電路與模擬電子技術(shù)（第二版）

1、 主講教師：傅豐林 劉雪芳上一頁下一頁目 錄返 回退 出第2頁使用說明使用說明u課程適用對象：計算機(jī)類專業(yè)本?？茖W(xué)生。課程適用對象：計算機(jī)類專業(yè)本?？茖W(xué)生。u配套文字教材配套文字教材殷瑞祥：殷瑞祥： 電路與模擬電子技術(shù)（第二版）電路與模擬電子技術(shù)（第二版）. 高等教育出版社，高等教育出版社，2009年。年。u學(xué)時：學(xué)時：60 (30+30)u內(nèi)容：電工學(xué)內(nèi)容：電工學(xué)+電子學(xué)電子學(xué)上一頁下一頁目 錄返 回退 出第3頁目錄目錄u緒緒 論論u第一篇第一篇 電路基本理論電路基本理論第第1 1章章 電路的基本概念及基本定律電路的基本概念及基本定律第第2 2章章 電路分析的基本方法電路分析的基本方法第第3

2、 3章章 交流穩(wěn)態(tài)電路分析交流穩(wěn)態(tài)電路分析第第4 4章章 暫態(tài)電路分析暫態(tài)電路分析上一頁下一頁目 錄返 回退 出第4頁目錄（續(xù)）目錄（續(xù)）u第二篇第二篇 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)第第5 5章章 半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)與二極管電路半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)與二極管電路第第6 6章章 晶體管放大電路基礎(chǔ)晶體管放大電路基礎(chǔ)第第7 7章章 模擬集成電路及其應(yīng)用電路模擬集成電路及其應(yīng)用電路第第8 8章章 信號產(chǎn)生電路信號產(chǎn)生電路第第9 9章章 直流電源直流電源u附錄附錄附錄附錄1 1 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換附錄附錄2 2 應(yīng)用應(yīng)用EWBEWB進(jìn)行電子電路分析設(shè)計進(jìn)行電子電路分析設(shè)計上一頁下一頁目 錄返 回

3、退 出課程要求課程要求u了解了解：熟知基本概念和基本原理：熟知基本概念和基本原理u理解理解：概念清楚，原理明白，并具：概念清楚，原理明白，并具有分析和計算能力。有分析和計算能力。u掌握掌握：比：比“理解理解”要求更高，有的要求更高，有的知識必須記住。知識必須記住。 Why What How上一頁下一頁目 錄返 回退 出學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求課堂課堂：聽講與理解、適當(dāng)筆記：聽講與理解、適當(dāng)筆記課后課后：認(rèn)真讀書、完成作業(yè)：認(rèn)真讀書、完成作業(yè)實驗實驗：充分準(zhǔn)備、勇于實踐：充分準(zhǔn)備、勇于實踐 學(xué)會使用仿真軟件學(xué)會使用仿真軟件上一頁下一頁目 錄返 回退 出成績給定成績給定平時成績：平時成績：u作業(yè)：每章交一

4、次作業(yè)：每章交一次u點(diǎn)名：不定期抽點(diǎn)名點(diǎn)名：不定期抽點(diǎn)名u期中考試期中考試期末卷面成績期末卷面成績uE-mail:uTel第1 1章章 電路的基本概念與基本定律電路的基本概念與基本定律電路與模擬電子技術(shù)電路與模擬電子技術(shù)上一頁下一頁目 錄返 回退 出9本章教學(xué)內(nèi)容本章教學(xué)內(nèi)容1.1 電路組成與功能電路組成與功能1.2 電路模型電路模型1.3 電路中的基本物理量：電壓、電流、電位、功率電路中的基本物理量：電壓、電流、電位、功率1.4 基本電路元件模型基本電路元件模型1.5 電路的工作狀態(tài)與元件額定值電路的工作狀態(tài)與元件額定值1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律u作業(yè)作業(yè)4、

5、8、10、11、15、17、18上一頁下一頁目 錄返 回退 出10本章內(nèi)容概述本章內(nèi)容概述u先修基礎(chǔ)先修基礎(chǔ)：物理學(xué)：物理學(xué)u主要內(nèi)容主要內(nèi)容：電路模型的概念、基本物理量及其參考：電路模型的概念、基本物理量及其參考方向、電路的工作狀態(tài)，基本電路元件及其特性，方向、電路的工作狀態(tài)，基本電路元件及其特性，集中參數(shù)電路的拓?fù)浼s束關(guān)系集中參數(shù)電路的拓?fù)浼s束關(guān)系基爾霍夫定律?；鶢柣舴蚨伞＿@些內(nèi)容是分析和計算電路的基礎(chǔ)。這些內(nèi)容是分析和計算電路的基礎(chǔ)。u重點(diǎn)重點(diǎn)：深刻理解電路中電壓和電流的：深刻理解電路中電壓和電流的參考極性參考極性和和參考參考方向方向的意義，強(qiáng)化電路模型的概念，牢固掌握集中參的意義，強(qiáng)

6、化電路模型的概念，牢固掌握集中參數(shù)電路的數(shù)電路的基本約束關(guān)系基本約束關(guān)系基爾霍夫定律和元件伏安基爾霍夫定律和元件伏安特性約束。特性約束。上一頁下一頁目 錄返 回退 出111-1 電路的組成與功能電路的組成與功能u電路的概念電路的概念電路是由用電設(shè)備或元器件（稱為負(fù)載）與供電設(shè)備（稱電路是由用電設(shè)備或元器件（稱為負(fù)載）與供電設(shè)備（稱為電源）通過導(dǎo)線連接而構(gòu)成的提供給為電源）通過導(dǎo)線連接而構(gòu)成的提供給電電荷流動的通荷流動的通路路。u電路的組成電路的組成為電路工作提供能量的為電路工作提供能量的電源；電源；在電能作用下完成電路功能的在電能作用下完成電路功能的用電設(shè)備或元器件；用電設(shè)備或元器件；連接電源

7、和用電設(shè)備的連接電源和用電設(shè)備的導(dǎo)線；導(dǎo)線；控制電源接入的控制電源接入的開關(guān)開關(guān)等。等。例如我們常用的照明電路。例如我們常用的照明電路。220V電源開關(guān)燈泡（用電設(shè)備）導(dǎo)線上一頁下一頁目 錄返 回退 出121-1 電路的組成與功能電路的組成與功能（續(xù)）（續(xù)）u電路的功能電路的功能客觀上電路提供了電荷流動的通路，電荷攜帶著電能在電路客觀上電路提供了電荷流動的通路，電荷攜帶著電能在電路中流動，從電源帶走電能，而在用電元器件中又釋放電能，中流動，從電源帶走電能，而在用電元器件中又釋放電能，根據(jù)電路的工作場合和工作目的，電路主要有下列作用：根據(jù)電路的工作場合和工作目的，電路主要有下列作用：能量傳輸能量

8、傳輸 將電源的電能傳輸給用電設(shè)備將電源的電能傳輸給用電設(shè)備(負(fù)載負(fù)載)。能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換 將傳輸?shù)截?fù)載的電能根據(jù)需要轉(zhuǎn)換成其它形式將傳輸?shù)截?fù)載的電能根據(jù)需要轉(zhuǎn)換成其它形式 的能量，如光、聲、熱、機(jī)械能等的能量，如光、聲、熱、機(jī)械能等信息傳輸信息傳輸信息處理信息處理信息信息- (- (載體載體)-)-信號信號-電路電路-終端終端-(-(去載體去載體)-)-信息信息 ( (電流或電壓電流或電壓) )信號信號( (接受接受)-)-電路電路-信號信號( (已經(jīng)放大、去噪、合成已經(jīng)放大、去噪、合成) )上一頁下一頁目 錄返 回退 出131.2 電路模型電路模型u為什么要引入電路模型？為什么要引入電路模型

9、？Why構(gòu)成實際電路的元器件種類繁多，形狀各異，給分析和設(shè)構(gòu)成實際電路的元器件種類繁多，形狀各異，給分析和設(shè)計帶來困難。計帶來困難。只有對各種元器件的特性建立了數(shù)學(xué)模型，才可能對電路只有對各種元器件的特性建立了數(shù)學(xué)模型，才可能對電路進(jìn)行深入分析。進(jìn)行深入分析。例：手電筒電路（例：手電筒電路（p4 圖圖1-2-1）上一頁下一頁目 錄返 回退 出141.2 電路模型電路模型 （續(xù)（續(xù)1）u什么是電路模型？什么是電路模型？What對實際電路的特性進(jìn)行分析、抽象，將電路的主要性能用對實際電路的特性進(jìn)行分析、抽象，將電路的主要性能用數(shù)學(xué)方法表達(dá)出來，再利用一些具有特定、理想化特性的數(shù)學(xué)方法表達(dá)出來，再利

10、用一些具有特定、理想化特性的元件（理想元件）重構(gòu)出來的電路，稱為原電路的模型。元件（理想元件）重構(gòu)出來的電路，稱為原電路的模型。電路模型反映了原電路工作的主要特性，并且這些特性是電路模型反映了原電路工作的主要特性，并且這些特性是已經(jīng)數(shù)學(xué)化了的，便于用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析。已經(jīng)數(shù)學(xué)化了的，便于用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析。電路模型中，構(gòu)成電路的不再是千差萬別的各種實際元器電路模型中，構(gòu)成電路的不再是千差萬別的各種實際元器件，而是數(shù)量有限的理想元件，具有很好的規(guī)范性。有利件，而是數(shù)量有限的理想元件，具有很好的規(guī)范性。有利于設(shè)計、交流。于設(shè)計、交流。構(gòu)成電路模型的理想元件數(shù)量應(yīng)盡可能少，否則，電路模構(gòu)成電路模型的

11、理想元件數(shù)量應(yīng)盡可能少，否則，電路模型將失去其存在的價值。型將失去其存在的價值。上一頁下一頁目 錄返 回退 出151.2 電路模型電路模型 （續(xù)（續(xù)2）u怎樣建立電路模型？怎樣建立電路模型？How對電路中的每個元器件特性建立數(shù)學(xué)模型。對電路中的每個元器件特性建立數(shù)學(xué)模型。用理想元件實現(xiàn)每個元器件的特性，構(gòu)成元器件的電用理想元件實現(xiàn)每個元器件的特性，構(gòu)成元器件的電路模型。路模型。把所有元器件的電路模型按照原電路結(jié)構(gòu)連接起來，把所有元器件的電路模型按照原電路結(jié)構(gòu)連接起來，形成電路的模型。形成電路的模型。上一頁下一頁目 錄返 回退 出161.2 電路模型電路模型 （續(xù)（續(xù)3）u常用理想元件種類常用理

12、想元件種類電荷電荷 q磁通磁通 電壓電壓 u電流電流 i電阻元件電阻元件電容元件電容元件電感元件電感元件憶阻元件憶阻元件ddt上一頁下一頁目 錄返 回退 出171.3 電路中的基本物理量電路中的基本物理量u 電流電流1. 電流及其表示方式電流及其表示方式電流的電流的概念概念電流是電路中電荷流動量的度量，它表示單位時間流電流是電路中電荷流動量的度量，它表示單位時間流過電路中某一截面的凈電荷量。過電路中某一截面的凈電荷量。電荷流動不僅有數(shù)量，也有電荷流動不僅有數(shù)量，也有方向方向，因此電流是具有方，因此電流是具有方向的。規(guī)定正電荷流動的方向為電流的方向（稱為真向的。規(guī)定正電荷流動的方向為電流的方向（

13、稱為真實方向）。實方向）。分析電路時用箭頭或雙下標(biāo)來指定電流的方向。分析電路時用箭頭或雙下標(biāo)來指定電流的方向。正電荷流向正電荷流向負(fù)電荷流向負(fù)電荷流向電流的真實方向電流的真實方向q+q-ababd|()dqqqIittabab()Iiab電路中的一條通路電路中的一條通路上一頁下一頁目 錄返 回退 出181.3 電路中的基本物理量（續(xù)電路中的基本物理量（續(xù)1）u 電流（續(xù)）電流（續(xù)）2. 電流的符號和單位電流的符號和單位電流的符號：電路中用電流的符號：電路中用 I 表示不隨時間變化的電流，表示不隨時間變化的電流， i 表示隨時間變化的電流；表示隨時間變化的電流；電流的單位是安培（電流的單位是安培

14、（A），是國際單位制（），是國際單位制（SI）中的）中的七個基本單位之一。它表示：每秒鐘流過七個基本單位之一。它表示：每秒鐘流過1C的凈電荷。的凈電荷。1C1A1s上一頁下一頁目 錄返 回退 出191.3 電路中的基本物理量（續(xù)電路中的基本物理量（續(xù)2）u 電流（續(xù)）電流（續(xù)）3. 電流的電流的參考方向參考方向在分析電路之前，電流的真實方向一般是未知的。在分析電路之前，電流的真實方向一般是未知的。用代數(shù)量來表示有方向的電流。符號表示方向，絕對用代數(shù)量來表示有方向的電流。符號表示方向，絕對值表示大小。值表示大小。為了用代數(shù)量表示電流，我們必須事先規(guī)定一個參考為了用代數(shù)量表示電流，我們必須事先規(guī)定

15、一個參考（即符號為正時電流的方向），稱為電流的參考方向。（即符號為正時電流的方向），稱為電流的參考方向。電路中用箭頭標(biāo)示。電路中用箭頭標(biāo)示。上一頁下一頁目 錄返 回退 出201.3 電路中的基本物理量（續(xù)電路中的基本物理量（續(xù)3）u電流電流（續(xù)）（續(xù)）電流的參考方向電流的參考方向電流的參考方向是人為定義的，電流的參考方向是人為定義的，而電流的真實方向則是受電路而電流的真實方向則是受電路約束客觀存在并確定的。約束客觀存在并確定的。當(dāng)參考方向設(shè)的與真實方向一致時，當(dāng)參考方向設(shè)的與真實方向一致時，電流的代數(shù)值符號為正；反之為負(fù)。電流的代數(shù)值符號為正；反之為負(fù)。若分析電路后確定的電流符號為正，則若分析

16、電路后確定的電流符號為正，則表明電流的真實方向就是參考方向；反之亦然。表明電流的真實方向就是參考方向；反之亦然。ab電路中的一條通路i電流電流 i 的參的參考方向考方向上一頁下一頁目 錄返 回退 出211.3 電路中的基本物理量（續(xù)電路中的基本物理量（續(xù)4）u 電流電流（續(xù)）（續(xù)）4. 電流的測量電流的測量實驗和工程中采用電流表測量電流，電流表必須串接實驗和工程中采用電流表測量電流，電流表必須串接在被測電路中。在被測電路中。電流的參考方向由電流表接線方式?jīng)Q定電流的參考方向由電流表接線方式?jīng)Q定“+”接線柱指向接線柱指向“-”接線柱接線柱i電流表+_被測支路斷開通路串接電流表上一頁下一頁目 錄返

17、回退 出221.3 電路中的基本物理量（續(xù)電路中的基本物理量（續(xù)5）u 電壓、電位、電動勢電壓、電位、電動勢1. 電壓的概念電壓的概念電場是一種位場，電荷在電場中具有電位能。電場是一種位場，電荷在電場中具有電位能。單位正電荷在電場中某點(diǎn)所具有的電位能稱為該點(diǎn)的單位正電荷在電場中某點(diǎn)所具有的電位能稱為該點(diǎn)的電位電位。它表示外力將單位正電荷從參考點(diǎn)（。它表示外力將單位正電荷從參考點(diǎn)（0電位）電位）移動到該點(diǎn)所作的功。單位為伏特移動到該點(diǎn)所作的功。單位為伏特 (V) = 1 焦耳焦耳 (J)/ 庫庫侖侖(C) ，用，用 v 或或 V 表示表示aaWvqa 點(diǎn)電位bbWvqb 點(diǎn)電位上一頁下一頁目 錄

18、返 回退 出231.3 電路中的基本物理量（續(xù)電路中的基本物理量（續(xù)6）u電壓電壓（續(xù)）（續(xù)）電壓的概念電壓的概念 電路（電場）中兩點(diǎn)（如電路（電場）中兩點(diǎn)（如a與與b）之間的電位差稱為）之間的電位差稱為電電壓壓，用，用 u 或或 U 表示，單位也是伏特表示，單位也是伏特(V)abababddWWWuvvqqab兩點(diǎn)之間電壓n 電壓電壓 u uabab 表示單位正電荷從表示單位正電荷從 a a 點(diǎn)移動到點(diǎn)移動到 b b點(diǎn)所失去點(diǎn)所失去的電位能，因此常也稱為電壓降。的電位能，因此常也稱為電壓降。abWaWb失去電位能Wa-Wb上一頁下一頁目 錄返 回退 出241.3 電路中的基本物理量（續(xù)電路中

19、的基本物理量（續(xù)7）u 電壓電壓（續(xù)）（續(xù)）2. 電壓的電壓的方向方向（極性）（極性）電路（電場）中，只有定義了參考點(diǎn)，電位才有意義。電路（電場）中，只有定義了參考點(diǎn)，電位才有意義。電壓是一個相對量，與參考點(diǎn)的選取無關(guān)。電壓是一個相對量，與參考點(diǎn)的選取無關(guān)。電壓表示的是電位下降，也存在方向（又稱為極性），電壓表示的是電位下降，也存在方向（又稱為極性），規(guī)定電位下降的方向為電壓的規(guī)定電位下降的方向為電壓的真實方向真實方向。電位實際上是電路中某點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓。電位實際上是電路中某點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓。上一頁下一頁目 錄返 回退 出251.3 電路中的基本物理量（續(xù)電路中的基本物理量（續(xù)8）u

20、 電壓電壓（續(xù)）（續(xù)）3. 電壓的電壓的參考方向參考方向電壓具有方向性，不能單用數(shù)值來表示，必須同時標(biāo)電壓具有方向性，不能單用數(shù)值來表示，必須同時標(biāo)定其方向。定其方向。在對電路分析之前顯然不能確定電壓的真實方向。在對電路分析之前顯然不能確定電壓的真實方向。兩點(diǎn)之間電壓只可能有兩個方向，可先假設(shè)電壓的方兩點(diǎn)之間電壓只可能有兩個方向，可先假設(shè)電壓的方向，數(shù)值的正、負(fù)表示真實方向與假設(shè)方向之間的關(guān)向，數(shù)值的正、負(fù)表示真實方向與假設(shè)方向之間的關(guān)系。稱此假設(shè)的方向為電壓的參考方向。電壓的參考系。稱此假設(shè)的方向為電壓的參考方向。電壓的參考方向用箭頭（或方向用箭頭（或+ / 號）在電路中標(biāo)出。號）在電路中標(biāo)

21、出。有了參考方向，帶方向的電壓變量就轉(zhuǎn)變成了代數(shù)量。有了參考方向，帶方向的電壓變量就轉(zhuǎn)變成了代數(shù)量。abuab+-u或上一頁下一頁目 錄返 回退 出261.3 電路中的基本物理量（續(xù)電路中的基本物理量（續(xù)9）u 電壓電壓（續(xù)）（續(xù)）4. 電壓的測量電壓的測量實驗和工程中采用電壓表測量電壓，電壓表必須和被實驗和工程中采用電壓表測量電壓，電壓表必須和被測支路并聯(lián)。測支路并聯(lián)。電壓的參考方向由電壓表接線方式?jīng)Q定電壓的參考方向由電壓表接線方式?jīng)Q定 “+”接線柱指向接線柱指向“ ”接線柱接線柱電壓表+_被測支路+_u上一頁下一頁目 錄返 回退 出271.3 電路中的基本物理量（續(xù)電路中的基本物理量（續(xù)1

22、0）關(guān)于電位：關(guān)于電位：u利用電位的概念，可以簡化電路圖，也可使計算更為簡單。利用電位的概念，可以簡化電路圖，也可使計算更為簡單。在電子電路中，為簡化電路，一般不畫出直流電源，而只標(biāo)在電子電路中，為簡化電路，一般不畫出直流電源，而只標(biāo)出各點(diǎn)的電位值。出各點(diǎn)的電位值。u例：求圖示電路中例：求圖示電路中A點(diǎn)的電位點(diǎn)的電位+5V5VA20k30kI5V( 5V)0.2 A20k30kI A3051VVI上一頁下一頁目 錄返 回退 出281.3 電路中的基本物理量（續(xù)電路中的基本物理量（續(xù)11）關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向 同一電路元件上既有電流參考方向，也有電壓參考方向。同一電路元件上既有電流參考方向，

23、也有電壓參考方向。都是人為假設(shè)出來的，兩者之間沒有實際聯(lián)系。都是人為假設(shè)出來的，兩者之間沒有實際聯(lián)系。 為了分析方便，同一電路元件或電路部分，電壓和電流為了分析方便，同一電路元件或電路部分，電壓和電流的參考方向采用一致的方向，稱為的參考方向采用一致的方向，稱為關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向。 如無特別需要，一般采用關(guān)聯(lián)的參考方向。這樣在電路如無特別需要，一般采用關(guān)聯(lián)的參考方向。這樣在電路中只需要標(biāo)出一個參考方向。中只需要標(biāo)出一個參考方向。上一頁下一頁目 錄返 回退 出第29頁第29頁1.3 電路中的基本物理量（續(xù)電路中的基本物理量（續(xù)12）u電功率電功率電功率的概念、符號與單位電功率的概念、符號與單

24、位 電功率是電路元件消耗電能快慢的度量，它表示單位電功率是電路元件消耗電能快慢的度量，它表示單位時間內(nèi)電路元件消耗的電場能量。時間內(nèi)電路元件消耗的電場能量。 電路中用電路中用 P 或或 p 表示電功率，按照定義表示電功率，按照定義 p (或或 P )=dW/dt 功率的單位為瓦特（功率的單位為瓦特（W）= 焦耳焦耳( J ) / 秒秒 ( s )。功率的計算功率的計算 采用關(guān)聯(lián)參考方向時采用關(guān)聯(lián)參考方向時ddd()dddWWqpPu itqt或 采用非關(guān)聯(lián)參考方向采用非關(guān)聯(lián)參考方向ddd()dddWWqpPu itqt 或必須加上必須加上負(fù)號！負(fù)號！上一頁下一頁目 錄返 回退 出301.3 電

25、路中的基本物理量（續(xù)電路中的基本物理量（續(xù)13） 電源和負(fù)載的概念電源和負(fù)載的概念 若某元件電功率大于零，在電路中消耗電能，表現(xiàn)為負(fù)載。若某元件電功率大于零，在電路中消耗電能，表現(xiàn)為負(fù)載。 若某元件電功率小于零，向電路提供電能，表現(xiàn)為電源。若某元件電功率小于零，向電路提供電能，表現(xiàn)為電源。u例：由例：由5個元件組成的電路如圖，各元件上電壓、電流參考方個元件組成的電路如圖，各元件上電壓、電流參考方向采用關(guān)聯(lián)參考方向，標(biāo)在圖上如下。向采用關(guān)聯(lián)參考方向，標(biāo)在圖上如下。123451234530V, 20V, 60V, 30V, 80V3A, 1A, 2A, 3A, 1AUUUUUIIIII 確定各元件

26、的功率，確定各元件的功率，指出哪些是電源、哪些是負(fù)載？指出哪些是電源、哪些是負(fù)載？12345上一頁下一頁目 錄返 回退 出311.3 電路中的基本物理量（續(xù)電路中的基本物理量（續(xù)14）元件111130V3A90W0PUI是負(fù)載元件222220V 1A20W0PUI是負(fù)載元件333360V( 2)A120W0PUI是負(fù)載元件555580V( 1)A80W0PUI 是電源12345902012090800PPPPP注意：電路中所有元件的功率之和為 0 ！這一規(guī)則稱為功率平衡原理。常用作對分析結(jié)果的檢驗準(zhǔn)則。功率平衡實際上是能量守恒的體現(xiàn)，任意時刻，電源發(fā)出的電能恰為負(fù)載所消耗。1234512345

27、1234530V, 20V, 60V, 30V, 80V3A, 1A, 2A, 3A, 1AUUUUUIIIII 上一頁下一頁目 錄返 回退 出321.4基本電路元件模型基本電路元件模型u常用理想元件種類常用理想元件種類電荷電荷 q磁通磁通 電壓電壓 u電流電流 i電阻元件電阻元件電容元件電容元件電感元件電感元件憶阻元件憶阻元件ddt上一頁下一頁目 錄返 回退 出331.4 基本電路元件模型基本電路元件模型u電阻元件電阻元件電阻元件的概念電阻元件的概念由代數(shù)關(guān)系聯(lián)系端電壓由代數(shù)關(guān)系聯(lián)系端電壓 u 和電流和電流 i 的二端元件稱為電的二端元件稱為電阻元件，簡稱電阻。阻元件，簡稱電阻。電阻元件的特

28、性由電阻元件的特性由 u-i 平面平面上的一條曲線表示，上的一條曲線表示，0iu當(dāng)這條曲線是一條過原點(diǎn)的直當(dāng)這條曲線是一條過原點(diǎn)的直線時，稱為線性電阻。本課程線時，稱為線性電阻。本課程中如無特別聲明電阻元件均指中如無特別聲明電阻元件均指線性電阻。線性電阻。線性電阻元件非線性電阻上一頁下一頁目 錄返 回退 出第34頁1.4 基本電路元件模型（續(xù)基本電路元件模型（續(xù)1）u電阻元件電阻元件（續(xù)）續(xù)）電阻元件的符號、參數(shù)電阻元件的符號、參數(shù)電阻元件的參數(shù)為特性曲線的斜率，記作電阻元件的參數(shù)為特性曲線的斜率，記作 R， 稱稱為電阻元件的電阻（值），單位歐姆（為電阻元件的電阻（值），單位歐姆（ ）uiR電

29、阻元件的符號電阻元件的符號11V 1A n電阻元件的特性電阻元件的特性歐姆定律歐姆定律在關(guān)聯(lián)參考方向下，電阻兩端電壓與流過電在關(guān)聯(lián)參考方向下，電阻兩端電壓與流過電阻的電流成正比，比例系數(shù)為電阻元件的參阻的電流成正比，比例系數(shù)為電阻元件的參數(shù)數(shù)電阻值電阻值uURiI或如果電阻如果電阻R不隨時間變化，電阻不隨時間變化，電阻元件稱為時不變電阻。本課只討元件稱為時不變電阻。本課只討論時不變元件。論時不變元件。上一頁下一頁目 錄返 回退 出351.4 基本電路元件模型（續(xù)基本電路元件模型（續(xù)2）u電容元件電容元件電容元件的概念電容元件的概念電容元件的原型是平板電容器，基本特性是存儲在極板上電容元件的原型

30、是平板電容器，基本特性是存儲在極板上的電荷量的電荷量 q 與兩極板之間的電壓與兩極板之間的電壓 u 滿足代數(shù)關(guān)系。用滿足代數(shù)關(guān)系。用 q-u 平面上的一條曲線平面上的一條曲線 fC(q, u)=0 描述。描述。 + + + + + + + - - - - - - -+q-quE0uq非線性電容線性電容元件當(dāng)這條曲線是一條過原點(diǎn)的直線時，稱為線性電容。本課當(dāng)這條曲線是一條過原點(diǎn)的直線時，稱為線性電容。本課程中如無特別聲明電容元件均指線性電容。程中如無特別聲明電容元件均指線性電容。上一頁下一頁目 錄返 回退 出第36頁1.4 基本電路元件模型（續(xù)基本電路元件模型（續(xù)3）u電容元件電容元件（續(xù)）續(xù)）

31、電容元件的符號、參數(shù)電容元件的符號、參數(shù)電容元件的參數(shù)為特性曲線的斜率，記作電容元件的參數(shù)為特性曲線的斜率，記作 C ，稱為電容元，稱為電容元件的電容（量），單位法拉（件的電容（量），單位法拉（F），法拉的單位很大，實），法拉的單位很大，實用中常采用微法用中常采用微法 F(10-6F)和皮法和皮法 pF(10-12F)。i+u_C電容元件的符號電容元件的符號1C1F1V6121F10 F=10 pF上一頁下一頁目 錄返 回退 出第37頁1.4 基本電路元件模型（續(xù)基本電路元件模型（續(xù)4）u電容元件電容元件（續(xù)）續(xù)）電容元件的電壓電容元件的電壓-電流關(guān)系電流關(guān)系伏安特性伏安特性d ( )d (

32、)( )( )( )ddq tu tq tC u ti tCtt000111( )( )d( )d( )d1(0)( )dtttu ti tti tti ttCCCui ttC動態(tài)元件記憶元件上一頁下一頁目 錄返 回退 出第38頁1.4 基本電路元件模型（續(xù)基本電路元件模型（續(xù)5）u電容元件電容元件（續(xù)）續(xù)）電容元件的功率與儲能電容元件的功率與儲能功率功率d ( )( )( ) ( )( )dCu tptu ti tC u tt儲能儲能21( )dd( )2CCWpttC u uC u t功率可正可負(fù)，有時吸收能量，有時放出能量，但本身功率可正可負(fù)，有時吸收能量，有時放出能量，但本身不消耗能量

33、（無損）。不消耗能量（無損）。與電流無關(guān)與電流無關(guān)儲能元件以電場方式儲存關(guān)聯(lián)參考方向上一頁下一頁目 錄返 回退 出391.4 基本電路元件模型（續(xù)基本電路元件模型（續(xù)6）u電感元件電感元件電感元件的概念電感元件的概念電感元件的原型是空心線圈，基本特性是線圈中的磁電感元件的原型是空心線圈，基本特性是線圈中的磁通量通量 與流過線圈的電流與流過線圈的電流 i 滿足代數(shù)關(guān)系。用滿足代數(shù)關(guān)系。用 -i 平平面上的一條曲線面上的一條曲線 fL( , i)=0 描述。描述。Oi非線性電感線性電感元件當(dāng)這條曲線是一條過原點(diǎn)的直線時，稱為線性電感。本課程當(dāng)這條曲線是一條過原點(diǎn)的直線時，稱為線性電感。本課程中如無

34、特別聲明電感元件均指線性電感。中如無特別聲明電感元件均指線性電感。上一頁下一頁目 錄返 回退 出第40頁1.4 基本電路元件模型（續(xù)基本電路元件模型（續(xù)7）u電感元件電感元件（續(xù)）續(xù)）電感元件的符號、參數(shù)電感元件的符號、參數(shù)電感元件的參數(shù)為特性曲線的斜率，記作電感元件的參數(shù)為特性曲線的斜率，記作 L ，稱為電，稱為電感元件的電感（量），單位亨利（感元件的電感（量），單位亨利（H），亨利的單位），亨利的單位很大，實用中常采用毫亨很大，實用中常采用毫亨mH(10-3H)和微亨和微亨 H(10-6H)。1Wb1H1AL361H10 mH=10 Hi+u_電感元件的符號電感元件的符號上一頁下一頁目 錄

35、返 回退 出第41頁1.4 基本電路元件模型（續(xù)基本電路元件模型（續(xù)8）u電感元件電感元件（續(xù)）續(xù)）電感元件的電壓電感元件的電壓-電流關(guān)系電流關(guān)系伏安特性伏安特性動態(tài)元件記憶元件d ( )d ( )( )( )( )ddti ttL i tu tLtt000111( )( )d( )d( )d1(0)( )dttti tu ttu ttu ttLLLiu ttL上一頁下一頁目 錄返 回退 出第42頁1.4 基本電路元件模型（續(xù)基本電路元件模型（續(xù)9）u電感元件電感元件（續(xù)）續(xù)）電感元件的功率與儲能電感元件的功率與儲能功率儲能功率可正可負(fù)，有時吸收能量，有時放出能量，但本身不消耗能量（無損）。儲

36、能元件以磁場方式儲存關(guān)聯(lián)參考方向d ( )( )( ) ( )( )dLi tp tu ti tL i tt21( )dd( )2LLWp ttL i iL i t儲能與電壓無關(guān)上一頁下一頁目 錄返 回退 出431.4 基本電路元件模型（續(xù)基本電路元件模型（續(xù)10）u理想理想（獨(dú)立獨(dú)立）電壓源電壓源若二端元件兩端電壓不隨流過它的電流變化，保持固若二端元件兩端電壓不隨流過它的電流變化，保持固定的數(shù)值（或變化規(guī)律），稱此元件為理想（獨(dú)立）定的數(shù)值（或變化規(guī)律），稱此元件為理想（獨(dú)立）電壓源。電壓源。理想電壓源的伏安特性為一條平行于電流軸的直線。理想電壓源的伏安特性為一條平行于電流軸的直線。uS+u

37、_iuiuSOu=uS不隨電流變化US一般電壓源符號一般電壓源符號直流電壓源或恒壓源直流電壓源或恒壓源理想電壓源兩端的電壓值不隨電流變化，因此，理想電壓源的兩端不能被短路（電阻值為0），否則，將流過無窮大電流。常用的電池在正常工作范圍內(nèi)近似為理想電壓源（恒壓源）。使用中不能將其兩個電極短路，否則將損壞。上一頁下一頁目 錄返 回退 出441.4 基本電路元件模型基本電路元件模型（續(xù)續(xù)11）u理想理想（獨(dú)立獨(dú)立）電流源電流源若流過二端元件的電流不隨它兩端電壓變化，保持固若流過二端元件的電流不隨它兩端電壓變化，保持固定的數(shù)值（或變化規(guī)律），稱此元件為理想（獨(dú)立）定的數(shù)值（或變化規(guī)律），稱此元件為理想

38、（獨(dú)立）電流源。電流源。理想電流源的伏安特性為一條平行于電壓軸的直線。理想電流源的伏安特性為一條平行于電壓軸的直線。電流源符號電流源符號i=iS不隨電壓變化不隨電壓變化uiOiSiS+u_i理想電流源的參數(shù)用流過它的電流值（理想電流源的參數(shù)用流過它的電流值（iS）表示。）表示。如果理想電流源的參數(shù)不隨時間變化（恒定），又稱為直流如果理想電流源的參數(shù)不隨時間變化（恒定），又稱為直流電流源或恒流源。電流源或恒流源。流過理想電流源的電流值不隨電壓變化，因此，理想流過理想電流源的電流值不隨電壓變化，因此，理想電流源的兩端不能被開路電流源的兩端不能被開路（電阻值為電阻值為 ），否則，將，否則，將產(chǎn)生無窮

39、大電壓。產(chǎn)生無窮大電壓?，F(xiàn)實世界中理想電壓源和理想電流源都是不存在的，現(xiàn)實世界中理想電壓源和理想電流源都是不存在的，它們只是實際電源在一定條件下的近似它們只是實際電源在一定條件下的近似（模型模型）。上一頁下一頁目 錄返 回退 出451.4 基本電路元件模型基本電路元件模型（續(xù)續(xù)12）u電源的模型電源的模型1：電壓源模型電壓源模型理想的電壓源和電流源是不存在的。實際電壓源理想的電壓源和電流源是不存在的。實際電壓源（簡稱電壓源）隨著輸出電流的增大，端電壓將下（簡稱電壓源）隨著輸出電流的增大，端電壓將下降，可以降，可以用理想電壓源和一個內(nèi)阻用理想電壓源和一個內(nèi)阻R Ro o串聯(lián)串聯(lián)來等效。來等效。實

40、際電源+_uiRLuiOuS理想電壓源特性實際電壓源特性S0uuRi實際電壓源模型實際電壓源模型+_uiRL+uS_R0上一頁下一頁目 錄返 回退 出461.4 基本電路元件模型基本電路元件模型（續(xù)續(xù)13）u電源的模型電源的模型2：電流源模型電流源模型實際電流源（簡稱電流源）可以實際電流源（簡稱電流源）可以用理想電流源與內(nèi)用理想電流源與內(nèi)阻并聯(lián)阻并聯(lián)來表示，當(dāng)電流源兩端電壓愈大，其輸出的來表示，當(dāng)電流源兩端電壓愈大，其輸出的電流就愈小。電流就愈小。實際電源+_uiRLiuOiS理想電流源特性實際電流源特性oSuiiR實際電流源模型實際電流源模型+_uiRLiSR0上一頁下一頁目 錄返 回退 出

41、471.4 基本電路元件模型基本電路元件模型（續(xù)續(xù)14）u兩種電源模型的轉(zhuǎn)換兩種電源模型的轉(zhuǎn)換電壓源模型和電流源模型都是對實際電源的近似，電壓源模型和電流源模型都是對實際電源的近似，兩種電源模型之間可以互相轉(zhuǎn)換。兩種電源模型之間可以互相轉(zhuǎn)換。實際電源實際電源+_uiRL電流源模型電流源模型+_uiRLiSR0電壓源模型電壓源模型+_uiRL+uS_R0ui0uS實際電源特性S0uuRiS0 SuR iSS0uiR上一頁下一頁目 錄返 回退 出481.5電路的工作狀態(tài)與元件額定值電路的工作狀態(tài)與元件額定值 工作時，根據(jù)所接負(fù)載不同，電路的工作狀態(tài)分為工作時，根據(jù)所接負(fù)載不同，電路的工作狀態(tài)分為三

42、種：開路、短路、負(fù)載狀態(tài)。三種：開路、短路、負(fù)載狀態(tài)。u開路工作狀態(tài)開路工作狀態(tài)含源電路+_iu電路外接端未接任何負(fù)載，端電流電路外接端未接任何負(fù)載，端電流i=0 （開路）。（開路）。此時，端口電壓由電路內(nèi)部電源與此時，端口電壓由電路內(nèi)部電源與結(jié)構(gòu)決定，稱為開路電壓，記作結(jié)構(gòu)決定，稱為開路電壓，記作 uOC 或或 UOC=UOC上一頁下一頁目 錄返 回退 出491.5電路的工作狀態(tài)與元件額定值（續(xù)電路的工作狀態(tài)與元件額定值（續(xù)1）u短路工作狀態(tài)短路工作狀態(tài)含源電路+_iu電路外接端直接用導(dǎo)線連接，端口電路外接端直接用導(dǎo)線連接，端口電壓電壓 u=0 （短路）（短路）此時，端電流由電路內(nèi)部電源與結(jié)

43、構(gòu)決定，稱為短路電流，此時，端電流由電路內(nèi)部電源與結(jié)構(gòu)決定，稱為短路電流，記作記作 iSC 或或 ISC ISC上一頁下一頁目 錄返 回退 出501.5電路的工作狀態(tài)與元件額定值（續(xù)電路的工作狀態(tài)與元件額定值（續(xù)2）u電氣設(shè)備的額定值：電氣設(shè)備的安全使用值電氣設(shè)備的額定值：電氣設(shè)備的安全使用值額定電流額定電流IN ：電氣設(shè)備在長期連續(xù)運(yùn)行或規(guī)定工作制：電氣設(shè)備在長期連續(xù)運(yùn)行或規(guī)定工作制下允許通過的最大電流。下允許通過的最大電流。額定電壓額定電壓UN ： 根據(jù)電氣設(shè)備所用絕緣材料的耐壓程根據(jù)電氣設(shè)備所用絕緣材料的耐壓程度和容許溫升等情況規(guī)定的正常工作電壓。度和容許溫升等情況規(guī)定的正常工作電壓。額

44、定功率額定功率PN ：電氣設(shè)備在額定電壓、額定電流下工：電氣設(shè)備在額定電壓、額定電流下工作時的功率。作時的功率。u額定值表明了電氣設(shè)備的正常工作條件、狀態(tài)和容量，使用額定值表明了電氣設(shè)備的正常工作條件、狀態(tài)和容量，使用電氣設(shè)備時，要注意不要超出其額定值，避免出現(xiàn)不正常的電氣設(shè)備時，要注意不要超出其額定值，避免出現(xiàn)不正常的情況和發(fā)生事故。情況和發(fā)生事故。u注意：使用中，電氣設(shè)備的實際電壓、電流、功率不一定等注意：使用中，電氣設(shè)備的實際電壓、電流、功率不一定等于其額定值。于其額定值。上一頁下一頁目 錄返 回退 出511.6 基爾霍夫定律（重點(diǎn)）基爾霍夫定律（重點(diǎn)）u基爾霍夫定律是基爾霍夫定律是18

45、45年德國物理學(xué)家年德國物理學(xué)家G.R.Kirchhoff提出的，定律闡述了集總參數(shù)電路各結(jié)點(diǎn)電壓之間提出的，定律闡述了集總參數(shù)電路各結(jié)點(diǎn)電壓之間和各支路電流之間的和各支路電流之間的約束關(guān)系約束關(guān)系，是電路理論的最基，是電路理論的最基本定律。本定律。u幾個電路基本術(shù)語幾個電路基本術(shù)語支路：電路中的每一條分支都稱為支路。支路：電路中的每一條分支都稱為支路。結(jié)點(diǎn)：電路中三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)：電路中三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。回路：電路中由兩條以上支路構(gòu)成的任一閉合路徑稱回路：電路中由兩條以上支路構(gòu)成的任一閉合路徑稱為回路。為回路。網(wǎng)孔：內(nèi)部不含有其他支路的回路稱為網(wǎng)孔。

46、網(wǎng)孔：內(nèi)部不含有其他支路的回路稱為網(wǎng)孔。上一頁下一頁目 錄返 回退 出521.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律（續(xù)續(xù)1）u基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律（Kirchhoffs Current Law, KCL ）KCL表述：任何集中參數(shù)電路中，任意時刻流進(jìn)任意表述：任何集中參數(shù)電路中，任意時刻流進(jìn)任意一個結(jié)點(diǎn)的所有支路電流的代數(shù)和總是為零。用數(shù)學(xué)一個結(jié)點(diǎn)的所有支路電流的代數(shù)和總是為零。用數(shù)學(xué)式子表示為式子表示為0knkin任意結(jié)點(diǎn)注意：當(dāng)支路注意：當(dāng)支路 k 的電流參考方向指向結(jié)點(diǎn)的電流參考方向指向結(jié)點(diǎn) n ，則在上述求和，則在上述求和式中取式中取“+”，當(dāng)支路，當(dāng)支路 k 的電流參考方向背向結(jié)點(diǎn)的電流參考方向背向結(jié)點(diǎn) n ，則在上述求和式中取則在上述求和式中取“”。上一頁下一頁目 錄返 回退 出531.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律（續(xù)續(xù)2）例如：下圖電路中連接到結(jié)點(diǎn)例如：下圖電路中連接到結(jié)點(diǎn) n 的支路共有的支路共有 5 5 條，各支路條，各支路電流參考方向如圖所示。電流參考方向如圖所示。21543ni1i2i3i4i5按照基爾霍夫定律，按照基爾霍夫定律，各支路電流滿足各支路電流滿足123450iiiii值得注意的是，只有定義了電流的參考方向，才能列寫基爾霍夫電流定律方程。