电路与模拟电子技术第一章殷瑞祥课件

• 分析电路时用箭头或双下标来指定电流的方向。
电流的真实方向
I (i ) ab ab
a 电路中的一条通路 b
q+
正电荷流向
负电荷流向
q-
dq q | q |
Iab (iab )
dt
t
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1.3 电路中的基本物理量（续1）
• 电流（续）
2. 电流的符号和单位
• 电流的符号：电路中用
• 功率的单位为瓦特（W）= 焦耳( J ) / 秒 ( s )。 必须加上
• 功率的计算
负号！
• 采用关联参考方向时
u 采用非关联参考方向
p(或 P)dWdWdqui dt dq dt
p(或 P)dWdWdqui dt dq dt
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1.3 电路中的基本物理量（续 13）
• 电源和负载的概念
I 表示不随时间变化的电流
或
i 表示随时间变化的电流
• 电流的单位是安培（A）
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1.3 电路中的基本物理量（续2）
• 电流（续）
3. 电流的参考方向
• 电流作为电路的基本物理量，是我们分析电路所需要确定的，因 此在分析电路之前，电流的真实方向一般是未知的。
• 在电路中，每条通路的电流方向只有两个可能的选择，因此，我 们可以用代数量来表示有方向的电流。符号表示方向，绝对值表 示大小。
• 电流的参考方向由电流表接线方式决定 “+”接线柱指向“-”接线柱
i
被测支路
电流表
+
_
断开通路 串接电流表
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• 电流单位为安培(A)。在电力系统 中，通过设备的电流较大，采用 安或千安(kA)作单位。而电子电 路中的电流则较小，常用毫安
(mA)或微安(μA)作单位，其换算
关系是
•
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本章教学内容
§1 电路组成与功能 §2 电路模型 §3 电路中的基本物理量（电压、电流、电位、功率） §4 基本电路元件模型 §5 电路的工作状态与元件额定值 §6 基尔霍夫定律
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本章学习的重点和难点
• 基本电路元件及其特性，集中参数电路的拓扑约束关 系——基尔霍夫定律。这些内容是分析和计算电路的 基础。
方向。
→+ →- 2
is 10V
4
-
→i 3 ↓
图1.5 电流、电压的关联与非关联参考方向
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1.3 电路中的基本物理量（续12）
• 电功率
• 电功率的概念、符号与单位
• 电功率是电路元件消耗电能快慢的度量，它表示单位时间内电路 元件消耗的电场能量。
• 电路中用 P 或 p 表示电功率，按照定义 p (或 P )=dW/dt
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1.2 电路模型
• 为什么要引入电路模型？
• 构成实际电路的元器件种类繁多，形状各异，给分析和设 计带来困难。
• 只有对各种元器件的特性建立了数学模型，才可能对电路 进行深入分析。例如，对于最简单的手电筒，这样一个电 路，就包含了电池、电珠、开关、导体等部分。如果要把 这个电路介绍给他人，一种方法是直接把实物展示给对方， 另一种方法是十分逼真地将它画下来给对方看，尽管如此， 我们仍然不能十分明了地将这个电路的工作情况表达出来 （用语言或文字）。
电压 uab 表示单位正电荷从 a 点移动到 b点所失去的电位能， 因此常也称为电压降。
失去电位能Wa-Wb
Wa
Wb
a
b
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1.3 电路中的基本物理量（续7）
• 电压（续）
2. 电压的方向（极性）
• 电路（电场）中，只有定义了参考点，电位才有意义。 • 电压是一个相对量，与参考点的选取无关。 • 电压表示的是电位下降，也存在方向（又称为极性），规定电位
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• 电压的参考方向是可以任意选择的，
1A
• 有两种不同的选择方式，如图1.5所 示。对于一个元件或一段电路，其
电流、电压的参考方向一致时，称 为关联参考方向或关联方向。两者
1+
的参考方向相反时，称为非关联参 -↓
考方向或非关联方向。为使电路图
简洁了，一般采用关联方向，并在
电路图上只标明电流或电压的参考 +
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• 图1.1(b)是计算机电路组成的简化框图，它的基本功 能是通过对输入信号的处理实现数值计算。人们在键 盘上输入计算数据和步骤，编码器将输入信号表示成 二进制数码，经运算、存储、控制部件处理得到计算 结果，然后在显示器上输出。
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• 电路的概念
电路是由用电设备（负载）与供电设备（电源）通过导线 连接而构成的提供给电荷流动的通路。 电路的组成 •为电路工作提供能量的：电源； •在电能作用下完成电路功能的：负载,如用电设备； •连接、控制电源和用电设备的：中间环节，如导线、开关； 例如我们常用的照明电路。
单位为伏特 (V) = 1 焦耳 (J)/ 库仑(C) ，用 v 或 V 表示
a 点电位
va
Wa q
b 点电位
vb
WbБайду номын сангаасq
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1.3 电路中的基本物理量（续6）
• 电压（续）电压的概念
• 电路（电场）中两点（如a与b）之间的电位差称为电压，用 u 或 U 表示，单位也是伏特(V)
ab两点之间电压 uabvavbW a qW bddW q
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 信息处理
信息--> (载体)-->信号-->电路-->终端-->(去载体)--->信息 (电流或电压)
信号(接受)--->电路----->信号(已经放大、去噪、合成…)
• 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
+
电压表
+
u
被测 支路
_
_
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1.3 电路中的基本物理量（续 10）
• 在电路的分析与计算时，常常要用到电位的概念。电压是两点
电位之差，它只能说明一点的电位高，另一点的电位低，并不
能知道某一点的电位究竟为多少。在很多情况下，我们需要知
示参考方向为由a指向b。 PPT学习交流
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1.3 电路中的基本物理量（续5）
• 电压
1. 电压的概念
• 电路是电场的一种特殊形式。
• 电场是一种位场，类似引力场，电荷在电场中具有电位能。
• 单位正电荷在电场中某点所具有的电位能称为该点的电位。它表 示外力将单位正电荷从参考点（0电位）移动到该点所作的功。
• 关联参考方向
• 同一电路元件上既有电流参考方向，也有电压参考方向。作为参 考方向，都是人为假设出来的，两者之间没有实际联系。
• 电路分析中，在一个元件上定义两个独立的参考方向是不合适的。 为了分析方便，同一电路元件或电路部分，电压和电流的参考方 向采用一致的方向，称为关联参考方向。
• 如无特别需要，一般采用关联的参考方向。这样在电路中只需要 标出一个参考方向。
电池------提供电能 信号产生器------输出多种标准信号 电阻器-----消耗电能（提供合适的电压、电流） 电感器-----存储磁场能等等。
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• 电路实例：
图1.1(a)是一个简单的照明电路，由电池、开关、连接导线、灯泡组 成。其作用是把由电池提供的电能传送给灯泡并转换成光能。
B情况: f=10GHz， λ=0.03m=30cm-----不可用
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1.3 电路中的基本物理量
（电压、电流、电位、功率）
• 电流
1. 电流及其表示方式
• 电流的概念 电流是电路中电荷流动量的度量，它表示单位时间流过电路中某 一截面的净电荷量。
• 电荷流动不仅有数量，也有方向，因此电流是具有方向的。规定 正电荷流动的方向为电流的方向（称为真实方向）。
i
电路中的一条通路 b
• 当参考方向设的与真实方向一致时， 电流的代数值符号为正；反之为负。
• 若分析电路后确定的电流符号为正，则 表明电流的真实方向就是参考方向；反之亦然。
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1.3 电路中的基本物理量（续4）
• 电流（续）
4. 电流的测量
• 实验和工程中采用电流表测量电流，电流表必须串接在被测电路 中。
性质的理想电路元件及其组合。
理想电路元件
有某种确定的电磁性能的理想元件
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注：只有满足集总假设的电器件可以进行理想化抽 象，成为电路模型。
集总假设：
根据电磁场理论，电磁波的波长λ=v/f
v：电磁波的传播速率v=3×108m/s
f：频率
可见，频率越高，波长越短
A情况：f=50KHz， λ=6Km-----可用电路模型
• 难以想象，如果每个电路都要如此处理，摆在我们面前的 将是怎样的情形！
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• 1.2
•
电路理论主要研究电路中发生的各种电
磁现象，包括电能的消耗现象和电磁能的存储
现象。一般这些现象交织在一起，同时发生在
整个电路中。为了简化分析，对实际电路采用
“模型化”方法处理。首先，针对一些基本电
磁现象(如电磁能消耗、电场能存储、磁场能存