第一章 電路的基本概念與定律_54048

1、電工學(xué)電子電工教研室李亞一章 電路的基本概念和定律o第一節(jié)第一節(jié) 電路與電路模型電路與電路模型第一節(jié)第一節(jié) 電路與電路模型電路與電路模型主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、電路一、電路二、電路模型二、電路模型 一、電路一、電路 1.1.電路的組成電路的組成 電路電路由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)等元器件按一定方式連接起來，由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)等元器件按一定方式連接起來，為電流的流通提供路徑的總體，也稱為網(wǎng)絡(luò)。為電流的流通提供路徑的總體，也稱為網(wǎng)絡(luò)。 如圖如圖1-11-1為手電筒電路，它由負(fù)載、電源、聯(lián)接導(dǎo)體三部分組成。為手電筒電路，它由負(fù)載、電源、聯(lián)接導(dǎo)體三部分組成。 圖圖11 手電筒電路

2、手電筒電路 (a) 實際電路實際電路 (b) 電原理圖電原理圖 (c) 電路模型電路模型（1）電源）電源（2）負(fù)載）負(fù)載（3）中間環(huán)節(jié)）中間環(huán)節(jié)電路中電能或電信號的發(fā)生器稱為電源。電路中電能或電信號的發(fā)生器稱為電源。電路中的用電器稱為負(fù)載。電路中的用電器稱為負(fù)載。其作用是將電源和負(fù)載連接起來，形成其作用是將電源和負(fù)載連接起來，形成閉合路徑，并實現(xiàn)對整個電路的控制、閉合路徑，并實現(xiàn)對整個電路的控制、保護(hù)和測量。主要包括：連接導(dǎo)線、控保護(hù)和測量。主要包括：連接導(dǎo)線、控制電器（如開關(guān)、繼電器等）、保護(hù)電制電器（如開關(guān)、繼電器等）、保護(hù)電器（如熔斷器）、測量儀表（如電壓表、器（如熔斷器）、測量儀表（如

3、電壓表、電流表等）。電流表等）。激勵和響應(yīng)、輸入和輸出激勵和響應(yīng)、輸入和輸出2.2.電路的作用電路的作用(1)(1)電能的傳輸與轉(zhuǎn)換電能的傳輸與轉(zhuǎn)換 例如：電力網(wǎng)絡(luò)將電能從發(fā)電廠輸送到各個工廠、廣大農(nóng)村和千例如：電力網(wǎng)絡(luò)將電能從發(fā)電廠輸送到各個工廠、廣大農(nóng)村和千家萬戶，再通過負(fù)載把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量。家萬戶，再通過負(fù)載把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量。(2)(2)實現(xiàn)信號的傳輸、處理和存貯實現(xiàn)信號的傳輸、處理和存貯 例如：電視接收天線將含有圖像和聲音信息的高頻電視信號通過例如：電視接收天線將含有圖像和聲音信息的高頻電視信號通過高頻傳輸線送到電視機(jī)中，經(jīng)過選擇、變頻、放大和檢波等處理，高頻傳輸線

4、送到電視機(jī)中，經(jīng)過選擇、變頻、放大和檢波等處理，恢復(fù)出原來的圖像和聲音信息，在顯像管上呈現(xiàn)圖像并在揚聲器恢復(fù)出原來的圖像和聲音信息，在顯像管上呈現(xiàn)圖像并在揚聲器中發(fā)出聲音。中發(fā)出聲音。二、電路模型二、電路模型 實際器件的應(yīng)用中一般同時存在以下三種現(xiàn)象： （1）電能的消耗現(xiàn)象 （2）電磁能存貯現(xiàn)象 （3）電場能量的儲存 實際電阻器電阻與電感的性質(zhì) 實際電源含有內(nèi)阻 實際電感器電感、電阻、電容(二端元件)理想元件實際元件的理想化模型 實際元件的理想化滿足一定條件、忽略次要性質(zhì)、突出主 要性能 1、理想電路元件、理想電路元件常用理想元件及符號常用理想元件及符號(a)實際電路實際電路 (b)電原理圖電

5、原理圖 (c)電路模型電路模型 2、電路模型電路模型是實際電路抽象而成，它近似地反映實際電路是實際電路抽象而成，它近似地反映實際電路的電氣特性，它由理想元件組成。的電氣特性，它由理想元件組成。如圖為晶體管放大電路。如圖為晶體管放大電路。第二節(jié)第二節(jié) 電路變量電路變量主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、電流一、電流二、電壓二、電壓三、電功率和電能三、電功率和電能 電路的特性是由電流、電壓和電功率等物理量來描述的。電路分析的電路的特性是由電流、電壓和電功率等物理量來描述的。電路分析的基本任務(wù)是計算電路中的電流、基本任務(wù)是計算電路中的電流、 電壓和電功率。電壓和電功率。 一、電流一、電流 1.1.電流電流 單位時間

6、內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷定義為電流（電流強度），用符號單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷定義為電流（電流強度），用符號i i 表示，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為表示，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ) 11 (dd tqi 電流的SI單位是安培(A)。分類：恒定電流、時變電流、交變電流恒定電流恒定電流: :量值和方向均不隨時間變化的電流，量值和方向均不隨時間變化的電流， 稱為稱為恒定電流恒定電流，簡稱為，簡稱為 直流直流(dc(dc或或DC)DC)，一般用符號，一般用符號I I表示。表示。時變電流時變電流: :量值和方向隨時間變化的電流，稱為時變電流，一般用符號量值和方向隨時間變化的電流，稱為時變電流，一般用符號i i表示。時表

7、示。時變電流在某一時刻變電流在某一時刻t t的值的值i i ( (t t) ) ，稱為瞬時值。，稱為瞬時值。交流電流交流電流: :量值和方向作周期性變化且平均值為零的時變電流，稱為交流電流，量值和方向作周期性變化且平均值為零的時變電流，稱為交流電流，簡稱為交流簡稱為交流(ac(ac或或AC)AC)。 2.電流的參考方向 為了電路分析和計算的需要，我們?nèi)我庖?guī)定一個電流參考方向，用為了電路分析和計算的需要，我們?nèi)我庖?guī)定一個電流參考方向，用箭頭標(biāo)在電路圖上。若電流實際方向與參考方向相同，電流取正值；箭頭標(biāo)在電路圖上。若電流實際方向與參考方向相同，電流取正值；若電流實際方向與參考方向相反，電流取負(fù)值若

8、電流實際方向與參考方向相反，電流取負(fù)值。根據(jù)電流的參考方向以及電流量值的正負(fù)，就能確定電流的實際方向。+-IR電流電流：從高電位：從高電位 指向低電位。指向低電位。 今后，在分析電路時，必須事先規(guī)定電今后，在分析電路時，必須事先規(guī)定電流變量的參考方向。所計算出的電流流變量的參考方向。所計算出的電流i i( (t t)0)0，表明該時刻電流的實際方向與參考方向相同；表明該時刻電流的實際方向與參考方向相同；若電流若電流i i( (t t)0)0)0，表明該時，表明該時刻刻a a點的電位比點的電位比b b點電位高；若電壓點電位高；若電壓u uab(ab(t t)0)0吸收；p0吸收；p0 (或或G

9、0)時，時，p 0，這表明，這表明正電阻總是吸收功率，正電阻總是吸收功率，不可能發(fā)出功率不可能發(fā)出功率。當(dāng)。當(dāng)R0 (或或G0，實際吸收功率。當(dāng)p0，實際發(fā)出功率。 電壓源和電流源的電壓與電流采用非關(guān)聯(lián)參考方向時，其功率為 p=-uiRS越大越大斜率越大斜率越大1 1、實際電壓源模型、實際電壓源模型-由理想電壓源串聯(lián)一個電阻組成由理想電壓源串聯(lián)一個電阻組成伏安特性伏安特性IUUSUIRS+-USRLU = US IRS當(dāng)當(dāng)RS = 0 時，時，電壓源電壓源模型就變成模型就變成恒壓源恒壓源模型模型R RS S稱為電源的內(nèi)阻或輸出電阻稱為電源的內(nèi)阻或輸出電阻四、實際電源的電路模型四、實際電源的電路

10、模型ISRSabUabIIsUabI外特性外特性 2、實際電流源模型、實際電流源模型RSR RS S越大越大特性特性越越陡陡I = IS Uab / RS-由理想電流源并聯(lián)一個電阻組成由理想電流源并聯(lián)一個電阻組成當(dāng)當(dāng) 內(nèi)阻內(nèi)阻R RS S = = 時，時，電流源電流源模型就變成模型就變成恒流源恒流源模型模型主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、受控源的引入一、受控源的引入二、四種受控源二、四種受控源第七節(jié)第七節(jié) 受控源受控源一、受控一、受控源的引入源的引入 受控源是用來表示電路的某一器件中所發(fā)生的物理現(xiàn)象的一種模型，它反映了電路中某處的電壓或電流能控制另一處的電壓或電流的關(guān)系。獨立源和非獨立源的異同獨立源和非獨

11、立源的異同相同點：相同點：兩者性質(zhì)都屬電源，均可向電路提供電壓或電流。兩者性質(zhì)都屬電源，均可向電路提供電壓或電流。不同點：不同點：獨立電源的電動勢或電流是由非電能量提供的，其大小、方獨立電源的電動勢或電流是由非電能量提供的，其大小、方向和電路中的電壓、電流無關(guān)；向和電路中的電壓、電流無關(guān)； 受控源的電動勢或輸出電流，受電路中某個電壓或電流的控受控源的電動勢或輸出電流，受電路中某個電壓或電流的控制。它不能獨立存在，其大小、方向由控制量決定。制。它不能獨立存在，其大小、方向由控制量決定。 如電子電路中的晶體管，就可以用電流控制電流源來描述集電極電流與基極電流之間的工作性能ic=ibibiciei1

12、i2i1U11 UU電壓控制電壓源電壓控制電壓源+-1 UU+-U電壓控制電流源電壓控制電流源U112 UgI I212 UgI 電流控制電流源電流控制電流源12 III2I112 III1+-1 IrU電流控制電壓源電流控制電壓源1 IrU +-U二、四種受控源二、四種受控源例1-17 計算1-37電路中的US和受控源的功率。6IUS0.1I10.98I5 9.8V+_解 流過5電阻的電流即流過CCCS的電流58 . 998. 0IAIII04. 096. 1298. 01VIIUS004.1204. 01 . 0261 . 061I=2A根據(jù)KCL，在節(jié)點a處所以 0.1電阻兩端電壓為 0.10.04=0.004V 受控源功率 p=(0.98I)u=(0.982)(0.004-9.8)=1.96(-9.796)=-19.2W 例：如圖所示電路，求例：如圖所示電路，求u u、i i1 1。 解：該電路含有一個電壓為解：該電路含有一個電壓為4 4i i1 1的受控源，在求解含有