电路与模拟电子技术_第1章 电路的基本概念和基本定律
《电工电子学》第一章电路的基本概念与基本定律(课时).总结
1 1 1 1 R R1 R2 Rn
分流公式
+
i i1
R1
i2
R2
R2 i1 i R1 R2
R1 i2 i R1 R2
理想电流源的串联与并联：
IS1 IS2 IS3 IS
并联
IS= ISk
注意参考方向
IS= IS1+ IS2 － IS3
串联
电流相同的理想电流源才能串联，且每个恒流 源的端电压均由它本身及外电路共同决定。
想想
US
练练
在电路等效 的过程中，与理 想电流源相串联 的电压源不起作 用；与理想电压 源并联的电流源 不起作用。 is=is2-is1
KVL通常用于闭合回路，但也可推 广应用到任一不闭合的电路上。 例：列出下图的KVL方程
a + uab b － + us3 －
i1
+ us1 －
R1
i4
+ us2 －
i2
R2
uab us3 i3 R3 i2 R2 us 2 i1R1 us1
uab us3 i3 R3 i2 R2 us 2 i1R1 us1 0
导线 理想化 电源
I
电 池
灯 泡
+
_ 电源 E
R
U
理想化 元件
负载
今后我们分析的都是 电路模型，简称电路。
1-１电路中的物理量及其正方向
电路分析的主要任务在于分析求解电路物理 量，其中最基本的电路物理量就是电流、电 压和功率。
一、电流
电荷的定向移动形成电流。
电流的大小用电流强度表示，简称电流。
电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量。
电路与电子技术 第1章 电路基本概念
负反馈电路 信号的运算与处理电路
数字电子技术-分析和设计
逻辑代数 组合逻辑电路 时序逻辑电路
二、课程结构和任务 前序课程
高等数学，大学物理
后续课程
计算机组成原理，微机原理等
课程任务
理论学习 实验学习
四、实验内容
1、基尔霍夫定律验证 2、戴维南，诺顿定理验证 3、仪器仪表的使用 4、单级放大电路
U ab
dW dq
(1.3)
式中dW是电场力所作的功，单位是焦耳（J）。
4、电位
点的电位，用符号V表示。
定义：电路中任选一点作为参考点，则其他各点与参考点的电压叫做该
例如，电路中a、b两点的电位分别表示为Va和Vb ，并且a、b两点间的电压 与该两点电位有以下关系： Uab = Va - Vb （1.4）
注意：对关联欧姆定律表达式写成I=U/R；对非关联欧姆定律表 达式写成I=-U/R（两套正负号：一是公式本身的，二是U.I的正负）
1.2.3 功率与能量
1、电功率
电能对时间的变化率即为电功率，简称功率。用p或P表示。功率的表达式 为： dW dW d q p u i (1.5)
dt
dq dt
解： 根据题目所给已知条件可得 P1 = U1 I1 = 1×1 = 1 W （吸收功率1 W，负载） P1+ P2 + P3= P4 + P5=35W P2 = U2 I2 = （-6）×（-3） = 18 W 结论：电路中各元件发出的功率 （吸收功率18 W，负载） 总和等于吸收功率总和，这就是 P3 = -U3 I3 = -（-4）×4 = 16 W 电路的“功率平衡”。 （吸收功率16W，负载） 功率平衡是能量守恒定律在电路 P4 = U4 I4 = 5×（-1） = -5 W 中的体现。 （发出功率5 W，电源） P5 = -U5 I5 = -（-10）×（-3） = -30 W （发出功率 30W，电源）
电工电子技术习题答案
第1章 电路的基本概念和基本定律1-1 电路就是电流流通的路径，是各种电气元件按一定方式连接起来组成的总体。
电路由四部分组成，分别为电源，导线，负载，控制和保护装置。
1-2 电压表示电源力对电荷做功，实际方向由高电位指向低电位电压降方向。
电动势表示电源力对电荷做功的能力。
实际方向由低电位指向高电位，电位升方向。
电位表示电荷所具有的位能。
对参考点而言，正值表示某点电位比参考电位高，负值表示某点电位低于参考点。
1-3 (a)V A =6V ，V B =2V ，V C =0V ；(b)V A =4V ，V B =0V ，V C =-2V ；(c)V A =6V ，V B =6V ，V C =0V ；(d)V A =12V ，V B =4V ，V C =0V ；(e)V A =6V ，V B =-2V ，V C =-6V1-4 (a)U=2I+1；(b)U=-3I+4；（c ）U=3V ；(d)U=3V1-5 UAB=-100V ，UBA=100V1-6 U=-5V1-7 (a)U ab =10V ；U ba =-10V ；(b) U ab =5V ，U ba =-5V ；(c)U ab =15V ，U ba =-15V ；(d)U bc =-4V ，U cb =4V ，I=2A ；(e)Us=0V1-8 5V ；17V ；65V ；43V1-9 0.2A ；1.1A ；1.8A ；2.7A1-10 (a)20W ，耗能元件；(b)-20W ，电源；(c)20W ，耗能电源；(d)-20W ，电源 1-11 U=600V ，P=180W1-12 -18W ，-18W ，4W1-13 2A ，5Ω；7A ，2Ω；20V ，4Ω；20V ，2Ω第2章 线性电路的分析的基本方法2-1 I=1A ，I=5A2-2 I=3A ；I=-3A ；I=02-4 1A ；5A ；6A ；2A ；8A 2-5 A 1518 2-6 70W ；0W2-8 5A,-9V2-9 I=4A ，U=6V2-10 16V ，4Ω；-7V ，12Ω2-11 3A第3章 交流电路分析的基本方法3-1（1）ω=314rad/s ，f =50Hz ，T =0.02s ，U m =311V ，U =220V ，φu =45°（2）u （0）=220V（3）u （0.01）=-220V3-2 U 1=219.94V ，U 2=379.77V ，u 1超前u 230°3-3（1）u 1=50sin （100t +30°）V ，u 2=-100sin （100t -150°）V（2）△φ=180°3-4 13.660.34A B j ， 2.3411.66A B j ，808.31A B ，/ 1.2598.1A B3-5 236.9IA ，1436.9U V ，27.219.4U V ，图略 1245I ，2245I 40UV ，图略3-6 u （t ）=220sin ωt V ，0220220j Ue V ，20sin 45i t t （）（）A 4511010102j I e A ；282sin 90i t t （）（）A ；90288890I j ej A3-7 u 0滞后u 1arctanωRC 3-8 1112I A ；211I A ；11I A ；20C X A ；C=159μF ；R=10Ω；L=0.0318H3-9 I =5A ，R =，X C =，X L.=3-10 R =100Ω，L =17.7μF ，C =573mH3-11（1）18.8272.9I A ，213.426.6I A ，20.544.7I ； （2）P 1=311W ，P 2=1437W ，P =1748W ；（3）Q 1=1011var ，Q 2=718var ，Q =1729var ；（4）S I =1058V ⋅A ，S 2=1608V ⋅A ，S =2460V ⋅A3-12 245ZΩ 3-13 A 1=20A ，A 2=20A ，A =28.28A3-14 R =6.05Ω，L =0.033H ，C =152μF 3-15 （a ）236.9I A ，1436.9U V ，27.219.4U V ，图略（b ）1245I A ，2245I A ，40U V ， 图略3-16 L 1=1H ，L 2=0.33H3-17 P =880W ，Q =660var ，S =110 V ⋅A ，4436.9Z Ω 3-18 cos φ=0.6，R =30Ω，X L =40Ω，P =580W ，Q =775var3-19 P 1=-22.3W ， Q 1=12.9var ；P 2=22.3W ，Q 2=12.9var3-20 C =15.5pF ，R =129Ω，Q =5510W3-21 cos φ1=0.5，cos φ2=0.85，3-22 （1）I =263A ，S =100k V ⋅A ，Q =92kvar（2）cos φ=0.88，C =2916pF第4章 三相电路及其应用4-1()..1202206012022060A A U V U =∠-=∠-=∠;()..12022060120220180C A U V U =∠-=∠+=∠()60A u t ω=+;()60B u t ω=-;()180C u t ω=+ 4-2 u U=220sin(314t-30°)V;u V=220sin （314t-150°）V;u=220sin(314t+90°)V4-3 (1)各相电流为Ｉp ＝11A （2）线电流为I l=Ip=11A （3）因为负载对称，故中线电流为零。
电路与模拟电子技术技术基础_图文
线性：VCR曲线为通过原点的直线。 否则，为非线性。
非时变(时不变)： VCR曲线不随时间改变而 改变。 否则，为时变。 即： VCR曲线随时间改变而改变。
电阻元件有以下四种类型：
u-i特性 时不变 时变
线性 u
i u t1 t2
i
非线性 u i
u t1 t2 i
电阻实物
精密型金属膜电阻器
金属氧化皮膜电阻器
直流电流——大小、方向恒定， 用大写字母 I 表示。
参考方向--人为假设，可任意设定，但 一经设定，便不再改变。
参考方向的两种表示方法：
1 在图上标箭头； i
2 用双下标表示
a
b
在参考方向下，若计算值为正，表明
电流真实方向与参考方向一致；若计
算值为负，表明电流真实方向与参考
方向相反。
1.2.2 电压和电压的参考方向
信号处理 (中间环节)
接受转换信 号的设备
(负载)
1.2 电 路 变 量
1.2.1 电流和电流的参考方向
电流方向—正电荷运动的方向
电流参考方向—任选一方向为电流正方向。
如：
a
I
ba
I
b
正值
负值
严格定义：电荷在导体中的定向移动形 成电流。电流强度，简称电流i(t)，大 小为：
单位：A ， 1安 = 1 库 / 秒
当
(R=0)时，相当于导线,“短路”
注意：u与 i 非关联时 ，欧姆定理应改写为
例 分别求下图中的电压U或电流I。
3A 2 +U 解：关联
I2 + -6V -
非关联
瞬时功率：
电阻是耗能元件，
是无源元件。
电工电子 第1章 电路基本概念和定律
1-3
电阻元件
有源器件 ：需能（电）源的器件 。
有源器件一般用来信号放大、变换等。 IC、模块等都是有源器件 。 无源器件 ：无需能（电）源的器件 。 无源器件用来进行信号传输，或者通过方向性 进行“信号放大” 。 容、阻、感都是无源器件 。
38
例1.3-1 阻值为2Ω的电阻上的电压电流参考方向关联， 已知电阻上电压 u(t)=4costV,求其上电流 i(t)、消耗的 功率p(t)。 解：因电阻上电压、电流参考方向关联，所以其 上电流
11
1-2
电路变量
若dq(t)/dt为常数， 即是直流电流，常用大写字母I
表示。电流强度的单位是安培(A)， 简称“安”。
1kA 10 A
3
1mA 10 A 1uA 10 A
规定正电荷运动的方向为电流的实际方向。 12
6
3
1-2
1.2.2 电压
电路变量
两点之间的电位之差即是两点间的电压。从电
荷电场力所做的功为 1J。常用千伏(kV)、 毫伏(mV)、微伏(μV)作电压单位。 电路中，规定电位真正降低的方向为电 压的实际方向。（选定任意点为参考点，规定电位为0） 14
1-2
一、问题提出：
电路变量
在复杂的电路里，电流、电压的实际方向是
不易判别的，或在交流电路里，两点间电流、电
压的实际方向是经常改变的，这给实际电路问题 的分析计算带来困难。
c 点移动至 b 点，电场力做功应为-12J，所以计算 c 点电位
时算式中要用-12。应用电压等于电位之差关系，求得
U ab Va Vb 2 0 2V U bc Vb Vc 0 ( 3) 3V
23
计算机电路基础(第1章 电路的基本概念和分析方法)
二、电流源 1、理想电流源（简称电流源）的端电流不变，而端 电压要随负载的不同而不同。 两个特点： （1）输出电流为恒定值（直流电流源）或固定的时 间函数（交流电流源），与所接外电路无关； （2）电流源的端电压随外电路的不同而变化。
I Is
0
U
理想电压源
2、实际的电流源
输出电流则要随端电压的变化而变化。（因为实际电流源存在 内阻）。 ' R 实际电流源可以用一个理想电流源IS和内阻 i 相并联的模型 来表示，如图1-13（a）所示，图（b）是它的电压电流关系。 由图可以看出，实际电流源的输出电流I 为：
三、电流的参考方向 在分析电路时往往不能事先确定电流的实际方向，而且 时变电流的实际方向又随时间不断变化。因此在电路中很难 标明电流的实际方向。为此，我们引入电流的“参考方向” 这一概念。 参考方向的选择具有任意性。在电路中通常用实线箭头 或双字母下标表示，实线 箭头可以画在线外，也可以画在线 上。为了区别，电流的实际方向通常用虚线箭头表示，如图 1.3所示。 规定：若电流的实际方向与所选的参考方向一致，则 电流为正值，即i＞0；若电流的实际方向与所选的参考方向相 反，则电流为负值，即i＜0。如图1.3所示。这样以来，电流 就成为一个具有正负的代数量。
U I IS Ri
（1-10）
1.3.3 受控源 一、受控源的特点 输出电压或电流受电路其他部分电压或电流的控 制，因此称为“受控源”。受控源又称为非独立源， 也是有源器件。
例如，在电子电路中，晶体三极管的集电极电流 受基极电流的控制，场效应管的漏极电流受栅极电压 的控制；运算放大器的输出电压受到输入电压的控制； 发电机的输出电压受其励磁线圈的电流的控制等。这 类电路器件的工作性能可用受控源元件来描述。
第1章电路分析基础
三. 短路工作状态
当电源两端由于某种原因而 联在一起时，称电源被短路。
IS a
c
短路时，可将电源外电阻视 E
R
为零，电流有捷径流过而不 通过负载。
R0
由于R0很小，所以此时电流
b
d
很大，称之为短路电流 Is 。
U=0
电路短路时的特征为
I = Is = E / R0
P = P = I2 R0
P5 例1－1
Eba
W电源力 q
方向：电动势的实际方向是由电源低电位端指向电 源高电位端。在分析问题时可设参考方向。
单位：电动势与电压的单位相同。为伏特(V)
标量性：电动势与电压和电流都是标量。
电动势
例题
I=0.28A I =-0.28A
如图所示
电动势为E=3V
E=3V + U=2.8V
方向由负极指向正极 电压为U=2.8V 由指向 R0
例
I1 I2
I3
广义节点
例
I=?
R
R
+
+R
+
_U1 _U2
R1
_ U3
I1+I2=I3
I=0
P7例1－3
a
I3
该图为直流电桥电路。已知
I6
R1 I1
+
U- S b
I5
R3
I1=10mA,I2=20mA,I3=15mA, 电流的参考方向如图中箭头
G d 所示。求其余支路的电流。
R2 I2
R4
I4
c
解：从结点a得I6=I1+I3=25mA 从结点b得I5=I1-I2=-10mA 从结点d得I4=I3+I5=5mA
电工的基本知识
第一章：电路的基本概念和基本定律1，一般电路是由电源、负载、连接导线、控制和保护装置等四个部分按照一定方式连接起来的闭合回路；2，电路的工作状态一般有三种：通路、开路和断路；3，电荷在电路中有规律的定向移动形成电流，产生电流有两个基本条件：第一，导体内有可作定向移动的自由电荷；第二，要有使自由电荷做定向移动的电场；4，电流是表示带电粒子定向移动强弱的物理量，它表示单位时间（1秒）通过导体截面电荷的多少，即电流I=电荷（q）/时间（t）；5，电流用I表示。
电流的单位是安培，用符号A表示，1安培(A)表示一秒钟通过导体截面的电荷是1库伦（C）;6，规定正电荷运动的方向为电流方向，这和导体中电子运动的方向正好相反；7，电流的大小和方向不随时间改变的电流称为直流电流，电流的大小和方向随时间做周期变化称为交流电流；8，实际电路中电流的大小可以用电流表来测量，测试量时将电流表串联在电路中，并使电流从正端流入，负端流出。
测量前一定要选择好量程，使其大于实际电流的数值，否则可能烧坏电流表；9，严禁用电流表（或万用表电流档）测量电压，这样肯定烧坏电流表或万用表；10，电压表示单位正电荷在电场中从一个位置A移动到另一个位置B，电场力所做的功，记做：电压U=W(功)/q（电量）；11，电压用U表示。
电压的单位是伏特，用V表示；12，电路中，某一点到参考点的电压叫该点的电位，任意两点之间的电位差就是这两点之间的电压；13，电能即电流做功的过程，它和加在这段电路两端的电压、通过这段电路的电流以及通电时间成正比，即：（电能做功）W=UIt;14，电能的单位常用千瓦时，就是我们说的1度电；15，电功率表示电路中单位时间内电流所做的功，即：电功率（P）=W/t=UI; 16，电压可以用电压表来测量，测量时电压表的正负极和被测电压一致且并联在电路两端，同时将电压表放在适当的量程上；17，电能是一段时间内电流所做的功，或者说是一段时间内负载消耗的能量；电功率是指单位时间内电流所做的功，或者说是单位时间负载消耗的电能。
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Ub＝Ubd＝I3R3＝2A×5Ω＝10V Ua＝Uab＋Ubd＝I1R1＋Ubd＝3A×10Ω＋10V＝40V
或
Ua＝Uad＝E1＝40V
Uc＝Ucb＋Ubd＝I2R2＋Ubd＝－0.5A×10Ω＋10V＝5V
1kW×1h＝1度电
(1.3)
【例1.3】 有一个电饭锅，额定功率为750W，每天使用 2小时；一台25吋电视机，功率为150W，每天使用4小时； 一台电冰箱，输入功率为120W，电冰箱的压缩机每天工作 8小时。计算每月（30天）耗电多少度？ 解： （0.75kW×2 h＋0.15kW×4h ＋0.12kW×8h）×30天 ＝（1.5度＋ 0.6度 ＋0.96度）×30
P＝U I＝3V×80mA＝240mW＝0.24W
结果为正，说明收录机是吸收功率。 电池 流与压是非关联参考方向 P＝－U I＝－3V×80mA＝－0.24W 结果为负，说明电池是发出功率。
【例1.2】 如果例 1.1 题中的电池已经降为 2V, 现将收录 机换为充电器 , 充电电流为－ 150mA ，问此时电池的功率 为多少，是吸收功率还是发出功率？充电器的功率为多少， 是吸收功率还是发出功率？ 解：电池为非关联 P＝－U I＝－2V×（－150mA）＝0.3W 结果为正吸收功率，电池是充电器的负载。 充电器为关联 P＝U I＝2V×（－150mA）＝－0.3W 结果为负发出功率，充电器是电路中的电源。 规定：1千瓦的用电设备使用1小时消耗的电量为1度电。
图1.12（b）非关联 U＝－I R＝－2A×6Ω＝－12V 图1.12（c）非关联 U＝－I R＝－2A值，说明图1.12（a）中的电压
实际方向与所标的参考方向一致；图 1.12（b）、（c）电压为负值，
说明图1.12（b）、（c）中的电压实际方向与所标的参考方向相反。
电压等于电路中两点间的电位差 Uab＝Ua－Ub
电位是电路中某点到参考点之间的电压
参考点是任意选择的一点“⊥”（零电位点，“接地” 点），
选b点为参考点Ub＝0， Uab＝Ua－Ub＝Ua。
3.电动势E
E是电源力将单位正电荷从低电位点b移动 到高电位点a所做的功
E的方向是从低电位（电源负极）指向高
第 1章 电路的基本概念和基本定律
电路是学习电子技术的基础。
本章主要介绍：
三个物理量 （电流、电压、功率）
三种状态 （开路、负载和短路） 三个定律（欧姆定律、电流定律和电压定律） 一个概念（电位）
1.1 电路
电路是电流流通的路径 1.1.1 电路的作用 电路的作用是进行电能的传输和转换，或是实现信号的 传递和处理。 1.1.2 电路的组成 电路是由某些电气设备和元器件按一定方式连接组成。 电路可分成电源、负载和中间环节三个部分 电源是提供电能的设备，是电路工作的能源，电源的作 用是将非电能转换成电能。 负载是用电设备，是电路中的主要耗电器件。负载的作 用是将电能转换成非电能。 中间环节是指电源与负载之间的部分。
《电路与模拟电子技术》 绪论
本课程是一门实践性较强的专业基础课。 学习目的：掌握电路基础知识和模拟电子的基本理 论及分析方法，为后续课打基础，为工程实践培养 操作技能。
共11章， 1-5章 电路基础知识、6-10章 模拟电 子技术、11章 技能训练及应用实践三个部分。章 末有小结和习题便于自学。
上篇 电路基础知识
电位（电源正极）
1.2.3 功率
电场力在单位时间内所做的功，单位 瓦 W。 关联参考方向：元件上电流和电压的参考方向一致。 P＝U I （1.1） 非关联参考方向：电流和电压的参考方向不一致 。 P＝－U I （1.2） P＞0 吸收功率（消耗功率）为负载； P＜0 发出功率（产生功率）为电源。
【例1.1】 有一个收录机供电电路，用万用表测出收 录机的供电电流为80mA，供电电源为3V，忽略电源的内阻 ，收录机和电源的功率各是多少？根据计算结果说明是发 出功率还是吸收功率？ 解：收录机 流与压是关联参考方向
忽略电路元器件的次要因素，将其理想化，并用规 定的电气图形符号表示所组成的电路，称为电路
1.1.3 电路模型
1.2 电流、电压、功率 1.2.1 电流
电荷的定向运动形成电流。电流的方向不变为直流I。 方向和大小都变化为交流 i。
1A＝103 mA＝106μA， 1 kA＝103A
规定：正电荷运动的方向为电流的实际方向。
＝91.8度
答:每月耗电91.8度
1.3 欧姆定律
流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，与电阻本身成反比。 U I＝ (1.4) R 式中 R 为电阻，单位为欧姆 Ω ，常用的单位还有 kΩ 和 MΩ （兆 欧），1MΩ＝106Ω。 电阻一定时，电压愈高电流愈大；
电压一定，电阻愈大电流就愈小。
根据欧姆定律可以推导出功率与电阻的关系式为： P＝U I＝I
假设的电流流向称为电流的参考方向。
1.2.2 电压 1.电压
电场力将单位正电荷从电场中的a 点移到b点所做的功， 称其为a、b两点间的电压。直流电压Uab，交流电压uab。 1V＝103mV＝106μV， 1kV＝103V
习惯上把电位降低的方向作为电压的实际方向。 电压实际方向和电压参考方向
2.电压与电位
【例1.5】 一个100W的灯泡，额定电压为220V， 求灯泡的电流和电阻？
P 解： I＝ U
R＝
＝
100 220
＝0.45A
U ＝ 220 ＝ 489Ω I 0.45
【例1.6】
电路如图1.13 所示，E1＝40V、E2＝5V、R1＝R2＝10Ω、R3＝5Ω、
I1
＝3A、I2＝－0.5A、I3＝2A。取d点为参考点，求各点的电位及电压Uab 和Ubc。 解：各点的电位 d点为参考点，Ud＝0V
U2 2 R＝ R
（1.5）
在电路分析时，如果电流与电压的参考方向不一致，既为非 关联参考方向时，如图1.12 (b)、(c)所示，欧姆定律的表达式为：
U I＝－ R
或 U＝－I R
（1.6）
【例1.4】 已知图 1.12 中的电阻为 6Ω ，电流为 2A ，求电阻两端 的电压U。
解：图1.12（a）关联 U＝I R＝2A×6Ω＝12V