克服电场力作功电源

2、发出功率。,发出功率,起电源作用,(2) 电压、电流的参考方向关联;,物理意义:,吸收功率,充当负载,或:,发出负功,下 页,上 页,返 回,例,计算图示电路各元件的功率。,解,发出,发出,吸收,满足:P(发)P(吸),下 页,上 页,返 回,实际电压源也不允许短路。因其内阻小,若短路,电流很大,可能烧毁电源。,实际电压源,考虑内阻,伏安特性,一个好的电压源要求,下 页,上 页,返 回,其输出电流总能保持定值或一定的时间函数,其值与它的两端电压u 无关的元件叫理想电流源。,电路符号,2. 理想电流源,定义,(1) 电流源的输出电流由电源本身决定,与外电路无关;与它两端电压方向、大小无关,电流源

3、两端的电压由电源及外电路共同决定,理想电流源的电压、电流关系,伏安关系,下 页,上 页,返 回,例,外电路,电流源不能开路!,实际电流源的产生,可由稳流电子设备产生,如晶体管的集电极电流与负载无关;光电池在一定光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。,下 页,上 页,返 回,电流源的功率,(1) 电压、电流的参考方向非关联;,发出功率,起电源作用,(2) 电压、电流的参考方向关联;,吸收功率,充当负载,或:,发出负功,下 页,上 页,返 回,例,计算图示电路各元件的功率。,解,发出,发出,满足:P(发)P(吸),下 页,上 页,返 回,二、 受控电源 (非独立源),电压或电流的大小和方向不是

4、给定的时间函数,而是受电路中某个地方的电压(或电流)控制的电源,称受控源。,电路符号,受控电压源,1. 定义,受控电流源,下 页,上 页,返 回,(1) 电流控制的电流源 ( CCCS ), : 电流放大倍数,根据控制量和被控制量是电压u 或电流i ,受控源可分四种类型:当被控制量是电压时,用受控电压源表示;当被控制量是电流时,用受控电流源表示。,2. 分类,四端元件,输出:受控部分,输入:控制部分,下 页,上 页,返 回,g: 转移电导,(2) 电压控制的电流源 ( VCCS ),(3) 电压控制的电压源 ( VCVS ),: 电压放大倍数,下 页,上 页,返 回,(4) 电流控制的电压源

5、( CCVS ),r : 转移电阻,例,电路模型,下 页,上 页,返 回,3. 受控源与独立源的比较,(1) 独立源电压(或电流)由电源本身决定,与电路中其它电压、电流无关,而受控源电压(或电流)由控制量决定。,(2) 独立源在电路中起“激励”作用,在电路中产生电压、电流,而受控源只是反映输出端与输入端的受控关系,在电路中不能作为“激励”。,例,求:电压u2。,解,下 页,上 页,返 回,三、基尔霍夫定律,基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律( KCL )和基尔霍夫电压定律( KVL )。它反映了电路中所有支路电压和电流所遵循的基本规律,是分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫定律与元件特性构成了电

6、路分析的基础。,下 页,上 页,返 回,1. 几个名词,电路中通过同一电流的分支。(b),三条或三条以上支路的连接点称为节点。( n ),b=3,a,n=2,b,(1)支路,电路中每一个两端元件就叫一条支路,(2) 节点,b=5,下 页,上 页,返 回,由支路组成的闭合路径。( l ),两节点间的一条通路。由支路构成。,对平面电路,其内部不含任何支路的回路称网孔。,l=3,3,(3) 路径,(4) 回路,(5) 网孔,网孔是回路,但回路不一定是网孔,下 页,上 页,返 回,2. 基尔霍夫电流定律 (KCL),令流出为“+”,有:,例,在集总参数电路中,任意时刻,对任意结点流出或流入该结点电流的

7、代数和等于零。,流进的电流等于流出的电流,下 页,上 页,返 回,例,三式相加得:,表明KCL可推广应用于电路中包围多个结点的任一闭合面,明确,(1) KCL是电荷守恒和电流连续性原理在电路中任 意结点处的反映;,(2) KCL是对支路电流加的约束,与支路上接的是 什么元件无关,与电路是线性还是非线性无关;,(3)KCL方程是按电流参考方向列写,与电流实际 方向无关。,下 页,上 页,返 回,(2)选定回路绕行方向, 顺时针或逆时针.,U1US1+U2+U3+U4+US4= 0,3. 基尔霍夫电压定律 (KVL),在集总参数电路中,任一时刻,沿任一闭合路径绕行,各支路电压的代数和等于零。,(1

8、)标定各元件电压参考方向,U2+U3+U4+US4=U1+US1,或:,R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4,下 页,上 页,返 回,例,KVL也适用于电路中任一假想的回路,明确,(1) KVL的实质反映了电路遵 从能量守恒定律;,(2) KVL是对回路电压加的约束,与回路各支路上接的是什么元件无关,与电路是线性还是非线性无关;,(3)KVL方程是按电压参考方向列写,与电压实际 方向无关。,下 页,上 页,返 回,4. KCL、KVL小结:,(1) KCL是对支路电流的线性约束,KVL是对回路电压的线性约束。,(2) KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关。,(3) KCL表明在每一节点上电荷是守恒的;KVL是能量守恒的具体体现(电压与路径无关)。,(4) KCL、KVL只适用于集总参数的电路。,下 页,上 页,返 回,3,3,下 页,上 页,返 回,上 页,返 回,解,解,

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