第1章直流穩(wěn)態(tài)電路

1、下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁緒緒 論論一、課程的地位和主要內(nèi)容一、課程的地位和主要內(nèi)容電工電子技術(shù)研究電工技術(shù)和電子技術(shù) 的理論及其應用的科學技術(shù)。電工技術(shù)電工技術(shù) （上篇）（上篇）（電工學）（電工學）電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)電子技術(shù)電子技術(shù) （下篇）（下篇）電路分析基礎電路分析基礎 磁路與電機磁路與電機 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù) 下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁上篇：電路分析基礎上篇：電路分析基礎 直流電路（直流電路（1）；交流電路）；交流電路（2 ）。

2、）。 磁路與電機磁路與電機磁路和變壓器（磁路和變壓器（4）；電動機（）；電動機（4）；）；繼電接觸器控制（繼電接觸器控制（5） 下篇：模擬電子技術(shù)下篇：模擬電子技術(shù)半導體器件（半導體器件（6）；放大器）；放大器 （7）；運算放大器（）；運算放大器（8）數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)組合電路（組合電路（9）；時序電路（）；時序電路（10）下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁二、電工電子技術(shù)的發(fā)展與應用二、電工電子技術(shù)的發(fā)展與應用現(xiàn)狀容量大型化容量大型化器件小型化器件小型化功率電子技術(shù)功率電子技術(shù)微電子技術(shù)微電子技術(shù)設計自動化設計自動化EDAEDA技術(shù)技術(shù)1785年，庫侖確定電荷間

3、的作用力；年，庫侖確定電荷間的作用力；1826年，歐姆提出年，歐姆提出“歐姆定律歐姆定律”；1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象；年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象；1834年，雅可比造出第一臺電動機；年，雅可比造出第一臺電動機；1864年，麥克斯韋提出電磁波理論；年，麥克斯韋提出電磁波理論；1895年，馬可尼和波波夫?qū)崿F(xiàn)第一次無線電通信；年，馬可尼和波波夫?qū)崿F(xiàn)第一次無線電通信；1904年，弗萊明發(fā)明第一只電子管（二極管）；年，弗萊明發(fā)明第一只電子管（二極管）；1946年，誕生第一臺電子計算機；年，誕生第一臺電子計算機；1947年，貝爾實驗室發(fā)明第一只晶體管；年，貝爾實驗室發(fā)明第一只晶體管；1958年，

4、德克薩斯公司發(fā)明第一塊集成電路。年，德克薩斯公司發(fā)明第一塊集成電路。 ：發(fā) 展快速發(fā)展快速發(fā)展原因原因電能電能易轉(zhuǎn)換易轉(zhuǎn)換易傳輸易傳輸易控制易控制下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 計算機檢測控制系統(tǒng)原理框圖計算機檢測控制系統(tǒng)原理框圖微微機機傳傳感感器器伺服伺服機構(gòu)機構(gòu)模擬模擬信號信號處理處理功率功率放大放大模數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換數(shù)模數(shù)模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換數(shù)字數(shù)字接口接口數(shù)字數(shù)字接口接口 被被 測測 控控 對對 象象干擾、噪聲、漂移、非線性干擾、噪聲、漂移、非線性電工電子技術(shù)的典型應用電工電子技術(shù)的典型應用模擬電模擬電子技術(shù)子技術(shù)數(shù)字電數(shù)字電子技術(shù)子技術(shù)電機電機下一頁下一頁總目錄總目錄

5、 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁三、三、如何學好電工電子技術(shù)如何學好電工電子技術(shù)課程特點：內(nèi)容多且廣、學時相對少課程特點：內(nèi)容多且廣、學時相對少1 1、注意掌握、注意掌握“三基三基”：2 2、注重綜合分析與設計、注重綜合分析與設計 注重工程化素質(zhì)培養(yǎng)注重工程化素質(zhì)培養(yǎng)基本原理、基本分析方法、基本應用基本原理、基本分析方法、基本應用3 3、提高學習效率、培養(yǎng)自學能力、提高學習效率、培養(yǎng)自學能力課堂、答疑、作業(yè)、自學、討論、實驗課堂、答疑、作業(yè)、自學、討論、實驗下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁下一頁下一頁總目錄總

6、目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁放放大大器器揚聲器揚聲器話筒話筒 電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設備電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設備或電路元件按一定方式組合而成?；螂娐吩匆欢ǚ绞浇M合而成。 發(fā)電機發(fā)電機升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動機電動機電爐電爐.輸電線輸電線下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁電源電源: 提供提供電能的裝置電能的裝置負載負載: 取用取用電能的裝置電能的裝置中間環(huán)節(jié)：中間環(huán)節(jié)：傳遞、分傳遞、分配和控制電能的作用配和控制電能的作用發(fā)電機發(fā)電機升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動機電動機電爐電

7、爐.輸電線輸電線下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁直流電源直流電源直流電源直流電源: 提供能源提供能源信號處理：信號處理：放大、調(diào)諧、檢波等放大、調(diào)諧、檢波等負載負載信號源信號源: 提供信息提供信息放放大大器器揚聲器揚聲器話筒話筒激勵：激勵：電源或信號源的電壓或電流，推動電路工作電源或信號源的電壓或電流，推動電路工作;響應響應: 由激勵所產(chǎn)生的電壓和電流由激勵所產(chǎn)生的電壓和電流; 電路分析：電路分析：在電路結(jié)構(gòu)、電源和負載等參數(shù)已知的在電路結(jié)構(gòu)、電源和負載等參數(shù)已知的條件下，討論激勵和響應之間的關系。條件下，討論激勵和響應之間的關系。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目

8、錄返回返回上一頁上一頁 為了便于用數(shù)學方法分析電路，將為了便于用數(shù)學方法分析電路，將實際電路模型化實際電路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，從而構(gòu)成與實際電路相對應的擬實際電路中的器件，從而構(gòu)成與實際電路相對應的電路模型。電路模型。實際電路實際電路實際器件（電阻器、電容器、實際器件（電阻器、電容器、電感線圈、晶體管、集成電路等）電感線圈、晶體管、集成電路等）電路模型電路模型抽象抽象近似近似理想電路元件（電阻元件、電容元件、理想電路元件（電阻元件、電容元件、電感元件、電源、理想運放等）電感元件、電源、理想運放等

9、） 器件建模：器件建模：1.1.保留主要電磁特性保留主要電磁特性2.2.一個器件可由多個元件模型表示一個器件可由多個元件模型表示電路的建模過程電路的建模過程下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 電池電池是電源元件，其參是電源元件，其參數(shù)為電動勢數(shù)為電動勢 E 和內(nèi)阻和內(nèi)阻Ro； 燈泡燈泡主要具有消耗電能主要具有消耗電能的性質(zhì)，是電阻元件，的性質(zhì)，是電阻元件，其參數(shù)為電阻其參數(shù)為電阻R； 筒體筒體用來連接電池和燈用來連接電池和燈泡，其電阻忽略不計，認泡，其電阻忽略不計，認為是無電阻的理想導體。為是無電阻的理想導體。 開關開關用來控制電路的通用來控制電路的通斷。斷。手電筒的電

10、路模型手電筒的電路模型R+RoES+UI電池電池導線導線燈泡燈泡開關開關 手電筒由電池、燈泡、手電筒由電池、燈泡、開關和筒體組成。開關和筒體組成。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁物理量物理量實實 際際 方方 向向電流電流 I正電荷運動的方向正電荷運動的方向電動勢電動勢E ( (電位升高的方向電位升高的方向) ) 電壓電壓 U( (電位降低的方向電位降低的方向) )高電位高電位 低電位低電位 單單 位位kA 、A、mA、A低電位低電位 高電位高電位kV 、V、mV、VkV 、V、mV、V注意：注意：它們是它們是標量標量，規(guī)定方向是為了便于電路的計算。，規(guī)定方向是為了便于

11、電路的計算。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁電流：電流：Uab 雙下標雙下標電壓：電壓：IE+_ 在分析與計算電路時，對電量任在分析與計算電路時，對電量任意假定的方向。一種意假定的方向。一種分析方法分析方法。Iab 雙下標雙下標aRb箭箭 標標abRI正負極性正負極性+abU U+_下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁實際方向與參考方向?qū)嶋H方向與參考方向一致一致，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為正值正值；實際方向與參考方向?qū)嶋H方向與參考方向相反相反，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為負值負值。注意：注意： 在參考方向選定后，電流在參考方向選定后

12、，電流 ( 或電壓或電壓 ) 值才有正負值才有正負之分。之分。 若若 I = 5A，則電流從則電流從 a 流向流向 b；例：例：若若 I = 5A，則電流從，則電流從 b 流向流向 a 。abRIabRU+若若 U = 5V，則電壓的實際方向，則電壓的實際方向從從 a 指向指向 b；若若 U= 5V，則電壓的實際方向，則電壓的實際方向從從 b 指向指向 a 。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁歐姆定律歐姆定律U、I 參考方向相同時，參考方向相同時，RU+IRU+I 表達式中有兩套正負號：表達式中有兩套正負號： 式前的正負號由式前的正負號由U、I 參考方向的關系確定；參考

13、方向的關系確定； U、I 值本身的正負則說明實際方向與參考值本身的正負則說明實際方向與參考 方向之間的關系。方向之間的關系。U = R I下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁解：解：對圖對圖(a)有有, U = RI例：例：應用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻應用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻R。對圖對圖(b)有有, U = RI326 : IUR所以所以326: IUR所以所以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁I/AU/Vo線性電阻的伏安特性線性電阻的伏安特性常數(shù)常數(shù)即：即： IUR 下一頁

14、下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁描述消耗電能的性質(zhì)描述消耗電能的性質(zhì)Riu 根據(jù)歐姆定律根據(jù)歐姆定律:即電阻元件上的電壓與通過的電流成線性關系即電阻元件上的電壓與通過的電流成線性關系SlR 金屬導體的電阻與導體的尺寸及導體材料金屬導體的電阻與導體的尺寸及導體材料的的導電性能有關導電性能有關，表達式為：表達式為：0dd00 tRituiWt2t電阻的能量電阻的能量Riu+_下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁電容：電容：uqC )(FuiC+_電容器的電容與極板的尺寸及其間介質(zhì)的電容器的電容與極板的尺寸及其間介質(zhì)的介電常數(shù)等關。介電常數(shù)等關。(F)dSC

15、S 極板面積（極板面積（m2）d 板間距離（板間距離（m）介電常數(shù)介電常數(shù)（F/m）tuCtqidddd 當電壓當電壓u變化時，在電路中產(chǎn)生電流變化時，在電路中產(chǎn)生電流:下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁電容元件儲能電容元件儲能221CuW 將上式兩邊同乘上將上式兩邊同乘上 u，并積分，則得：，并積分，則得：20021ddCuuCutuitu即電容將電能轉(zhuǎn)換為電場能儲存在電容中，當電壓即電容將電能轉(zhuǎn)換為電場能儲存在電容中，當電壓增大時，電場能增大，電容元件從電源取用電能；增大時，電場能增大，電容元件從電源取用電能；當電壓減小時，電場能減小，電容元件向電源放還當電壓減小時

16、，電場能減小，電容元件向電源放還能量。能量。根據(jù)：根據(jù)：tuCidd電容元件不消耗能量，也是電容元件不消耗能量，也是儲能儲能元件。元件。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 iNiL電感電感:( H、mH)電流通過電流通過N匝匝線圈產(chǎn)生線圈產(chǎn)生(磁鏈磁鏈)N 電流通過電流通過一匝一匝線圈產(chǎn)生線圈產(chǎn)生(磁通磁通)ui +-線圈的電感與線圈的尺寸、匝數(shù)以及附近的介質(zhì)線圈的電感與線圈的尺寸、匝數(shù)以及附近的介質(zhì)的導磁性能等有關。的導磁性能等有關。lNSL2下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁(H)lNSL2tiLteddddtLitNLd)d(d)d(iu+

17、-eL+-LS 線圈橫截面積（線圈橫截面積（m2） l 線圈長度（線圈長度（m）N 線圈匝數(shù)線圈匝數(shù) 介質(zhì)的磁導率（介質(zhì)的磁導率（H/m）下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁221LiW tiLeuLdd 將上式兩邊同乘上將上式兩邊同乘上 i ，并積分，則得：，并積分，則得：20021ddLiiLituiti即電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場能儲存在線圈中，當電即電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場能儲存在線圈中，當電流增大時，磁場能增大，電感元件從電源取用電流增大時，磁場能增大，電感元件從電源取用電能；當電流減小時，磁場能減小，電感元件向電能；當電流減小時，磁場能減小，電感元件向電源放還能量。源放

18、還能量。電感元件不消耗能量，是電感元件不消耗能量，是儲能儲能元件。元件。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁1.6 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路RREI 0IR0R EU I下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁RREI 0IR0R EU I下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁R U+_IIE+_U+_下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁UIUIUIUI下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁因為因為P2 = P1 + PR，所以電路的功率平衡。所以電路的功率平衡。下一頁

19、下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁IRoR EU0 下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁電源外部端子被短接電源外部端子被短接 特征特征:0SREII 電源端電壓電源端電壓負載功率負載功率電源產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻消耗掉電源產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻消耗掉短路電流（很大）短路電流（很大）U = 0 PE = P = IR0P = 0I+U有有源源電電路路IR0R EU0 下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁I1I2I3ba E2R2 R3R1E11 12 23 3 3 3下一頁下一頁總目錄

20、總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 在任一瞬間，流向任一結(jié)點的電流等于流出該結(jié)在任一瞬間，流向任一結(jié)點的電流等于流出該結(jié)點的電流。點的電流。實質(zhì)實質(zhì): 或或: = 0I1I2I3ba E2R2 R3R1E1對結(jié)點對結(jié)點 a ：I1+I2 = I3或或 I1+I2I3= 0下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁I =?例例2:廣義結(jié)點廣義結(jié)點I = 0IA + IB + IC = 0ABCIAIBIC2 +_+_I5 1 1 5 6V12V下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁即：即： U =

21、 0在任一瞬間，從回路中任一點出發(fā)，沿回路循行一周，在任一瞬間，從回路中任一點出發(fā)，沿回路循行一周，則電位升之和等于電位降之和。即：則電位升之和等于電位降之和。即： U升升 = U降降 對回路對回路1：對回路對回路2： E1 = I1 R1 +I3 R3E2= I2 R2+I3 R3或或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0 或或 I2 R2+I3 R3 E2 = 0 I1I2I3ba E2R2 R3R1E11 12 2下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁1列方程前列方程前標注標注回路循行方向；回路循行方向； 電位升電位升 = 電位降電位降 E2 =UBE + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + UBE = 02應用應用 U = 0項前符號的確定：項前符號的確定： 3. 開口電壓可按回路處理。開口電壓可按回路處理。 注意：注意：1 1對回路對回路1：E1UBEE+B+R1+E2R2I2_下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔abda：對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔acba：對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔bcdb：R5I5 R5 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I5 R5 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0對回路對回路 adbca，沿逆時針方向循行，沿逆時針方向循行： I1 R1 + I3 R3 +