电路基础第一章
电路分析基础第一章 电路模型和电路定律
+
–
+
–
+
实际方向
实际方向
+
U >0
U<0
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电压参考方向的两种表示方式
(1) 用正负极性表示
+
(2) 用双下标表示
U
A
UAB
B
UAB =UA- UB= -UBA
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3. 关联参考方向 元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为关联 采用相同的参考方向称之为 参考方向,即电流从电压的“+”极流入,从“-” 极流出该元件。反之，称为非关联参考方向。 极流出该元件
P6吸 = U 6 I 3 = (−3) × (−1) = 3W
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注
对一完整的电路，发出的功率＝吸收的功率
3. 电能（W ,w）
在电压、电流一致参考方向下，在t0到t的时间内 该部分电路吸收的能量为
w(t0 , t ) = ∫ p (τ ) dτ = ∫ u (τ )i (τ ) dτ
t0 t0
电源 Sourse
灯 Lamp
RS US 电路模型
R
Circuit Models 干电池 Battery
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电路理论中研究的是 理想电路元件构成的电路（模型）。
电路模型，不仅能够反映实际电路及 其器件的基本物理规律，而且能够对 其进行数学描述。这就是电路理论把 电路模型作为分析研究对象的实质所 在。
干电池 Battery 电路理论中，“电路”与“网络”这两个术语可通用。“网络” 的含义较为广泛，可引申至非电情况。
例：手电筒电路
开关 灯泡
10BASE-T wall plate
《电子电路基础》习题解答第1章
第一章习题解答题1.1 电路如题图1.1所示，试判断图中二极管是导通还是截止，并求出ＡＯ两端的电压ＵＡＯ。
设二极管是理想的。
解：分析：二极管在外加正偏电压时是导通，外加反偏电压时截止。
正偏时硅管的导通压降为0.6～0.8V 。
锗管的导通压降为0.2～0.3V 。
理想情况分析时正向导通压降为零，相当于短路；反偏时由于反向电流很小，理想情况下认为截止电阻无穷大，相当于开路。
分析二极管在电路中的工作状态的基本方法为“开路法”，即：先假设二极管所在支路断开，然后计算二极管的阳极（P 端）与阴极（N 端）的电位差。
若该电位差大于二极管的导通压降，该二极管处于正偏而导通，其二端的电压为二极管的导通压降；如果该电位差小于导通压降，该二极管处于反偏而截止。
如果电路中存在两个以上的二极管，由于每个二极管的开路时的电位差不等，以正向电压较大者优先导通，其二端电压为二极管导通压降，然后再用上述“开路法”法判断其余二极管的工作状态。
一般情况下，对于电路中有多个二极管的工作状态判断为：对于阴极（N 端）连在一起的电路，只有阳极（P 端）电位最高的处于导通状态；对于阳极（P 端）连在一起的二极管，只有阴极（N 端）电位最低的可能导通。
图（a ）中，当假设二极管的VD 开路时，其阳极（P 端）电位P U 为-6V ，阴极（N 端）电位N U 为-12V 。
VD 处于正偏而导通，实际压降为二极管的导通压降。
理想情况为零，相当于短路。
所以V U AO 6-=；图（b ）中，断开VD 时，阳极电位V U P 15-=，阴极的电位V U N 12-=， ∵ N PUU < ∴ VD 处于反偏而截止∴ VU AO 12-=； 图（c ），断开VD1,VD2时∵ V U P 01= V U N 121-= 11N P U U > V U P 152-= V U N 122-= 22N P U U<∴ VD1处于正偏导通，VD2处于反偏而截止V U AO 0=；或，∵ VD1，VD2的阴极连在一起∴ 阳极电位高的VD1就先导通，则A 点的电位V U AO 0=，而 A N P U UV U =<-=2215∴ VD2处于反偏而截止 图（d ），断开VD1、VD2，∵ V U P 121-= V U N 01= 11N P U U < V U P 122-= VU N 62-= 22N P U U <；∴ VD1、VD2均处于反偏而截止。
第一章电路基础知识中专
§1—4 电功和电功率
1.理解电功、电功率的概念。 2.掌握电功、电功率和焦耳热的计算方法。 3.能正确识读电气设备所标额定值的含义。
一、电功 电流做功的过程，实质上就是将电能转化为其 他形式的能的过程。
电流所做的功，称为电功，用字母W 表示。电
流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电
压U 、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积,即:
电路的组成
一、电路各组成部分的功能 1、电源是把其他形式的能量转换为电能的装置。 2、负载是消耗电能的装置, 也称为用电器。负 载的作用是把电能转换为其他形式的能量。 3、控制装置及导线用于连接电源和负载,使它 们构成电流的通路,把电源的能量输送给负载, 并根据需要控制电路的通、断。 4、 保护装置保证电路的安全运行。
之间的电压,即Uab=Ua-Ub,故电压又称电位差。
电路中某点的电位与参考点的选择有关，但 两点间的电位差与参考点的选择无关。
3. 电动势
电源力将单位正电荷从电源负极经电源内部移到 正极所做的功称为电源的电动势，用E 表示，单位 为伏特(V)。
电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路 时两极间的电压。电动势的方向规定为在电源内 部由负极指向正极。
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段 电路电压与电流的比值为常数。
即： RU常数 I
电路端电压与电流的关系称为伏安特性。
线性电阻的伏安特性
I/A
是一条过原点的直线。
o
U/V
线性电阻的伏安特性
电源与负载的判别
(1) 根据 U、I 的实际方向判别
电源：
U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出，
例: 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。
电工学 电路基础简明教程 第1章
第一章 电路的基本概念与定律
功 率 的 计 算 1) u、i取关联参考方向
2) u、i取非关联参考方向 p吸 =－ u i 例 U = 5V， I = - 1A i + u –
+
u
i
p吸 = u i
例 U = 5V， I = - 1A
–
P吸= UI = 5× (-1) = -5 W p吸< 0 ，说明元件实际发出功率 5W
第一章 电路的基本概念与定律
单位时间内电流做的功称为电功率，用“P ”表示： UIt W P = t = t = UI 国际单位制 U ：V，I：A，电功率P用瓦特W。 用电器铭牌数据上的电压、电流值称额定值， 所谓额定值是指用电器长期、安全工作条件下的最 高限值，一般在出厂时标定。其中额定电功率反映 了用电器在额定条件下能量转换的本领。
第一章 电路的基本概念与定律
例、 右下图电路，若已知元件吸收功率为－20W， U I + 电压U=5V，求电流I。
元件
解： 由图可知UI为关联参考方向，因此: P －20 I= －4A U = 5 = 例、右下图电路，若已知元件中电流为I=－100A， 电压U=10V，求电功率P，并说明元件是电源 还是负载。 解：由图可知UI为非关联参考方向，因此: P = UI = 10×(-100) = 1000W 元件吸收正功率，说明元件是负载
+
U E
RL
_
b
–
电位V是相对于参考点的电压。参考点的 电位:Vb=0；a点电位： Va=E-IR0=IR
第一章 电路的基本概念与定律
为描述和表征电荷与元件间能量交换的规模及 大小，引入电路物理量电压、电位和电动势。 Wa－Wb 电压的定义式为： Uab = q 电位的定义式为： Va = 电动势的定义式为： 单位换算： Wa－W0 q 三者定义式 的形式相同 因此它们的 单位相同
电路与电子技术基础 第1章
第一章 电路与元件
关联参考方向：电流参考方向与电压参 考方向一致（假定电流方向与假定电压 降方向一致）。
注意： 电压、电流的参 考方向可任意假定互 不相关，但为了分析 电路时方便，常常采 用关联参考方向。
第一章 电路与元件
关联参考方向举例 (associated reference direction)
第一章 电路与元件
第一章 电路与元件
主要内容： 1、电路变量（电流、电压、功率） 2、电路基本定律（欧姆定律、KCL、 KVL） 3、电阻、电源（独立源、受控源） 4、电路的三种状态（开路、短路、 带负载） 注意：电位（电势）
第一章 电路与元件
电路分析的主要任务在于求解电路物 理量，其中最基本的电路物理量就是 电流、电压和功率。
第一章 电路与元件
1.4 理 想 电 源 不管外部电路如何，其两端电压 总能保持定值或一定的时间函数的电 源定义为理想电压源。
图 1.4-1 理想电压源模型
第一章 电路与元件
(1) 对任意时刻t1, （直流）理想电压源 的端电压与输出电流的关系曲线(称伏安特 性)是平行于i轴、其值为us(t1)的直线，如图 1.4-2 所示。 理想电压源的内阻多大？ 内阻＝伏安曲线斜率
第一章 电路与元件
kW·h读作千瓦小时，它是计量电 能的一种单位。1000W的用电器具加电 使用1h，它所消耗的电能为1kW·h， 即 日常生活中所说的1度电。有了这一概 念，计算本问题就是易事。
第一章 电路与元件
开路和短路
• 开路：两点之间的电阻为无穷大。 根据i = u/R，开路时无论电压多大，电 流恒为零。 • 短路：两点之间的电阻为零。 根据u = i R，短路时无论电流多大，电 压恒为零。
第一章 电路基础知识
第一章 电路基础知识§1-1电流和电压一、填空题1．_ ___流通的路径称为电路，通常电路是由__ __、__ __、__ __和__ __组成。
2．习惯上规定__ __电荷移动的方向为电流的方向，因此，电流的方向实际上与电子移动的方向___ _。
3．金属导体中自由电子的定向移动方向与电流方向__ __。
4．电流分__ __和 两大类，凡____ ___ _的电流称为_ ___，简称 ；凡 的电流称为 ，简称 。
．5．若3 min 通过导体横截面的电荷量是1.8 C ，则导体中的电流是 A 。
6．测量电流时，应将电流表__ __接在电路中，使被测电流从电流表的__ __接线柱流进，从__ __接线柱流出；每个电流表都有一定的测量范围，称为电流表的__ __。
7．电压是衡量__ __做功能力的物理量；电动势表示电源____ __的能力。
8．电路中某点与__ __的电压即为该点的电位，若电路中a 、b 两点的电位分别为a U 、b U ，则a 、b 两点间的电压ab U =__ __；ba U = 。
9．参考点的电位为__ __，高于参考点的电位取__ __值，低于参考点的电位取_ ___值。
10.电动势的方向规定为在电源内部由__ __极指向 极。
11．测量电压时，应将电压表和被测电路__ __联，使电压表接线柱的正负和被测两点的电位__ __。
12.如图1-1所示，电压表的a 应接电阻的_ __端，b 应接电阻的__ __端。
电流表的a 应接电阻的__ __端。
一、判断题( )1．导体中的电流由电子流形成，故电子流动的方向就是电流的方向。
( )2．电源电动势的大小由电源本身性质所决定，与外电路无关。
( )3．电压和电位都随参考点的变化而变化。
图1-1( )4．我们规定自负极通过电源内部指向正极的方向为电动势的方向。
． 三、问答题1．电路主要由哪些部分组成？它们的主要功能是什么？2．简述电压、电位、电动势的区别。
电路基础-第1章 电路的基本概念
I
i
当它向外电路提供电流时，它的端电压U总是小于US ， 电流越大端电压U 越小。
31
实际电流源模型
BUCT
一个实际电流源，可用一个电流为 iS 的理想电流源和一个 内电导 Gs 并联的模型来表征其特性。Gs: 电源内电导,一般很小。 iS
Gs i I + u U _
U
iS=IS时，其外特性曲线如下：
#对于25W的灯泡，则电流 I=P/U=25/220=0.114A; #对于1000W的电炉子，则电流 I=P/U=1000/220=4.55A;
26
二、 理想电流源：
光电池、光电管 iS
BUCT
电源输出电流为iS，其值与此电源的端电压u 无关。
电路符号:
特点： (a) 电源电流由电源本身决定，与外电路无关；
第一章 电路的基本概念 （ basic concepts of circuit )
重点：
1.电流和电压的参考方向
2. 电路元件特性
BUCT
3. 基尔霍夫定律
1
第一章 电路的基本概念
1.1 电路和电路模型 1.2 电路的基本物理量 1.3 电功率和电能量 1.4 无源二端元件 1.5 有源二端元件 1.6 受控源 1.7 运算放大器 1.8 基尔霍夫定律
1、等效电压源和等效电流源
电压源的串并联
串联: n个电压源的串联，可以用一个电压源等效替代。
例：
+ 12V _ _
º + 9V_ º
º
3V
+
º
28
电流源的串并联 并联：n个电流源的并联可以用一个电流源等效替代。 º iS1 iS2 iSk º iS º º
电工技术-第一章 电路基础
电路的三种状态
❖ 例1-2-5 如图所示，不计电压表和电流表内阻对电 路的影响，求开关在不同位置时，电压表和电流表 的读数各为多少。
❖ 解：
（1）开关接“1”号位置：短路 U=0(V)
E2 I短 r 0.2 10 ( A )
（2）开关接“2”号位置：断路 U=2 V I＝0 A。
（3）开关接“3”号位置：通路
（a）
（b）
（c）
稳恒直流电流、脉动电流与交流电流
(3)电流的测量
❖ 交、直流电流的大小分别用交、直 流电流表进行测量。
测量直流： 选定量程、串入电路、正进负出。 测量交流： 选定量程、串入电路、 不分极性。
(4)电流的方向与正负
❖ 以正电荷移动的方向为电流的方向。
参考方向--假定的正方向 电流值为正，电流实际方向与参考 方向一致。
电压的测量
(5)电压的方向--- 由高电位端指向低电位端
❖ 对负载来说，规定电流流入端为电压的正端，电流 流出端为电压的负端，电压的方向为由正端指向负 端。
❖ 电压的方向在电路图中有两种表示方法，
用箭头表示
用极性符号表示
1)电压的参考方向
U>0
U<0
电压的参考方向和它的实际方向
2)关联参考方向----就是电流参考方向应与电压的参考方向一致
《电工技术》
第一章 电路基础
1-1 电路的基本物理量
一、电流与电路 1.电荷： ❖ 电是一种能量；物体内所带的电称电荷。
❖ 存在于质子中的电称正电荷，存在于电子中 的电称负电荷。
❖ 带有电荷的物体之间存在着相互作用力，且 异性电荷相吸；同性电荷相斥。
❖ 电荷用字母Q表示，衡量其大小的单位称库 仑(C)。1C 6.241018 个电子所带的电荷量。
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而当电流通过时还会产生磁场。要在数学上精确描述
电 路
这些现象相当困难。为了用数学的方法从理论上判断
与 系
电路的主要性能，必须对实际器件在一定条件下，忽
统 多
略其次要性质，按其主要性质加以理想化，从而得到
媒 体
一系列理想化元件。
室
制
作
这种理想化的元件称为实际器件的“器件模型”。
电路基础第一章
1.1 引言
室 制
一、电阻元件与欧姆定律
作
二、电阻元件吸收的功率
三、举例
1.5 电 源
一、电压源 二、电流源 三、受控源
1.6 电路等效
一、电路等效的概念 二、电阻的串联与并联等效 三、电阻的Y形电路与△形电路
的等效变换 四、等效电阻 1.7 含独立源电路的等效 一、独立源的串联与并联 二、实际电源两种模型及其等效 三、电源的等效转移 1.8 运算放大器
科 技 大
① 进行能量的传输与转换；
学 电
如电力系统的发电、传输等。
路
与
系
统 多
②实现信号的传递与处理。
媒
体 室
如电视机、通信电路等。
制
作
电路基础第一章
1.1 引言
西 4、 为什么要引入电路模型
安
电 子
实际电路在运行过程中的表现相当复杂，如：制
科 技
作一个电阻器是要利用它对电流呈现阻力的性质，然
大 学
第 1-2 页
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1.1 引言
_______ _____
1、 何谓电路(circuit)?
西 由电器件相互连接所构成的电流通路称为电路。
安 电
2、 实际电路的组成
开关
子
科 ①提供电能的能源,简称电源；
技Leabharlann 大 学②用电装置，统称其为负载。
①
②
电
路 与
与时变电路 circuit)
(time-varying
circuit)
西
安
电 子
时不变电路指电路中元件的参数值不随时间变化的
科 技
电路；描述它的电路方程是常系数的代数或微积分方程。
大 学
反之，由变系数方程描述的电路称为时变电路。
电
路
与 系
时不变电路是最基本的电路模型，是研究时变电
统 多
路的基础。
媒
体
1.1 引言
1、 集中参数电路(lumped circuit)与分布参数电路(distributed circuit)
如果实际电路的几何尺寸l 远小于其工作时电磁波的
西 安
波长λ，可以认为传送到电路各处的电磁能量是同时到
电 子
达的，这时整个电路可以看成电磁空间的一个点。
科 技
并认为，交织在器件内部的电磁现象可以分开考虑；耗
大 学
能都集中于电阻元件，电能只集中于电容元件，磁能只集中
电 路
于电感元件。（理想化元件或集中参数元件）
与 系
满足以上条件的电路称为集中参数电路，否则称
统 多
为分布参数电路。
媒
体 室 制
例（1）电力输电线，其工作频率为50Hz，相应波长为 6000km，故30km长的输电线，可以看作是集中参数电路。
与
系 统
①实际器件在不同的应用条件下，其模
多
媒 型可以有不同的形式；
体
室 制
②不同的实际器件只要有相同的主要电
作 气特性，在一定的条件下可用相同的模
型表示。如灯泡、电炉等在低频电路中
都可用理想电阻表示。
电路基础第一章
S
US R
RS 电源的模型
手电筒的电路图
L 低频电路中
LR 高频宇航器电路中
LR
更高频电路中
5、 几种常见的理想化元件（器件模型）
西 安 电
①理想电阻元件：只消耗电能，
子 科 技
如电阻器、灯泡、电炉等，可以用理想电 阻来反映其消耗电能的这一主要特征；
大
学
电 路
②理想电容元件：只储存电能，
与 系
如各种电容器，可以用理想电容来反映
统 多
其储存电能的特征；
媒
体
室 制
③理想电感元件：只储存磁能，
作 如各种电感线圈，可以用理想电感来反
映其储存磁能的特征；
R 理想电阻模型符号
C
理想电容模型符号 L
理想电感模型符号
电路基础第一章
1.1 引言
6、 电路模型和电路图
西 安
电路模型是由若干理想化元件组成的
电 子
电路；将实际电路中各个器件用其模型
科 技
符号表示，这样画出的图称为称为实际
大 学
电路的电路模型图，常简称为电路图。
电
路 7、 说明
西
安
电
子 科
若描述电路特性的所有方程都是线性代数或微积
技 大
分方程，则称这类电路是线性电路；否则为非线性电
学 电
路。
路
与
系 统
非线性电路在工程中应用更为普遍，线性电路常
多 媒
常仅是非线性电路的近似模型。但线性电路理论是
体 室
分析非线性电路的基础。
制
作
电路基础第一章
1.1 引言
3、
时不变电路(time-invariant
室
制
作
电路基础第一章
它将电源提供的能量转换为其他形
系 式的能量；
统
③
多 媒
③连接电源与负载而传输电
体 室
能的金属导线，简称导线。
简单的手电筒电路
制
作
电源、负载、导线是任何实际电路都不可缺少的三个
组成部分。
电路基础第一章
1.1 引言
3、 实际电路的功能
西 安
实际电路种类繁多, 功能各异, 主要作用可概括为
电 子
两个方面：
室
制
作 本书主要讨论集中参数电路中的线性时不变电路。
电路基础第一章
西 安 电
为了定量地描述电路的性能，电路中
子 科
引入一些物理量作为电路变量；通常分为
技 大 学
两类：基本变量和复合变量。电流、电压
电 路
由于易测量而常被选为基本变量。复合变
与 系 统
量包括功率和能量等。
多
媒 体
一般它们都是时间t的函数。
教材： 《电基础路》
西
安 参考书 ： 《电路》
电
子
科 技
课程性质： 专业基础课 （全校统考）
大
学
电 课时： 68学时
学分： 4.5
路
与
系 统
总成绩： 平时成绩（作业与期中成绩）：20分（或30分）
多
期末考试成绩：占80%（戓70％）
媒
体
室 制
电路理论的任务:
作
电路分析：根据已知电路，求电路的特性。（本课程的主要内容）
作 （2）而对于电视天线及其传输线来说，其工作频率为108Hz的
数量级，如10频道，其工作频率约为200MHz，相应工作波长为
1.5m，此时0.2m长的传输线也是分布参数电路。
电路基础第一章
1.1 引言
2、 线性电路(linear circuit)与非线性电路(nonlinear circuit)
网络综合与设计：根据对电路的性能要求设计电路。
故障诊断：预报故障的发生及确定故障的位置等。
电路基础第一章
1.1 引 言
一、电路模型
西 安
二、电路的分类
电 1.2 电路变量
子
科
一、电流
技 大
二、电压
学
三、功率
电 路
1.3 基尔霍夫定律
与 系
一、电路图
统
二、基尔霍夫电流定律
多 媒
三、基尔霍夫电压定律
体 1.4 电阻元件