7 電路

(1)

7 電路

(2)

(3)

7.1 直流電路 7.2 串聯電阻 7.3 並聯電阻 7.4 交流電路

7.5 虛擬電路實驗

Outline

(4)

7.1

直流電路

•Direct Current Circuit

•A bimetallic strip flasher

•以電阻電熱絲加熱bimetallic strip，約一秒啟閉一次，可用作警示裝置。

(5)

Ex.1 簡單直流電路內之電位（電壓）

升降

a a

V iR V

iR

  



E E

克希荷夫 Kirchhoff 迴路定理

(6)

Ex.2

The Ammeter and the Voltmeter

(7)

A single-loop circuit

• Follow Example 26.3, using Figure 26.10 below.

(8)

Power distribution systems

• Follow the text discussion using Figure 26.24 below.

(9)

Household wiring

• Figure 26.26 at the right shows why it is safer to use a three-prong plug for

electrical appliances.

(10)

Figure 26.25

fuse

Circuit breaker

(11)

Neuromyography

(12)

Ex.3 RC電路

電阻－電容電路

(13)

Ex.3

(cont) Charging a

Capacitor

0 ,

1 ( )

( )

( ) ( )

q dq

iR i

C dt

dq q dq q

R dt C dt RC R

dq q

dt R RC RC q C

dq dt d q C dt

q C RC q C RC

   

    

     

      

 

E

E E

E

E E

(14)

Ex.3 (cont)

const

( )

ln( ) Const.

What is C ?

t RC

t t

RC RC

d q C dt

q C RC

q C t

RC

q C e

q C e e C e

 

 

   



    

  

    





_E^E



E E

E

(15)

Ex.3 (Initial Condition)

0 0

/

( ) '

0 ' '

( )

( ) (1 )

( )

t RC

t RC t RC

t RC

q t C C e

C C e C C

q t C C e

q t C e

i dq e

dt R



 



  

     

   

  

 

E

E E

(16)

Ex.3

(cont)

•如果 R = 10M C = 1F

•經過46s後，e= 0.01，充電達99﹪

•可用作間歇式雨刷等電路控制。

( ) (1 ^{RC RC}/ ) 0.63

q RC  CE  e^  CE



¹⁰^¹⁰⁶^



¹⁰ ⁶



^¹⁰^s

 ^ F

RC

e^-1

(17)

UnFigure Page 866

(18)

7.2

Resistance in series





 

 





n

j

j eq

eq

R R

R i R

iR iR

iR

1

3 2

1

3 2

1

0 E E

E

(19)

7.3 Resistors in parallel

3 2

1

3 2

1 3

2 1

3 3

2 2

1 1

1 ) 1

( 1 , ,

R R

i R

R R

i R i

i i

i R i R

i R

eq eq

















E

E E

E

(20)

Multiloop Circuits

 The Junction rule: 流入接點之電流必等於流出者

(Kirchhoff’s junction/current rule)

2 3

1

i i

i  

(21)

loop left

3 0

3 1

1

1  i R  i R  E

loop right

2 0

2 2

3

3   

 i R i R E

loop big

2 0

2 2 1

1

1    E 

E i R i R

解System of equations (聯立方程組)

(22)

Ex.4 What are the currents?

0 0

2 2

2 1

3 2

1 3

2 2

2 1

1 1

2 1

3



















R i

R i R

i

i i

i

E E

E

(23)

解聯立方程組

pivot equation

(24)

Forward Elimination and Back substitution

pivot equation

upper triangle

高斯消去法

(25)

The torpedo ray

(26)

Ex.5 The electric eel

(27)

The Equivalent circuit

(28)

A 10

6 . 6 140

/

A 93 .

0 0

93 .

1 8 1 140

1

1250 5000

V 750 5000

3 140

1





























i i

i iR

iR

R R R

R

r R

row

eq w

row

eq j j row

eq

ep row

E

E E

The current

R_w=800Ω 0.15V

0.25Ω

(29)

7.4

交流電路

•Alternating Current Circuit

•V( t ) = V₀Sin2f t

•f 頻率 = 60H（赫）

•V₀尖峰值，

一般家庭約170V

(30)

功率

•P（t）= I₀V₀Sin²2 f t，取時間平均值

•對交流電而言，歐姆定律變成

rms rmsV V I

V I I

P   

2 2 2

1 ₀ ₀

0 0

R I

V_rms  _rms

R R V

I V

I

P _rms _rms _rms ^rms

2

2 



(31)

Ex.5 72W 音箱

V V

V_rms V 24 2

34 2

0  

  

 

 3.0

0 . 8

24V R

I_rms V^rms

W V

I

P  _rms _rms  72

(32)

Ex.6 A practical example

Quebec Montreal

M W 0

. 55 )

1000 /

22 . 0 (

) A 500 (

M W 220

) 1000

/ 22

. 0 (

) A 1000 (

368M W V)(500A)

10 35

. 7 (

2 2

2 ,

2 2

1 ,

5























km m

R I

P

km m

R I

P

I P

av av

av E

(33)

7.5

虛擬電路實驗

(34)

7.6 Orcad-PSpice

(35)

7.7 Simulation

(36)