电路概述及基本物理量

二、电压(Voltage)
电荷在电路中移动，就会有能量的交换发生。
1、定义：单位正电荷由电路中a点移动到b点所获得或失
去的能量，称为ab两点的电压，即
dW u dq
其中dq为由a点移动到b点的电荷量，单位为库[仑](C)， dW为电荷移动过程中所获得或失去的能量，其单位为[焦 耳](J)，电压的单位：伏[特](V)。
(1) 实际电路;
(2) 电路模型。
第一章பைடு நூலகம்电路的基本概念和基本定律
由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算放 大器、传输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和 设备连接而成的电路，称为实际电路。
电容器 根据实际电路的几何尺寸(d)与其工作信号波长(λ)的 关系，可以将它们分为两大类： 电池 (1)集总参数电路(Lumped circuit)：满足d<<λ条件的 晶体管 电路。
f (u, i ) 0
1.4
电阻元件
这条曲线称为电阻的特性曲线。它表明了电阻电压 与电流间的约束关系(Voltage Current Relationship，简 称为VCR)。
1.4
电阻元件
电阻的分类：
1. 线性电阻与非线性电阻 其特性曲线为通过坐标原点直线的电阻，称为线性 电阻；否则称为非线性电阻。 2. 时变电阻与时不变电阻 其特性曲线随时间变化的电阻，称为时变电阻；否 则称为时不变电阻或定常电阻。
Resistance
集总参数电路(模型)由电路元件连接而成。电路元件是为建立实 际电气器件的模型而提出的一种理想元件，它们都有精确的定义。按 电路元件与外电路连接端点的数目，电路元件可分为二端元件、三端 元件、四端元件等。
(a) 二端元件
(b) 三端元件
(c) 四端元件
1.4
电阻元件
常用的各种二端电阻器件
1.5
电压源和电流源
1.5
电压源和电流源
Voltage Source and Current Source 电路中的耗能器件或装置有电流流动时，会不断消耗 能量，电路中必须有提供能量的器件或装置——电源。常
用的直流电源有干电池、蓄电池、直流发电机、直流稳压 电源和直流稳流电源等。常用的交流电源有电力系统提供 的正弦交流电源、交流稳压电源和产生多种波形的各种信 号发生器等。为了得到各种实际电源的电路模型，定义两 种理想的电路元件——独立电压源和独立电流源。
作业要求
（1）要认真、独立、按时完成作业。
（2）由课代表收齐按学号排好序后， 在上课之前放到桌上。
电路
电路理论
电路分析
网络综合
参数 输入 电路
输出
电路分析
参数
输入
电路
输出
网络综合
电路分析
(Electric Circuit Analysis)
1.目的：通过对电路模型的分析计算来预测实际电路 的特性，从而改进实际电路的电气特性和设计出新的电路。
实际电路的几种常用电路图表示法
图1－1 手电筒电路
(a) 实际电路
(b) 电原理图 (c) 电路模型
(d) 拓扑结构图
第一章 电路的基本概念和基本定律
图1－2 晶体管放大电路 (a)实际电路 (b)电原理图 (c)电路模型 (d)拓扑结构图
1.1电路和电路模型
1.1
电路和电路模型
（Circuit and Circuit Model)
一、电路
二、电路模型 三、集中参数电路
1.1电路和电路模型
1.1
电路和电路模型
（Circuit and Circuit Model)
一、电路：构成电流通路的所有电器装置的集合。
1、基本组成 （1）电源：提供、产生电能或信号。如：发电机、电池等。 （2）负载：取用电能或信号的设备，并将其转化为其它形 式的能量。如：电动机、取暖器、喇叭等。 （3）中间环节：联接电源和负载的部分，起传输和分配电 能的作用。如：导线、放大器、开关等。 2、功能 （1）提供、产生和传输电能。 （2）提供、产生、存储和传输信号。
线绕涂覆电阻器
WIRE WOUND RESISTOR(KNP TYPE)
线绕涂覆电阻器
WIRE WOUND RESISTOR(KNH TYPE)
1.4
电阻元件
主要内容
一、二端电阻 二、线性电阻 三、线性电阻元件和电阻器
1.4
电阻元件
一、二端电阻
电阻元件的一般定义： 如果一个二端元件在任一时刻的电压u与其电流 i 的关 系，由u-i平面上一条曲线确定，则此二端元件称为二端电 阻元件，其数学表达式为
1.2
电流和电压的参考方向
1.2
电流和电压的参考方向
电路的特性是由电流、电压和电功率等物理量来描述 的。电路分析的基本任务是计算电路中的电流、 电压和电
功率。
一、电流(Current)
带电粒子(电子、离子)定向移动形成电流。电子和负 离子带负电荷，正离子带正电荷。电荷用符号q或Q表示，
它的SI单位为库[仑]( C )。
1.2
电流和电压的参考方向
2、实际方向：正电荷运动的方向
3、参考方向(Reference directions)：任意规定的方向 4、实际方向和参考方向的关系： 当电流计算值为正时，实际方向和参考方向一致；
当电流计算值为负时，实际方向和参考方向相反。
5、电流是个代数量。
1.2
电流和电压的参考方向
1.4
电阻元件
a) 线性时不变电阻 c)非线性时不变电阻
b)线性时变电阻 d)非线性时变电阻
1.4
电阻元件
用晶体管特性图示器测 量晶体二极管的电压电 流关系。
实验表明： 在低频工作条件下， 晶体二极管的电压电流关 系是ui平面上通过坐标原 点的一条曲线。
1.4
电阻元件
二、线性电阻 Linear Resistance
1.2
电流和电压的参考方向
1、定义：单位时间内通过导体横截面的电荷。
用符号i 或I表示，其数学表达式为
dq i dt
电流的SI单位是安[培](A)。
1.2
电流和电压的参考方向
与电流有关的几个名词
恒定电流:
量值和方向均不随时间变化的电流，称为恒定电流，
简称为直流 (dc 或 DC—Direct current) ，一般用符号 I 表示。 时变电流: 量值和方向随时间变化的电流，称为时变电流，一般用 符号i表示。时变电流在某一时刻t的值i (t) ，称为瞬时值。 交流电流: 量值和方向作周期性变化且平均值为零的时变电流，称 为交流电流，简称为交流(ac或AC—Alternating current)。
线性时不变电阻的特性曲线是通过u-i平面(或i-u平面) 原点的一条不随时间变化的直线。如图所示。
1.4
电阻元件
欧姆定律
i
+ R u
(a) 关联
i
+
R u
(b) 非关联
-
u Ri 或 i Gu
u Ri 或 i Gu
其中
1 R G
式中R 称为电阻，其 SI单位为欧[姆](Ω) G 称为电导，其 SI单位为西[门子](S)
P > 0 吸收或消耗电能 P < 0 提供或产生电能
例：试求下面电路的功率，并指出是吸收还是发出。
+
3V A -
1A
+
2mA
-10v +
-1A
-8mv B -
C
(a)
(b)
(c)
(a) p 3V 1A (b) p (8 103 V) (2 103 A) (c) p ( 10V) (-1A) 16μW 10W =3W
(2)分布参数电路(Distributed circuit) ：不满足d<<λ条 电阻器 件的电路。 线圈 说明： 本书只讨论集总参数电路,今后简称为电路。 运算放大器
第一章 电路的基本概念和基本定律
低频信号发生器的内部结构
第一章 电路的基本概念和基本定律
数据采集板
第一章 电路的基本概念和基本定律
1.2
电流和电压的参考方向
2、实际方向：高电位点指向低电位点
3、参考方向：任意规定的方向 4、实际方向和参考方向的关系： 当电压计算值为正时，实际方向和参考方向一致； 当电压计算值为负时，实际方向和参考方向相反。 5、电压是个代数量。
1.2
电流和电压的参考方向
6、关联参考方向：(associated reference directions)
王 彬 彬
电话：51551892 办公室地点：图书馆302
电 路
黄锦安等
(第2版) Circuit
编著
机械工业出版社
《电路》课时分配
《电路》4.5学分，共72学时
理论课64学时 32次课
实验课8学时 4个实验
考核方法
平时： 期末考试： 40% 60%
(闭卷)
学习要求
适当预习，尽量做笔记，及时复习； 通过习题巩固知识、发现问题； 灵活掌握电路理论规律、解题技巧； 有事需请假，不得随意旷课或缺交作业。
1.1电路和电路模型
同一器件，在不同的条件下，可得到不同的 电路模型。
例: 电感线圈
直流 低频
. . .
R
R L
.
.
.
高频
R
L
C
1.1电路和电路模型
三、集总参数电路
1、集总电路(Lumped Circuit)： 由有限个理想元件互联为其电路模型的电路。 2、物理特征： 对任一电路，在任一瞬时，导线上的电流处处相等， 电路中各点的电压与路径无关。 3、构成集总电路的条件： 电路尺寸远远小于电路的工作波波长。