§1—1电路及电路图
电路分析基础第一章习题答案
§1－1电路和电路模型 l －1晶体管调频收音机最高工作频率约108MHz。
问该收音机的电路是集中参数电路还是分布参数电路?解：频率为108MHz 周期信号的波长为m 78.21010810368=⨯⨯==f c λ 几何尺寸d <<2.78m 的收音机电路应视为集中参数电路。
说明：现在大多数收音机是超外差收音机，其工作原理是先将从天线接收到的高频信号变换为中频信号后再加以放大、然后再进行检波和低频放大，最后在扬声器中发出声音。
这种收音机的高频电路部分的几何尺寸远比收音机的几何尺寸小。
§1－2电路的基本物理量l －2题图 l －2(a)表示用示波器观测交流电压的电路。
若观测的正弦波形如图(b)所示。
试确定电压u 的表达式和 s 1 s 5.0、=t 和s 5.1时电压的瞬时值。
题图 l —2解：V1V )270sin(V )1.5πsin()s 5.1(V0V )018sin(V )1πsin()s 1(V1V )90sin(V )5.0πsin()s 5.0(Vπsin )(-==⨯===⨯===⨯== u u u t t u1－3各二端元件的电压、电流和吸收功率如题图1－3所示。
试确定图上指出的未知量。
题图 l —3解：二端元件的吸收功率为p =ui ,已知其中任两个量可以求得第三个量。
W e 4e 22 H,A cos 2sin cos sin 2sin 2sin G,mA 1A 101101010 F, mA 1A 101101010 E,V 212 D, kV 2V 1021012 C,Wμ5W 105101105 B,mW 5W 1051105 ,A 33333363333t t ui p t t t t t t u p i u p i u p i i p u i p u ui p ui p -------------=⨯-=-======⨯=⨯--=-==⨯=⨯===--=-==⨯=⨯==-=⨯-=⨯⨯⨯-=-==⨯=⨯⨯==吸吸吸§1－3基尔霍夫定律l －4题图 l －4表示某不连通电路连接关系的有向图。
第1章 电路模型与电路定理
a = b +Uab= 1.5 V
c = b –Ubc= –1.5 V
Uac= a–c = 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 同的电位参考时，电路中各点电位均不同 ，但任意两点间电压保持不变。 上一页 下一页
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2.电动势(eletromotive force)：局外力克服电场力把 单位正电荷从负极经电源内部移到正极所作的功称为 电源的电动势。
为什么要引入参考方向 ？
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电流的参考方向与实际方向的关系：
i
A
参考方向
实际方向 B
i
A
参考方向
实际方向
B
i>0
i <0
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例1： 图示电路，求流过电阻R的电流。
R＝1Ω I U1＝10V
′ I
U2＝5V
为了便于分析复杂电路， 需假设I的方向(参考方向)， 并标在图中
－
2 R 2 R
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u uR和iR关联 PR u R iR i R R
iR ＋
R
uR
－
uR和iR非关联
u PR u R iR (iR R)iR i R R
2 R
2 R
电阻元件是耗能元件
(4)两种特例
1 2
u＝任何值 i＝0 i＝任何值 u＝0
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第一章 电路模型和电路定律
§1-1 电路和电路模型
§1-2 电流和电压的参考方向 §1-3 功率和能量 §1-4 电路元件及其特性 §1-5 基尔霍夫定律
1-1电流和电压
同步练习
1、下图所示各电路元件为电路提供电 能的是 C ，消耗 电能的是 。 A、B、D A B M
C
D
2、下面正确的电路图是（
C
）。
A
B
C
D
3、画出下面左图的电路图。
1、实物图画电路图
（甲） （丙）
（乙）
根据实物图画出电路图
+
实物图
电路图
2、根据电路图连接实物图（书P105，1）
动手动脑
E-mail:ZLJ@
② 半导体收音机 电源的电流约 50 mA，等于 0.05 A．
E-mail:ZLJ@
③ 家用电冰箱的 电流约1 A，等 6 于 10 μA．
E-mail:ZLJ@
几种用电器或电路工作时的电流值
E-mail:ZLJ@
方向已选定，已知I1=1A，I2=-3A,I3=-5A,试 指出电流的实际方向。
a I
b
a I
b) 图1-7
b
a I
c)
b
a)
解：I1的实际方向与参考方向相同，即电流由a流向b，大
小为1A； I2的实际方向与参考方向相反，即电流由b流向a，大小 为3A ； I3的实际方向与参考方向相反，即电流由a流向b，大 小为5A ；
电子门铃
动手动脑
[观察]：家用手电筒的电路结构是怎样的？
+
-
二、电流
类比法
电流
？
水流
？
联想
车流
水流：水的流动 车流：车的流动 电流：
电荷
+
+
+ — —
+ +
+ +
数字电子电路第二版电子课件第一章数字电路基础
§１—１ 数字信号与数字电路
4
第一章 数字电路基础
当人们在超市购物结账付款时，收银员只要把条形码扫描器对准货物上 的条形码一扫，计算机屏幕上立刻就会显示该物品的价格。这是因为条形 码经扫描器扫描后，会产生相应的“数字信号”，经计算机处理后就可以 显示为货物的名称及价格等信息，进而可刷卡付款，打印付款收据。超市 自动收款设备如图所示。
非逻辑开关电路
44
第一章 数字电路基础
图所示为非门逻辑符号。非门真值表见表。 非门的逻辑功能可概括为“有0出1，有1出0”。非门的逻辑表达式为：
该表达式读作Y等于A非。
非门真值表
非门逻辑符号
45
28
第一章 数字电路基础
几种常见的BCD码
29
第一章 数字电路基础
（1）8421BCD码 最常用的BCD码是8421BCD码。 （2）5421BCD码 5421BCD码也是一种有权码，从高位到低位分别是5、4、2、1。 （3）2421BCD码 2421BCD码也是一种有权码，从高位到低位的权分别是2、4、2、1。 （4）余3码 这是一种无权码，它是在相应的8421BCD码上加0011（3）得到的。
15
第一章 数字电路基础
用数字电路测量电动机转速的原理框图
16
第一章 数字电路基础
2. 四人抢答器 四人抢答器原理框图如图所示。
四人抢答器原理框图
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第一章 数字电路基础
从以上两个电路的工作过程可以看出，数字电路大致包含数字信号的产 生与整形、编码、寄存、译码、显示等典型单元数字电路。
此外，为了将传感器转换而来的模拟信号转换成控制系统所需要的数字 信号，必须采用模数转换器（A/D Converter）。数字信号被处理后，通常 还要经过数模转换器（D/A Converter）恢复成模拟信号，去驱动执行元件， 如图所示。
电路分析第1章 集总参数电路中电压电流的约束的关系-PPT精品文档
<1> 在电路分析中，电路中标出的电流方向都是参 考方向。如果没有方向，自己要设一个参考方向，在 图上标出，按所标参考方向进行计算。不设参考方向， 算出的结果没有意义。 <2>算得结果的正负配合参考方向就可确定真实方 向，但不要把参考方向改为真实方向。
2、作业要书写整洁，图要标绘清楚，答数要注明单位。
第一章 集总参数电路中电压、电流的约束关系
1.1 1.2 1.3 1.4
1.5 1.6 1.7 1.8
1.9 1.10
电路及集总电路模型 电路变量，电流，电压及功率 基尔霍夫定律 电阻元件 电压源 电流源 受控源 分压公式和分流公式
两类约束，KCL、KVL方程的独立性 支路分析
–+ B
否则计算结果没有意义.
电压、电流实际方向与参考方向相同为正值，相反为负值
例如：E=3V，若假定电路中U的参考方向为上“+”下“–” 则U=3V或UAB=3V
高电位端。
电压和电流的参考方向
电压、电流的参考方向：任意假定。
电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向除 用极性“+”、“–”外，还用双下标或箭头表示。
当电压、电流参考方向与实际方向相同时，其值
为正，反之则为负值。
R1
R2
U1
IU R3
例如： （1）图中 若I=3A，则表明电流的 实 际方向与参考方向相
= c = 3×108m/s =6×106m=6000km
f
50Hz
对于以此为工作频率的实验室电气电子设备而言，其尺寸远 小于这一波长，可以按集总电路处理。
电路分析-第1章 电路的基本概念和基本定律
Uad=φa—φd=10—(—3)=13V
Ubd=Uba+Uad=—2+13=11V
以上用两种思路计算所得结果完全相同，由此可 (1) 两点之间的电压等于这两点之间路径上的
(2) 测Uab和Ubd的电压表应按图(b)所示跨接在 待测电压的两端，其极性已标注在图上。
§1－3 电功率与电能
一 、电功率 1. 定义 图中表示电路中的一部分 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，在转移 过程中dq失去的能量为 d udq 因此，ab段电路所消耗的功率为
(a)开路状态；
(b)短路状态
§1－5电压源和电流源
例1.5 某电压源的开路电压 为30V，当外接电阻R后， 其端电压为25V，此时流经 的电流为5A，求R及电压源 内阻RS。 解： 用实际电压源模型表征该 电压源，可得电路如图所示。 即： 设电流及电压的参考方向如图 中所示，根据欧姆定律可得：
＋ 30 V － RS R I ＋ U －
U＝U －R I S S
(a)
(b)
内阻
电阻Rs表示实际 电源的能量损耗
§1－5电压源和电流源
电路的两种特殊状态 开路状态。如图(a)所示。此时不接负载，电 流为零，端电压等于开路电压。可用开路电压 和内阻两个参数来表征。
＋ US － RS － U＝UOC ＋ ＋ US － RS ISC ＝ UOC RS
§1－5电压源和电流源
U R I
根据
S S
U R I
25 5 5
U U R I
30 25 1 5
U S U 可得：R S I
§1－5电压源和电流源
电路分析基础课件(第1章)
§1-1 电路及集总电路模型 （c）分布参数元件与集总参数元件 集总参数元件：理想电阻、理想电感、理想电 容、理想电源等。 集总参数电路：由集总参数元件构成的电路， 简称集总电路。
21
§1-1 电路及集总电路模型
一个电路应该作为集总参数电路，还是作为分 布参数电路，或者说，要不要考虑参数的分布 性，取决于其本身的线性尺寸与表征其内部电 磁过程的电压、电流的波长之间的关系。 一个实际电路器件，在不同条件下可以有不 同的电路模型。
a b
+
+
元件
41
u 2V
§1-2 电路变量 电流、电压及功率 参考极性不一定就是电压的真实极性。 当电压为正值时，该电压的真实极性与参考 极性相同。 当电压为负值时，该电压的真实极性与参考 极性相反。
a b
元件
a
b
元件
+
-
-
+
42
u 2V
u= - 2V
§1-2 电路变量 电流、电压及功率
19
§1-1 电路及集总电路模型 （b）分布概念 参数的分布性指，当实际电路的尺寸可以与电 路工作时电磁波的波长相比拟（即高频）时， 电路中同一瞬间相邻两点的电位和电流都不相 同。这样的元件称为分布元件，而这样的电路 参数叫做分布参数。
这说明分布参数电路中的电压和电流除了是时 20 间的函数外，还是空间坐标的函数。
9
§1-1 电路及集总电路模型
例如
理想化
理想电阻元件 （模型）
理想化、抽象化即模型化的过程。
电阻器包含有电阻、电感、电容性质，但 电感、电容很小，可忽略不计，可用一个 电阻元件作为它的模型。
同样，请例举3个以上其他，模型的例子....
电路分析基础-1s
第一章 电路分析的定律和等效的概念
（Circuit Laws and Concept of Equivalence）
§1-1 电路和电路模型
§1-2 参考方向 §1-3 独立源
§1-4 电阻元件 §1-5 基尔霍夫定律 §1-6 受控电源 §1-7 一端口电路的等效变换
重点: 1. 电压、电流的参考方向
P4吸 U 4 I 2 (4) 1 4W
P5吸 U 5 I 3 7 (1) 7W
P3吸 U 3 I1 8 2 16W
P6吸 U 6 I 3 (3) (1) 3W
注 功率守恒：对一完整的电路，发出的功率＝消耗的功率
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为什么要学习电路？
• 从学术的观点来看
–电路是电气工程（Electrical Engineering） 的基础。 –电路是计算机科学（Computer Science）的基 础。
• 从实际情况来看
–电路原理是许多高级课程的先修课程。 –熟练掌握电路原理对现实生活有帮助。
• 传输能量
电路都有哪些作用？
+
+
+
u _
Us
0
t
3. 理想电压源的特性
1）理想电压源电压与其中的电流无关。
2）压已知流未知 。电流取决于外电路
3）理想电压源不能短路，否则违反了KVL。 4）与理想电压源并联的所有电路元件或电路电压都是uS。将 这些元件断开，并不影响并联电路两端的电压。 +
+ u us_ _
R
is
box1
box2
例
3. 集总参数电路
集总元件
由集总元件构成的电路
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§1—1电路及电路图
教学目的：了解电路的组成，掌握常用的电工图形符号，掌握电路的的三种状态。
教学重点：熟悉部分常用的电工图形符号；电路的三种工作状态和特点。
教学难点：电路的工作状态和特点。
教学过程：
一、电路和电路的组成
电子积木演示实验：
把一个灯泡通过开关、导线和干电池连接起来，就组成了一个照明电路，如图1—1所示。
当合上开关，电路中就有电流通过，灯泡就亮起来。
1、电路定义：把各种电气设备和元件，按照一定的连接方式构成的电流通路称为电路。
换句话讲，就是电流所流经的路径称为电路。
在工厂的动力用电中，电动机通过开关、导线和电源接通时，有电流通过，电动机就转起来。
日常生活中，人们最常见的电路，如电灯、收音机、电视机、计算机、电风扇等各种电路，它们是
由各种电路基本元部件(如电阻器、电容器、电感器、二极管、三极管、变压器、指示器等)组成的总体。
现实世界中的电路形式是各种各样的，有的甚至是非常复杂的，任何一个完整的实际电路，不论电路多么复杂，不论其结构和作用如何，通常总是由电源、负载和中间环节(导线和开关)等基本部分组成。
2、电路的组成：电路通常由电源、负载、开关、导线（中间环节）四个基本部分组成。
1）、电源
电源是电路中产生电能的设备。
发电机、蓄电池、光电池等都是电源。
发电机是将机械能（热能、水能、风能、原子能）转换成电能，蓄电池是将化学能转换成电能，光电池是将光能转换成电能。
2）、负载
负载是将电能转换成其他形式能量的装置。
电灯泡、电炉、电动机等都是负载。
电灯泡是将电能转变成光能，电炉是将电能转变成热能，电动机是将电能转变成机械能。
3）、导线和开关
开关是控制电路接通和断开的装置。
导线是用来连接电源和负载的元件。
是把电源、负载、开关连接起来，组成一个闭合回路，起传输和分配电能的作用。
电路中根据需要还装配有其他辅助设备，如测量仪表是用来测量电路中的电量，熔丝用来执行保护任务的。
问题提出：实际工作中，经常要画实际电路图是否很麻烦和复杂？有必要吗？
实际中：电路可以用电路图来表示。
实际中的电路种类很多，较复杂的电路中有成千上万个元器件，所以用实物画出的电路元器件让人们直观就认出来是什么肯定是不现实的，例如图1-1a所描述的手电筒电路是最简单的电路，它的优点是很直观，人们一眼就能认出哪个是电池、哪个是开关、哪个是灯泡，但画起来很烦，就不要说更复杂的电路了，所以人们把组成电路的实际元器件加以理想化。
采用足以反映实物主要性质的一些符号来近似代替所用的元器件，这些符号就称为元件的模型，用这些符号画出的电路图就称为电路模型。
二、电路图
1、电路图的定义：用统一规定的图形符号画出的电路模型图称为电路图。
电路可以用电路图来表示，图中的设备或元件用国家统一规定的符号表示。
图1—1b就是图1—1a的电路图。
实际电路电路图
2、电路图中常用的部分图形符号如表1-1所示。
三、电路的工作状态
1、通路：电路构成闭合回路，有电流通过。
此时，SA接于1点。
通路就是电源与负载接成的回路，也就是图1—1所示电路中开关合上时的工作状态，这时电路中有电流通过。
必须注意，处于通路状态的各种电气设备的电压、电流、功率等数值不能超过其额定值。
2、开路：电路断开，电路中无电流通过。
开路也叫断路。
此时，SA接于2点。
断路就是电源与负载未接成闭合电路，也就是图1—1中开关断开时的工作状态，这时电路中没有电流通过。
在实际电路中，电气设备与电气设备之间、电气设备与导线之间连接时的接触不良也会使电路处于断路状态。
断路又称开路。
3、短路：短路是电源未经负载而直接由导体构成闭合回路。
此时，SA接于3点。
短路就是电源未经负载而直接由导线(导体)构成通路，如图1—2所示。
短路时，电路中流过比正常工作时大得
多的电流，可能烧坏电源和其他设备。
所以，应严防电路发生短路。
特别指出电源短路是危险的，可造成事故。
但并不是所有短路都是危险的，有时由于某种需要，还将利用某种短路装置，把电气设备短路(并不是把电源短路)。
如在安培计中设置了一个短路装置，可以使它避免受到电流的冲击。
堂上练习
习题册P1：二、画图形符号
小结
电流经过的路径称为电路。
电路由电源、负载、导线和控制电器(开关)三部分组成。
电路通常为通路、断路、短路三种状态。
作业：
习题册P1：一、填空题。