2013_第1章_电路的基本元件和电路元件

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第1章电路基本知识

第1章电路基本知识
为了说明基尔霍夫定律和分析电路的需要,以图1-26为例 ,先介绍几个电路名词。
(1)支路:无分支的一段电路。支路中流过的电流叫做支路电 流。支路数用b表示。图1-26中共有3条支路,I1、I2、I3 分别为这三条支路的支路电流。
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1.6 基尔霍夫定律
(2)节点:三条或三条以上支路的联接点。节点数用n表示。 图1-26中,n=2。
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1.1 电路的基本概念
1. 1. 3电路的工作状态
一个电路可以呈现出三种状态。 (1)通路:开关接通,形成闭合回路,电路中有电流。 (2)开路或断路:开关断开或电路中某处断线,电路中无电流
。 (3)短路:电路中不应该联接的地方被联接起来了,此时电路
中电流往往很大,很容易损坏器件,在实际中应严禁短路现 象发生。
示,元件的功率为
P=-ui
(1-6)
直流电路中,有P=-UI
(1-7)
在国际单位制中,当电压u的单位为伏特(V),电流i的单位 为安培(A)时,功率的单位为瓦特,简称瓦(W)。实际中千 瓦((kW)也是功率常用的单位。
根据式(1-4),从t0到t时间内,电路吸收(消耗)的电能为
直流电路中,有W=P(t-t0)
第1章电路基本知识
1.1 电路的基本概念
1. 1. 1电路和电路的组成
电路是为实现和完成人们的某种需求,由电源、导线、开关 、负载等电气设备或元器件组成的,能使电流流通的整体。 简单地说,电流流通的路径称为电路。电路的基本作用是实 现电能的产生、传输和转换。电路可分为简单电路和复杂电 路。
一个完整电路一般由电源、负载和中间环节三部分组成。 (1)电源是产生并提供电能的设备,其作用是将化学能、光

电路基础知识(详解版)

电路基础知识(详解版)

结构:由具有绝缘外包线绕 制成有心或空心的线圈构成
实际电感线圈
感性认识电源
1、任何实际电路正常工作必须要有提供能量的电源 。
2、实际电源多种多样,图给出了几种实际电源的图片。如 手电筒和收音机上用的干电池和计算器中用的纽扣电池图(a), 实验室中用的稳压电源图(b)。还有其它种类的电源,如机动 车上用的蓄电池和人造卫星上用的太阳能电池,工程上使用 的直流发电机,交流发电机等等。
1
Li
2
(t
)
1 2(t) 0
2
2L
L是无源元件 也是无损元件
5 、小结:
动态
(1) u的大小与 i 的变化率成正比,与 i 的大小无关;
(2)电感在直流电路中相当于短路; (3) 电感元件是一种记忆元件;
(4) 当 u,i 为关联方向时,u=L di / dt; u,i 为非关联方向时,u= – L di / dt 。
i
+ +
uS
u
_
_
u US
O
i
(a) 若uS = US ,即直流电源,则其伏安特性为平行于 电流轴的直线,反映电压与 电源中的电流无关。
(b) 若uS为变化的电源,则某一时刻的伏安关系也是 这样。电压为零的电压源,伏安曲线与 i 轴重合, 相当于短路元件。
(4). 理想电压源的开路与短路
+ +
+ +
组合来模拟实际电路中的器件,从而构成与实际电路
相对应的电路模型。
理想电路元件主要有电 手电筒的电路模型
阻元件、电感元件、电容
I
元件和电源元件等。
++
例:手电筒
E

电路和电路元件讲课文档

电路和电路元件讲课文档
向一致,此部分电路吸收电功率(消耗能量)
负载 。
若计算结果P < 0, 则说明U、I 的实际方向相
反,此部分电路输出电功率(提供能量)
电源 。
第二十页,共99页。
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第1章
[例1.1.3] 已知:U = 10 V, I = 1 A 。按图中
aI +
U - b
假设的正方向列式:P = UI
P =10 W (负载性质)
若:U = 10 V, I = -1 A 则 P =-10 W (电源性质)
小结:
1 ) P 为“+”表示该元件吸收功率; P 为“-” 则表示输出功率。
2)在同一电路中,电源产生的总功率和负 载消耗的总功率是平衡的。
第二十一页,共99页。
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第1章
1.2 电阻、电感和电容元件
第1章
负 载
电动机
第六页,共99页。
吸尘器
手电钻
实际的负载包括电动机、电动 工具和家用电器等等。
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第1章
电路的作用和分类
电 力
系 发电机

升压 变压器
降压 变压器
电灯 电炉 电动机
扩 音 器
话筒
放 大 器
扬声器
实现电能的传输和转换(俗称强电)
电路的作用 实现信号的传递和处理(俗称弱电)
电路模型:
电路模型是由一些理想电路元件相互连接而构成的 整体,是实际电路的一种等效电路。
S
电 路
+
模 型
E

I


R


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第1章

电路的基本元件和电路定律

电路的基本元件和电路定律

第1章 电路的基本元件和电路定律主要内容:介绍电路模型的概念,电压、电流参考方向的概念,功率的计算及概念,电阻、电容、电感、独立电源和受控源等电路元件,最后介绍基尔霍夫定律。

学时安排:本章分4讲,共8学时。

第一讲 电路模型、电压和电流参考方向以及元件功率一、主要内容1、课程的性质和作用 《电路理论》是一门技术基础课程。

通过本课程的学习,能运用所学知识解决一些基本的有关电学方面的问题,同时为后续《电子技术》等课程打下基础。

2、教学安排 第1章 10学时、第2章 4学时、第3章 6学时、第4章 6学时、直流电路习题课 2学时、第5章4学时、第6章 8学时、第七章 4学时、第8章6学时、交流与习题课 2学时、第9章 8学时、第10章 4学时、第11章 8学时、第12章 6学时、一阶与非正弦电路习题课 2学时、第13章 6学时、第14章 8学时、第15章 2学时、总复习 2学时3、电路的作用、组成与任务 电路的作用:完成能量的转换;完成信号的处理。

电路的组成:实际电路是由电气器件相互联接而构成的电流通路。

实际电气器件在一定条件下都可用理想元件来代替。

由理想元件代替实际电气器件组成的电路叫电路模型。

电路是根据电路模型来进行分析的。

电路分析的目的:根据电路结构和已知参数,求电路的电压、电流和功率。

电路是各种各样电器装置的联接体。

本书研究的电路是实际电路的电路模型。

某些实际器件可用一个理想电路元件代替,某些实际器件需用几个理想电路元件的组合来代替。

电路模型就是用理想电路元件代替实际器件组成的电路。

4、电流的参考方向 1)电流的实际方向电流(又叫电流强度)—单位时间内通过的电流,即dt dqi =。

电流的实际方向是单位正电荷定向移动的方向。

2)电流的参考方向 A 用箭头表示,如图1-1(a )所示;B 用双下标表示,如图1-1(b )所示。

如电流A 3=AB i ,则电流实际方向与参考方向一致;如电流A 3-=AB i ,则电流实际方向与参考方向相反。

第一章-电路及基本元器件PPT课件

第一章-电路及基本元器件PPT课件
图1-7
.
电工电子技术基础 3、二极管的伏安特性曲线(硅管)
.
电工电子技术基础
五、半导体三极管
1、三极管的结构
图1-8
.
电工电子技术基础 2、三极管的电流放大作用 三极管工作在放大状态的条件是:发射结正偏,集电 结反偏。
.
电工电子技术基础
(1)电流分配关系:发射极电流等于基极电流和集电极电
流之和,即:
图1-9
.
电工电子技术基础
(1)输入特性 死区电压:硅管约为0.5V,锗管约为0.2V; 导通电压(发射结):硅管约为0.7V,锗管约为0.3V。 (2)输出特性
截止区: UBE小于死区电压,IC≈ 0,UCE ≈UCC,。
饱和区:集电结正向偏置 ,UCE<UBE, IC≈ UCC/RC 。
放大区:发射结正偏,集电结反偏 , IC≈βIB。
图1-2
.
图1-3
电工电子技术基础
三、电功率和电能
1、电功率
电流通过电路时传输或转换电能的速率称为电功率,
简称为功率,用符号p表示。
当电压与电流为关联参考方向时,功率的计算公
式为:
p dW ui dt
当电压与电流为非关联参考方向时,功率的计算
公式为:
pui
.
电工电子技术基础 2、电能 电路在一段时间内吸收的能量称为电能。在国际单 位制(SI)中,电能的单位是焦耳(J)。1J等于1W的用 电设备在1s内消耗的电能。电力工程中,电能常用“度” 作单位,它是千瓦小时(kWh)的简称,1度等于功率为 1kW的用电设备在1小时内消耗的电能。
图1-23
.
电工电子技术基础 在电子电路中,电源的一端通常是接地的,为了作

电工技术第一章 电路的基本概念和基本定律习题解答

电工技术第一章 电路的基本概念和基本定律习题解答

第一章 电路的基本概念和基本定律本章是学习电工技术的理论基础,介绍了电路的基本概念和基本定律:主要包括电压、电流的参考方向、电路元件、电路模型、基尔霍夫定律和欧姆定律、功率和电位的计算等。

主要内容: 1.电路的基本概念(1)电路:电流流通的路径,是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成的系统。

(2)电路的组成:电源、中间环节、负载。

(3)电路的作用:①电能的传输及转换;②信号的传递及处理。

2.电路元件及电路模型(1)电路元件:分为独立电源和受控电源两类。

①无源元件:电阻、电感、电容元件。

②有源元件:分为独立电源和受控电源两类。

(2)电路模型:由理想电路元件所组成反映实际电路主要特性的电路。

它是对实际电路电磁性质的科学抽象和概括。

采用电路模型来分析电路,不仅使计算过程大为简化,而且能更清晰地反映该电路的物理本质。

(3)电源模型的等效变换①电压源及电阻串联的电路在一定条件下可以转化为电流源及电阻并联的电路,两种电源之间的等效变换条件为:0R I U S S =或0R U I SS =②当两种电源互相变换之后,除电源本身之外的其它外电路,其电压和电流均保持及变换前完全相同,功率也保持不变。

3.电路的基本物理量、电流和电压的参考方向以及参考电位 (1)电路的基本物理量包括:电流、电压、电位以及电功率等。

(2)电流和电压的参考方向:为了进行电路分析和计算,引入参考方向的概念。

电流和电压的参考方向是人为任意规定的电流、电压的正方向。

当按参考方向来分析电路时,得出的电流、电压值可能为正,也可能为负。

正值表示所设电流、电压的参考方向及实际方向一致,负值则表示两者相反。

当一个元件或一段电路上的电流、电压参考方向一致时,称它们为关联参考方向。

一般来说,参考方向的假设完全可以是任意的。

但应注意:一个电路一旦假设了参考方向,在电路的整个分析过程中就不允许再作改动。

(3)参考电位:人为规定的电路种的零电位点。

第1章 1.3电路的三种元件

第1章 1.3电路的三种元件

30
u iR
u iR
R——电阻元件的电阻值,单位:欧姆()
2
常用的各种二端电阻器件
晶体二极管
3
电阻器
(2).线性非时变电阻元件的伏安特性(VAR):
u
a

关联参考方向 i R + u -
b
0
i
u R tg i
1 (3). 定义 G R
为电导,单位:西门子(S)。
(4). 电阻元件为无记忆元件。
+
u _ 电容元件 C
q C u
(F )
当电压u变化时,在电路中产生电流:
du iC dt
18
电容元件储能
将上式两边同乘上 u,并积分,则得: t u 1 2 0 ui dt 0 Cudu 2 Cu 即电容将电能转换为电场能储存在电容中,当电压增大 时,电场能增大,电容元件从电源取用电能;当电压减 小时,电场能减小,电容元件向电源放还能量。 本节所讲的均为线性元件,即R、L、C都是常数。

u 4 cost 2 i 2 cost
u 2i
u 或 i
2
12
例3
电路如图所示,已知R2的功率为2W,求它的电阻值。
解:由于R 和R 串联,故R 两端的电压为 2 3 2 UR2 3 1 2V 其电流为IR2 故R 2 UR2 IR2 PR2 UR2 1 1A 1
20
例6 图所示电路中电容C从t=0开始充电,设充电前电容电 压为U0,其实际方向与参考方向相反,试写出u(t)的积分 表达式。
解:u(0) U 0 1 t 1 t u(t ) u(0) idt U 0 idt C 0 C 0

电工学讲义资料第1章电路的基本概念与基本定律

电工学讲义资料第1章电路的基本概念与基本定律

电阻元件
总结词
电阻元件在电路中的作用是实现电压和电流的转换关系。
详细描述
在电路中,电阻元件可以用于实现电压和电流的转换关系。通过在电阻元件上 施加电压,可以产生电流;同时,通过在电阻元件上施加电流,也可以产生电 压。这种转换关系是线性电阻元件的基本特性之一。
电阻元件
总结词
电阻元件的参数包括标称阻值、额定功率和误差等。
需考虑三相之间的相位关系,以准确描述三相电压、电流的变化规律。
感谢您的观看
THANKS
VS
详细描述
在交流电路中,电感元件可以用于实现电 磁感应和滤波等作用。通过选择适当的电 感值,可以滤除电路中的高频噪声或干扰 信号,提高电路性能;同时,电感元件也 可以用于实现电磁感应,将磁场能转换为 电能或热能等其他形式的能量。
电感元件
总结词
电感元件的参数包括标称电感、品质因数和误差等。
详细描述
电容元件是一种被动元件,其作用是存储电能。在电路中,电容元件通过电场来存储电能 ,从而控制电路中的电压和电流。电容元件的电容量通常由其电介质、极板面积和极板间 距决定。
总结词
电容元件在电路中的作用是实现交流信号的滤波和耦合。
电容元件
• 详细描述:在交流电路中,电容元件可以用于实现信号的滤波和耦合。通过选择适当的电容值,可以滤除电路中的噪声或 干扰信号,提高电路性能;同时,电容元件也可以用于耦合不同电路部分之间的信号,实现信号传输和控制。
电工学讲义资料第1章电路 的基本概念与基本定律
目录
• 电路的基本概念 • 基本电路元件 • 电路的基本定律 • 电路的分析方法 • 电路的暂态分析
01
电路的基本概念
电路的组成
01
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1.1 电路和电路模型

直 一. 概念

电 路
电路-------是电流的通路,是为了某种需要由某些电工
分 析
设备或元件(电气器件)按一定的方式组合起来的。
二.电路的组成与作用
1、组成:电路主要由电源、负载、连接导线及开关等构成。
电源:提供能量或信号; 负载:将电能转化为其它形式的能量,或对信号进行处理; 导线、开关等:将电源与负载接成通路。
件:即实际电路的尺寸必须远小于电路工作频率下的电磁波 的波长:l<<λ。
分析和计算中不作说明的元件都是集总参数元件,所对应 的电路都是集总参数电路。
第1章 电路的基本元件和电路定律
1.1 电路和电路模型
第 例 已知电磁波的传播速度: v=3×105 km/s
一 篇
(1) 若电路的工作频率为 f =50 Hz,则:
直 流
周期: T = 1/f = 1/50 = 0.02 s
如常规的

普通电路
路 分
波长: λ = 3×105 ×0.02=6000 km

一般电路尺寸远小于λ ,该电路视为集总参数电路。
(2) 若电路的工作频率为 f=50 MHz,则:
周期: T = 1/f = 0.02×10–6 s = 0.02 ns 波长: λ = 3×105 ×0.02×10–6 = 6 m
篇 设备连接而成的电路,称为实际电路。



电容器



电池
晶体管
电阻器 运算放大器
线圈
第1章 电路的基本元件和电路定律
1.1 电路和电路模型
第 一
集总参数元件:每一个具有两个端钮的元件中有确


定的电流,端钮间有确定的电压。

电 路
集总参数电路:由集总参数元件构成的电路。

析ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一个实际电路要能用集总参数电路近似,要满足如下条

直 实验和工程中采用电流表测量电流,电流表必须串接
流 电
在被测电路中。

分 析
电流的参考方向由电流表接线方式决定“+”线柱指向
“-”接线柱。
若电流表并接电 路中,将短路, 损坏电流表。
+ u _
i
被测支路
电流表
+
_
断开通路 串接电流表
第1章 电路的基本元件和电路定律
1.2 电路主要物理量和参考方向
U

析 p( t ) = −u ⋅ i
u (t) 和i (t)不关联
= −2 × ( −5 ) = 10(W )
0-2秒产生的电能为:
吸收功率
∫ ∫ 2
2
w [ 0 ,2 ] = p( t )dt = 10dt = 20( J )
0
0
第1章 电路的基本元件和电路定律
1.2 电路主要物理量和参考方向
第 计算p时需注意:
第1章 电路的基本元件和电路定律
1.2 电路主要物理量和参考方向
第 一
电流参考方向:人为假定的电流正方向。

(在分析电路时,电流采用参考方向)
直 流
任意假定



析 在假定的方向下:
ai
b
若 i >0, 表明真实方向与参考方向一致;
若 i <0, 表明真实方向与参考方向相反。
注意:1.在未标注参考方向时,电流的正、负无意义;
U
(3) 用双下标表示:如 UAB , 由A指向B的方向为电压 的参考方向。 UAB
A
B
第1章 电路的基本元件和电路定律
1.2 电路主要物理量和参考方向
第 一
电压的测量:

直 1、实验和工程中采用电压表测量电压,电压表必须和被 流 测支路并联。


分 析
2、电压的参考方向由电压表接线方式决定
“+”接线柱指向“−”接线柱。
第1章 电路的基本元件和电路定律
第 2、电路作用

篇 实现电能的传输、分配与转换






发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
电源
中间环节
1.1 电路和电路模型




电灯 电动机

负载
其它形式的能量(水能、热能、风能等)→电能
电能→其它形式的能量(光、热、机械能等)
连接电源和负载,传输、分配电能
第1章 电路的基本元件和电路定律
第 2、功率的计算

篇 设 t 时刻电流和电压真实方向如图
直 流
dt 时间内由a到b正电荷为:

路 分
dq = i ( t ) dt

1.2 电路主要物理量和参考方向
ai
b
U
电荷失去的能量(即电路所吸收的能量)为:
dw = u( t ) dq = u( t )i( t ) dt
2.任何分析计算前都必须标明电流的参考方向。
第1章 电路的基本元件和电路定律
1.2 电路主要物理量和参考方向
第 一

a
b

直 流
已知直流电流的方向由a到b,大小为2A.问如何表示这一电流?


分 析
解 有两种表示法:
I = 2A
aI
b
I = −2A
aI
b
(a) 参考方向与真实方向一致
(b) 参考方向与真实方向相反

篇 (1)、计算功率时,一定要看u与i是否关联方向,选用
直 流
相应的计算公式;

路 分
(2)、计算时,除说明大小外,还必须说明功率的性质
析 (是电源或是负载)。
(3)、对同一元件,当u、i一定时,不论是选取关联或 非关联方向,算出的结果必定相同。
(4)、电路中,各元件吸收功率总和=产生功率总和。 ——称为功率平衡,
A
iB
A
iB
+u

关联

u
+
非关联
4
第1章 电路的基本元件和电路定律
1.2 电路主要物理量和参考方向

一 考虑参考方向时需注意:


流 电
(1) 任意性:方向可任意,一但选定,以后各种关系即以此为准;


析 (2) 必要性:求解任意电路,必须首先标明参考方向;
(3) 关联性:电流 i,总是从电压高(+)流向电压低(-)。
第1章 电路的基本元件和电路定律
第 一
实现信号的传递与处理


流 电
话筒

扬声器

分 析


话筒把声音(信息)→电信号 扬声器把电信号→ 声音(信息)
1.1 电路和电路模型
第1章 电路的基本元件和电路定律
第 3、结构






电 路
电源:提供
分 析
电能的装置
中间环节:传递、分 配和控制电能的作用
元件,称为理想元件或模型。
对于模型,可以用数学方程加以定义
由理想化元件组成的电路称为电路模型(即电路图)。 本课程分析的对象是模型而不是实际电路。
第1章 电路的基本元件和电路定律
1.1 电路和电路模型
由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算放
第 一
大器、传输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和
ai
b
U
ai
b
U
结论: 若某元件电功率P>0,在电路中消耗电能,表现为负载。
若某元件电功率P<0,向电路提供电能,表现为电源。
第1章 电路的基本元件和电路定律
1.2 电路主要物理量和参考方向
第 例 已知 i= 2A,u = -5V, 求其产生的功率


和0-2秒产生的电能。
ai
b


电 路
解 元件的电功率为:
第 1.2 电路主要物理量和参考方向

篇 一、电流和电流的参考方向

流 电流强度:

q(t)
路 分
i( t ) = dq ( t ) dt

电流 i (直流电流可记为I)
电流 i--安培(A),电量q--库仑(C),t--秒(S)
电流方向:正电荷移动的方向。
i 的量值和方向不随时间变化的电流称为直流(DC) i 随时间作周期性变化且平均值为零的电流称为交流(AC)
第1章 电路的基本元件和电路定律
1.2 电路主要物理量和参考方向
第 一
参考方向说明:

直 流
1、原则上可任意设定;


分 析
2、习惯上:
A、凡是一眼可看出电流方向的,将此方向为参考方向;
B、对于看不出方向的,可任意设定。
3
第1章 电路的基本元件和电路定律
1.2 电路主要物理量和参考方向
第 一
二、电流的测量
电路分析是在已知电路结构和参数的条件下,讨论
激 励

响 应 的关系
1
第1章 电路的基本元件和电路定律
1.1 电路和电路模型
第 三.电路模型



实际部件除完成它主要呈现的性能外,常常还附带
流 表现出其他性能,这给分析、计算带来一定的困难。因
电 路
此,对实际部件须加以理想化、即模型化。
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