电路基础知识

dw uab dq
W U ab Va Vb Q
dw
如果电压不随时间变化，即 dq 为常数，则这种 电压称为直流电压（Uab）。 电压也是有方向的，它的实际方向习惯上规定为 电能减少的方向，即电位降低（从高电位点到低电位 点）的方向。
2.1.2 电流与电压
电压的测量


实验和工程中采用电压表测量电压， 电压表必须和被测支路并联。 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。
电路由三部分组成：电源 + 中间环节 + 负载
1.3电路的作用
• 电路的作用就是传递和处理各种电信号。 • 信号通常是时间的函数。 • 信号的分类：周期信号、非周期信号、模拟信号、数字 信号和随机信号。
1.4模拟电路和数字电路
电子电路分为两大类：一类是模拟电路，一类
是数字电路。 模拟电路研究的是模拟量，数字电路研究的是 数字量。 模拟量具有连续的值，数字量具有离散的值。
5.1 正弦交流信号
1. 正弦量
瞬时值表达式
i Im
0
i (t)= Imsin ( t+θ ) 正弦交流电的三要素：
（1）幅值 Im
（2）角频率

2
t
（3）初相位θ 瞬时值是交流电任一时刻的值，用小写字母表示。 如：i，u，e 分别表示电流、电压电动势的瞬时值。
直流电路在稳定状态下电流、电压的大 小和方向是不随时间变化的，如图(a)所示。 正弦电压和电流是按正弦规律周期性 变化的，其波形如图(b)所示。 电路图上所标的方向是指它们的参考 方向，即代表正半周的方向。
从而得分流公式
R1增大，i1? 若R2>>R1时, i2 ?
储水式热水器 “隔电墙”的工作原理
• “隔电墙”（即水电阻衰减隔离法）就是利用了水 本身所具有的电阻（如国标规定自来水在15℃时 电阻率应大于1300Ω.cm），通过对电热水器内通 水管材质的选择（绝缘材料），管径和距离的确 定形成“隔电墙”。当电热水器通电工作时，加 热内胆的水即使有电，也会在通过“隔电墙”时 被水本身的电阻衰减掉而达到将电隔离的目的， 使热水器进出水两端达到几乎为零的电压和 0.02mA/kw以下的极微弱电流，大大优于国标 0.25mA/kw的标准。 采用“隔电墙”技术不仅可 以阻隔电热水器本身可能产生的漏电，也可以阻 隔因地线带电或水管带电而对淋浴者带来的安全 威胁。所以热水器采用“隔电墙”技术可以充分 保证人的洗浴安全。
回路1：
_
I3
b
R1I1 R3 I 3 E1 0
回路2：
E2 R3 I 3 R2 I 2 0
3.2 叠加定理
在一个线性电路中，如果有多个电源同时
作用时，任一支路的电流或电压，等于这个电
路中各个电源分别单独作用时，在该支路中产
生的电流或电压的代数和。
线性电路:由独立电源和线性元件（包括线
用KVL列回路电压方程的步骤如下：
1.标出回路中各元件（或各段电路）上电压的参考方向。
2.选一个绕行方向（如顺时针）。 3.自回路某一点开始，按所选绕行方向沿着回路“走”一圈。 先遇参考电压的“+”端，则该电压取正号，反之取负号。
C + E1 R1
1
I1 a
I2 R2 R3 2
d + _ E2
例：
3.4受控源电路
独立电源：指电压源的电压或电流源的电流不受外电 路的控制而独立存在的电源。 受控电源：指电压源的电压或电流源的电流受电路中 其它部分的电流或电压控制的电源。 符号：用菱形符号表示 受控电压源：
受控电流源：
3.5等效电源定理
戴维宁(戴维南)定理 任何一个线性有源二端网络，对外部电路而言，都可以
相同的电压源替代，或用方向和大小与i相同的电流源替 代而不会影响外部电路的解答。
替代定理的应用非常广泛。在分析大规模电路或故 障诊断中常用的网络分解(分裂)法就是利用替代定理来 进行的。
3.3替代定理
引例：
观察下图，对A点的右边部分用4V电压源代替，或
用1A电流源代替，则A、B处的电压和电流不变。
∑i=0
在该式中，规定流出节点的电流为正，流入 节点为“+”(支路电流背离节点)
i2
•
i4 i3
– i1+ i2– i3+ i4= 0 i1+ i3= i2+ i4
即 i 入 i出
对节点a： 4 –7–i1= 0 i2 i1= –3A 对节点b：i1+i2–10 – (–12)=0 i2=1A
2.1.3 功率与能量
功率的正负：为正是吸收功率，为负是产生功率。
p = ui
负载
p = ui
电源
2.2.1 电阻的串联与并联
• 电阻的串联与分压 一般来说，若有m个电阻R1、 R2、„ 、Rm串联，则 它们的等效电阻（或称总电阻）为 R = R1 + R2 + … + Rm 对于图中所示电路的R1和R2来说，由 欧姆定律得
放大器放大，再由喇叭将电信号转换
负载 为语音信号。
电源 （信号源） 中间环节
扩音机电路
1.2 电路的功能
电路的分类（按功能分） 一是进行电能的传输和转换（如电力系
统），这类电路主要关注的是能量传输和转换
效率。
二是进行信号的传递和处理（如扩音器、
收音机等），这类电路主要关注信号传输和处
理质量，如保真度。
用一个电压源Uoc和内阻Ro串联支路来等效代替。其电压源等
于有源二端网络的开路电压UOC，内阻Ro等于有源二端网络化 成无源（电压源短接，电流源断开）后，二端之间的等效电阻 。
二端网络
3.6 最大功率传输定理
在电子电路中，接在给定有源二端网络两 端的负载，往往要求能够从这个二端网络中获 得最大的功率。当负载变化时，二端网络传输 给负载的功率也发生变化。那么，在什么条件 下，负载能获得最大的功率？这就是最大功率 传输定理要回答的问题。
Q I t
随时间作周期性变动且平均值为零的电流称为交
流，简称为交流（AC），常用小写 i 表示。
电量q的单位是库仑(C)，时间t 的单位是秒(s)，
则电流i的单位是安培(A)。 电流还有较小的单位毫安 (㎃)、微安(㎂)和纳安(㎁)。 1A=103㎃=106㎂=109㎁
电流的测量
2.1.2 电流与电压
7A a• 4A
i1
10A
b
•
-12A
3.1 基尔霍夫定律 3.1.2 基尔霍夫电压定律
基尔霍夫电压定律（ KVL）：在集中参数电路中， 在任一时刻，沿任一回路巡行一周，各元件电压的 代数和为零。
∑u=0
在该式中，若按顺时针方向绕行，支路电压的参 考方向与回路绕行方向一致时（从“＋”极性指向 “－”极性）电压取正号，相反时（从“－”极性 指向“＋”极性）该电压取负号。
又u1 = R1 i， u2 = R2 i
2.2.1 电阻的串联与并联
• 电阻的串联与分压
i N
R1 + u2 + u -
i R
+ + u1 u R2 -
一般来说，若有m个电阻R1、 R2、„ 、Rm串联，则它们的 等效电阻（或称总电阻）为
R = R1 + R2 + … + Rm
故有分压公式：
R1增大，u1?
就负载而言，有源二端网络可用它的戴维 宁等效电路来替代，如图下图所示。
3.6 最大功率传输定理
当RL＝RO时 PL max
功率传输电路
UOC 4 RO
2
负载从有源二端网络获得最大功率的条件 是：负载电阻等于二端网络的戴维宁等效电路 的输入电阻。这就是最大功率传输定理。
4.1 正弦交流电路
在生产和生活中普遍应用正弦交流电，特别是三相电路 应用更为广泛。 正弦交流电路是指含有正弦电源(激励)而且电路各部分 所产生的电压和电流(响应)均按正弦规律变化的电路。 交流电路具有用直流电路的概念无法理解和分析的物理 现象，因此在学习时注意建立交流的概念，以免引起错误。 大小和方向随时间作周期性变化、并且在一个周期内的 平均值为零的电压、电流和电动势统称为交流电。 工程上所用的交流电主要指正弦交流电。
1.4.1 模拟信号
电子电路中的信号分为两大类：一类是模拟信号， 指在时间和数值上都是连续变化的信号，如模拟话音、 温度、压力等一类物理量的信号。
V(t)
在工程上，为了便于分析，
常用传感器将模拟量转换为电流、 电压等电量，再进行分析。
t 工作在模拟信号下的电子电路称为模拟电路。
1.4.2 数字信号
性受控源）组成的电路。
叠加定理：在一个线性电路中，如果有多
个电源同时作用时，任一支路的电流或电压，
等于这个电路中各个电源分别单独作用时，在
该支路中产生的电流或电压的代数和。
I 2 I 2 ' I 2 ' '
3.3 替代定理
替代定理：
任一具有惟一解的网络，若某支路的电压u或电流i
在任一时刻为确定的值，则该支路可用方向和大小与u
+
被测 支路
电压表
_
2.1.2 电流与电压
电压、电动势的单位为伏特（V）。较 大的单位有千伏（ ㎸ ），较小的单位有毫 伏（ ㎷ ）、微伏（ ㎶） ）等。 1 ㎸＝103伏＝106 ㎷＝109 ㎶
2.1.3 功率与能量
功率（power）：是量度电路中能量转换速率的一 个
物理量。电路在单位时间内所消耗的能量定义为瞬时 功率，即 瞬时功率: 功率的单位为W 功率的单位为瓦特（W）。较小的单位有毫瓦（mW）， 较大的单位有千瓦（kW）、兆瓦 （MW）。 1W＝1000mW 1匹 =746(W)