1电路基本原理ppt课件
合集下载
电路原理第一章
(2) 设电流参考方向如 (c) 并在c点画上接地符号 并在 点画上接地符号
q 4 I = = − = −2 A t 2
= = W W
ac
电位： 电位：
V V V
a
q
bc
=
8 + 12 4
= 5V
b
q
12 = 4
= 3V
c
= 0
(c为参考点 为参考点) 为参考点
U
ab
所以电压： 所以电压：
= V a − V b = 5 − 3 = 2V
dw ( t ) p (t) = dt
由： u ( t ) = d w ( t )
对于实际电路，根据它的电气特性， 对于实际电路，根据它的电气特性，由电路 元件来抽象出它的电路模型的过程称为电路 的建模。电路的建模时， 的建模。电路的建模时，常需要用到理想化 来化简电路； 来化简电路；另一方面还需注意电器部件在 不同工作条件下的电气特性不一定相同， 不同工作条件下的电气特性不一定相同，因 而相应的电路模型也会不同。 而相应的电路模型也会不同。
选择的参考方向不同， 选择的参考方向不同，则列出的电路方程也 不一样，得到方程的解也不尽相同， 不一样，得到方程的解也不尽相同，但这些 解应该是大小相等而只存在着符号的差异。 解应该是大小相等而只存在着符号的差异。 综合解的符号和参考方向， 综合解的符号和参考方向，这些不同的电路 方程的解所表示的实际电流或电压应该是完 全一致的。 全一致的。 习惯上，电阻、电容、 习惯上，电阻、电容、电感等元件支路上的 端电压和流经电流取为关联参考方向。 端电压和流经电流取为关联参考方向。
抽象的电路元件用来体现单纯的电性质： 抽象的电路元件用来体现单纯的电性质： 导线----导通电流 导线 导通电流 电源----提供电能 电源 提供电能 电阻----消耗电能 电阻 消耗电能 电容----以电场形式储存电能 电容 以电场形式储存电能 电感----以磁场形式储存电能 电感 以磁场形式储存电能 这样就可以用理想化的电路元件来表示实际物 理电器件的某一方面电磁特性， 理电器件的某一方面电磁特性，而以其组合在 电路模型中来综合表示该实际物理电器件及其 构成的电路。 构成的电路。
电路的基本原理(第一章)
参考方向 实际方向
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I （负载）
若 P = UIa 0
I
+ + “发出功率”
-
U_ b
（电源）
(２)当U和I参考方向选择不一致的前提下
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I （负载）
若 P = UI 0
I
+
-
+
U_
“发出功率” （电源）
中间环节：连接电源和负载的部分，其传输和分 配电能的作用。例如：输电线路
举例：（电子电路，即信号电路）
放 大 器
电源 （信号源） 中间环节
负载
电路的作用之二：传递和处理信号。
1.2 电路模型
I
电 池
灯 泡
+ E
_
+
RU
_
电源
负载
理想电路元件：在一定条件下，突出其主要电磁性能， 忽略次要因素，将实际电路元件理想化
对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于 由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节
点上电流的代数和为 0。 即： I =0
例
I2
I1 I3 I2 I4
I1
I3
或：
I4
I I I I 0
1
3
2
4
克氏电流定律的依据：电流的连续性
克氏电流定律的扩展
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。
例 I1 A
I
a
+
RO
+
U
E_
-
b
I=0
电路邱关源课件PPT第1章
q I = t
电流方向
正电荷运动的方向
元件
A
i>0
B
A
元件
B
i<0
−i
对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时， 对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时，电 流的实际方向往往很难事先判断。 流的实际方向往往很难事先判断。
电路模型和电路定律
2.电压
电位ϕ 电压U 单位正电荷q 从电路中一点移至参考 时电场力做功的大小。 点（ϕ＝0）时电场力做功的大小 。 单位正电荷q 从电路中一点移至另 一点时电场力做功（W）的大小。 的大小。
t＝ -∞时，u(-∞ )＝0
1 2 Wc = Cu (t ) 2
电容吸收的能量以电场能量的形式储存在元件中
电路模型和电路定律
t1--t2 电容吸收的能量
WC = C ∫
u ( t2 )
u ( t1 )
1 2 1 2 udu = Cu (t 2 ) − Cu (t1 ) 2 2
= Wc (t2 ) −Wc (t1)
电路模型和电路定律
功率 -∞到t
t
du (t ) p = u (t )i (t ) = Cu (t ) dt
吸收的能量
t
du (ξ) dξ = C Wc = ∫ u (ξ )i (ξ )dξ = ∫ Cu(ξ) −∞ −∞ dξ
∫
u(t )
u ( −∞ )
udu
1 2 1 2 = Cu (t ) − Cu (−∞) 2 2
电路模型和电路定律
例：已知 U a = −4V ,U b = 0, 求
u1 = ?, u2 = ?
+
A
u1
−
B
电路原理 第1章 电路的基本概念与基本定律
1.2.3 电功率
1. 电功率的定义 电功率的定义 图1.11(a)所示方框为电路中的一部分a、b段，图中采用了关 联参考方向，设在dt时间内，由a点转移到b点的正电荷量为dq， ab间的电压为u，根据对式(13)的讨论可知，在转移过程中dq失去 的能量为
dω (t ) = u (t )dq (t )
I1 a b I3 I2 c
d
图1.4例1.1图
1.2.2 电压及其参考方向 电压及其参考方向 1. 电压的定义及单位
u=
dω dq
（1—3）
在电路中，电压的单位为伏特，简称伏(V)，实用中还有千 伏(kV)，毫伏(mV)和微伏(µV)等。 2. 用电位表示电压及正负电压的讨论 （1—4） （1）如果正电荷由a点移到b点，获得能量，由a点到b点为电 位升(电压升)，即 u ab = u a − ub < 0 （2）如果电荷由a点移到b点， 失去能量， 则a点为高电位端 (正极)， b点为低电位端(负极)由a点到点b为电位降(电压降)， 即 u ab = u a − ub > 0 3.直流电压的测量 直流电压的测量 在直流电路中， 测量电压时， 应根据电压的实际极性将直流 电压表跨接在待测支路两端 。
电路模型与电路图 所谓电路模型，就是把实际电路的本质抽象出来所 构成的理想化了的电路。将电路模型用规定的理想元件 符号画在平面上形成的图形称作电路图。 图1.1就是一个 最简单的电路图。
＋ US － RS RL
图1.1电路模型图
1.2 电路变量
电学中几个重要的物理量，如：电流 电压 电功率 电流、电压 电功率和 电流 电压、电功率 电能量等是研究电路过程中必然要涉及的电路变量。 电能量 1.2.1 电流及其参考方向 1. 电流的表达式及单位 dq i= （1—1） dt q （1—2） I= t 国际单位制(SI)中，电荷的单位是库仑(C)，时间的单 位是秒(s)，电流的单位是安培， 简称安(A)， 实用中还有 毫安(mA)和微安(µA)等。
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
电路课件_第1章(第五版_邱关源_高等教育出版社)
+
+
_
（2） 电压、电流的参考方向关联；
+
u
P uS i
吸收功率，充当负载
_
物理意义： 电场力做功 ， 电源吸收功率。
例
计算图示电路各元件的功率。
R 5
5V
_
i
_
PR Ri 5 1 5W
2
满足：P（发）＝P（吸）
+
10V
uR
+
_ +
解
uR (10 5) 5V
i
§1-3 电功率和能量(power)
一.电功率 电压的定义： 电流的定义：
dW u dq
dq i dt
电功率：
dW u dq u i dt p u i dt dt dt
(Watt，瓦特) (Joule，焦耳)
功率的单位：W (瓦) 能量的单位： J (焦)
二.判断元件是吸收功率还是发出功率
注
具有相同的主要电磁性能的实际电路部件， 在一定条件下可用同一模型表示； 同一实际电路部件在不同的应用条件下，其 模型可以有不同的形式
例
§1-2 电流和电压的参考方向
一、问题的引入
电流方向？
考虑电路中每个电阻的电流方向
5Ω 3Ω
10V
9V
1.2 电压和电流的参考方向
1. 电路基本物理量的实际方向 物理中对基本物理量规定的方向 物理量 电流 I 实 际 方 向 正电荷运动的方向 高电位 低电位 (电位降低的方向) 低电位 高电位 (电位升高的方向) 单 位 kA 、A、mA、 μA kV 、V、mV、 μV kV 、V、mV、 μV
1.电路基本概念
+
或
i Gu
2. 电压与电流取非关联参考方向
i
R
u
电导 (S) 或 i – Gu
+
u – Ri
★ 公式必须和参考方向配套使用！
电阻元件（3）
不管电压、电流是否为关联参考方向，都有 功率： p=i2R=u2/R i (p始终为正）
R
u
p –ui –(–R i ) i i 2 R
结论:电感为储能元件，具有存储磁场能量的作用
常用元件---电容、电感的串、并联
电容串联
C1 Ck Cn
Ceq
等效
电容并联
C1 Ck
1/Ceq= 1/C1+1/C2+…+1/Cn
Ceq
Cn 等效
Ceq=C1+C2+…+Ck+…+Cn
电感串、并联 电感串并联时等效电感的求解方法与电容相反
{end}
电容 C 的SI单位：F (法) (Farad，法拉)
常用单位：F（10-6F)，nF(10-9F)，pF(10-12F)
常用元件---电容元件（2）
符号： 伏安关系
C
i C + u –
电容对直流 相当于开路
设为关联参考方向
则
dq du C 微分关系: i dt dt t 1 u(t) idt 积分关系: C
P W 0 U1 U1I 10
P W 0 U2 U2 I 5
P 0
-----功率平衡
电路的基本物理量—电功率（4）
在右图2个电路中，若IAB均为1A，则有关功率描述正确的 是 ( )。
A．两元件发出的功率都为2W B．两元件吸收的功率相等 C．两元件的功率不等 D．无法比较两元件的功率
第1章 电路的基本知识.ppt
来代替，如图1-24所示.这种实际电流源的伏安关系式为
（1-24）
图1-25为实际电流源的伏安特性曲线。其中，实际电流源 的开路电压UOC=R0′Is，短路电流ISC=IS。
上一页 返回
1.6 基尔霍夫定律
基尔霍夫定律(Kirchhoff's Law)是德国物理学家基尔霍 夫于1845年提出来的。基尔霍夫定律是电路中各电流、电 压都必须遵守的基本规律。基尔霍夫定律有两大定律:第一定 律，也叫电流定律(Kirchhoff's Current Law)，简写为 KCI;第二定律，也叫电压定律(Kirchhoff's Voltage Law)，简写为KVI。
线性电阻元件的图形符号如图1-9所示。在电压和电流参考
方向关联的情况下，其伏安特性曲线如图1-10所示，表达
式为
u=Ri
（1-10）
满足欧姆定律。其中，R为电阻元件，它一方面表示了这个 元件是电阻元件，另一方面也表示了该元件的参数。
下一页 返回
1. 3 电阻元件
线性电阻元件也可用另一个参数电导表征，电导用符号G表 示，其定义为
上一页 下一页 返回
1. 2 电路的主要物理量
我们规定电压降低的方向为电压的实际方向。其表示方法有 三种，如图1-3所示，且都表示电压的参考方向由A指向B。
对于任意一个元件的电流或电压参考方向可以独立设定。如 果电流和电压的参考方向相同，则称为关联参考方向，如图 1-4(a)所示;如果电流和电压的参考方向不相同，则称为非 关联参考方向，如图1-4(b)所示。
下一页 返回
1.5 电压源和电流源
1.5.2电流源
理想电流源是一种能给电路提供稳定电流的理想元件。理想 电流源输出的电流始终保持恒定值Is或为给定的时间函数is， 而与加在它上面的电压无关，简称电流源。实际电路元件中 的光电池，其输出电压受外电路的影响很大，但输出的电流 却近似恒定，可近似地视为电流源。常用的晶体管也可看作 输出电流受控制的电流源。电流源在电路中的图形符号如图 1-18所示，其中Is和is、为电流源的源电流，箭头表示其参 考方向。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.2 电路变量及电流和电压的参考方向
2.电压
➢形成： 电荷由电路中的a点移到b点所发生的能量变化。
➢度量： 单位电荷由电路中的a点移到b点所发生的能量变化，即
➢单位：
uAB
def
d wAB dq
V(伏特) kV(103V), mＶ(10-3V)，µV(10-6V）
➢分类
直流电压 :大小和方向不随时间改变，通常用U表示 交流电压 ：大小和方向随时间改变，通常用u表示
第1章 电路的基本概念和基本定律
1.1 电路及其理论模型 1.2 电路变量及电流和电压的参考方向 1.3 电路元件及其伏安特性关系 1.4 基尔霍夫定律
1
{end}
电路分析基础
电气车间：试验班
2
如何学好电路分析基础
• 掌握概念的含义和来龙去脉：除了要理解和记住概念的定义、符号和 单位外，还要了解引入概念的原因，它与类似概念的异同点，以及它 在后续内容中所起的作用等。
能量传输 将电源的电能传输给用电设备(负载)。 能量转换 将传输到负载的电能根据需要转换成其它 形式的能量，如光、声、热、机械能等 信息传输 信息--> (载体)-->信号-->电路-->终端-->(去载体)--->信息(电
流或电压)。如广播电路或电视发射装置
信息处理 信号(接受)--->电路（放大、去噪、合成…)--->信号。如电
电路的组成
信号处理：
放大、调谐、检波等
信号源:
提供信息 话筒
放 扬声器
大
器
直流电源:
负载
提供能源
直流电源
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电 路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
1.1 电路及其理论模型
三、电路的功能
客观上电路提供了电荷流动的通路，电荷携带着电能在 电路中流动，从电源带走电能，而在用电元器件中又释 放电能，因此电路的工作伴随着能量的运动。 电路主要有下列作用：
Uac = Va-Vc= 3 V
(2) 以b点为参考点，Vb=0 Uab= Va–Vb Va = Vb b–Vc Vc = Vb –Ubc= –1.5 V
Uac= Va–Vc = 1.5 –(–1.5) = 3 V
结论：电路中电位参考点可任意选择；当选择不同
1.2 电路变量及电流和电压的参考方向
3.电 位
选择电路中某一点作为参考点，电路中其他各 点对参考点之间的电压称为该点的电位，用V表示。
参考点的电位为0。参考点可以任意选择，用符号 “┴”表示。
a
b 设c点为电位参考点，则 Vc= 0
Va= Uac， Vb=Ubc， Vd= Udc
d
c
电路中两点间的电压（降）就等于这两点的电位
+
L
C
us
电压源
无 源 元 件
is
电流源
1.1 电路及其理论模型
2. 电路模型：由理想元件及其组合代表实际电路
元件，与实际电路具有基本相同的电磁性质，称其 为电路模型。
* 电路模型是由理想电路元件构成的。
例.
开关 灯泡
电 池
导线
10BASE-T wall plate
1.1 电路及其理论模型 建模时,工作条件不一样,其模型也不一样。
3
第1章 电路的基本概念和基本定律
重点： 1. 电压、电流的参考方向 2. 电路元件特性 （电阻、电源、受控源） 电路分析的基础 3. 基尔霍夫定律
{end}
1.1 电路及其理论模型
一、电路的概念 电路是由用电设备（称为负载）、元器件、供电设备（称为电源）通过
导线连接而构成的提供给电荷流动的通路。电路是电场的一种特殊形式， 当电场被束缚在电荷流动的路径周围很小的范围时，即形成电路。 二、电路的组成 •为电路工作提供能量的电源； •完成放大、滤波、移相等功能的元器件； •用电设备（负载） •连接电源、元器件和用电设备的导线； •控制电源接入的开关等。
• 认真对待实验，加深对理论知识理解：本课程的实践性很强，只有理 论学习是不够的，实验可以让我们更加深刻理解理论知识，也能从中 发现问题，启发我们深入学习。
• 多做课外阅读，拓宽知识面：电工电子技术的发展十分迅速，课程中 不可能将所有内容都包含进去，通过课外阅读能够对本领域的先进理 论、方法有更多了解，丰富自己。
1.电流
➢形成： 带电粒子的定向运动形成电流。
➢度量： 电流的大小用电流强度表示。
表示单位时间流过电路中某一截面的净 电荷量。
def
i(t)
lim
Δq
dq
Δt0 Δ t dt
➢单位： 国际单位制单位:A(安培）常用单位:mA(10-3A), µA(10-6A)
➢分类
直流(DC) 电流:大小和方向不随时间改变, 通常用I 表示 交流(AC) 电流: 大小和方向随时间改变,通常用i 表示
视机。
1.1 电路及其理论模型 电路模型
1. 理想电路元件：根据实际电路元件所具备的电磁性
质所设想的具有某种单一电磁性质的元件。
几种基本的电路元件： R
电阻元件：表示消耗电能的元件
电感元件：表示各种电感线圈产 生的磁场，储存磁场能量的作用 电容元件：表示各种电容器产 生的电场，储存电能的作用
电源元件：表示各种将其它形式 的能量转变成电能的元件
如：
实际线圈
R
直流状态,仅 消耗能量
R
L
交流低频状 态,消能,储能
R C
L
交流高频状态,消耗 能量,储磁场能量和
电场能量
{end}
1.2 电路变量及电流和电压的参考方向
1.2.1 电路变量 在电路理论中涉及的变量主要有电流、电压、电位、电荷、磁通、磁通链、功率和能 量。其中电流、电压、电位、能量和功率最为常用。
• 领会规律、方法的导出与应用：要做到知其然、知其所以然，不要机 械套用，学会灵活运用，举一反三。
• 从应用要求来理解电子电路的功能：各种电子电路都有应用背景，离 开应用背景对电子电路的性能分析是没有意义的，。
• 多作练习，巩固知识：各种方法的学习都必须通过不断练习才能得以 巩固，因此，学习过程中，要独立地完成一定量习题。
差，即
Uab = Va- Vb
1.2 电路变量及电流和电压的参考方向
例. a
1.5 V b
1.5 V
c
已知 Uab=1.5 V，Ubc=1.5 V，求Va,Vb, Vc, Uac
(1) 以a点为参考点，Va=0
Uab= Va–Vb
Vb = Va –Uab= –1.5 V
Ubc= Vb–Vc
Vc = Vb –Ubc=-1.5 –1.5 V=-3V