第一章电路的基本概念和基本定律

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课程内容 1.学习电路的基本分析方法,常用电子器件（二极 管，三极管，集成电路）以及用这些电子器件构 成的电子电路（整流器，放大器，振荡器 等）的 电路结构，工作原理，性能和使用方法。 例 扩音系统
信 号 提 取
电 压 放 大
功 率 放 大
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2.掌握电子电路的分析方法和设计方法。 例 何将220V交流电转化为3V直流电压?
独立源 受控源
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1.电压源
理想电压源（恒压源）: 电源的端电压与流过的电流 无关。 I
US + _
a Uab b
Uab US
伏安特性
I
特点：(1）输出电 压不变，其值恒等于电源电压。 即 Uab US； （2）电源中的电流由外电路决定。
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恒压源中的电流由外电路决定 I a
US
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确定实际方向的解决方法
(1) 在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；
(2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关系的 代数表达式进行计算。 (3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。
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电流方向的表示
箭标表示：a
(3)在以后的解题过程中，注意一定要先假定“正方向” (即在图中标明物理量的参考方向)，然后再列方程 计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的。
(4) 为了避免列方程时出错，习惯上把 I 与 U 的方向 按相同方向假设。即使用关联参考方向。
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5. 电功率
电功率：电路元件吸收或发出电能的速率。记为P
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1.电阻 R
一些实际电路器件通电工作时要消耗电能。
反映实际电路器件消耗电能的特性的电路模型，叫电阻 元件。简称电阻。
符号： 由公式
R U=IR
单位： 可知:
电阻表示电阻元件对电流的阻碍作用的物理性质， 同时它也是电阻元件的物理参数。
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电阻的倒数，叫电导。 用G表示。
1 G R
单位：S
电阻可分为线性电阻和非线性电阻二类。
作业： 每周一交作业
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参考书目
电路（第四版）邱关源主编，高等教育出版社，1999年 电子技术基础（第四版），康华光，高等教育出版社
模拟电子技术基础（第三版） 童诗白, 高等教育出版社
电路与电子技术 张纪成主编，电子工业出版社，2002年 电路与电子学 麻寿光主编，高等教育出版社 2005年 电路与模拟电子技术基础 林涛等,科学出版社 2005年
从而掌握重要电路的特性，会设计所需的电路。
为了方便电路分析，用电路模型替代实际电路。
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为了方便电路分析，用电路模型替代实际电路。
S
I 灯 泡 + _E
RS 电源
S
电 池
R
U
负载
电压源符号: 中学:
+ E -
大学:
+
-
US
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组成电路模型的元件都是理想化的元件。
理想元件：它反映实际元件的主要电磁特性。
例
a
IR UR 关联参考方向
假设: b
I R 与 U R 的方向一致
UR IR R
假设:
a
IR UR 非关联参考方向
b
UR
与 I R 的方向相反
UR IR R
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提示
(1) 方程式U/I=R 仅适用于假设正方向一致的情况。 (2) “实际方向”是物理中规定的，而“假设 正方向” 则是 人们在进行电路分析计算时,任意假设的。
dw p dt
瓦 特 (W )
电流经电路元件从高电位流向低电位，电场力做功 。该元件吸收电能，该元件称负载。 电流经电路元件从低电位流向高电位，外力做功。 该元件发出电能，该元件称电源。
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电功率：电路元件吸收或发出电能的速率。记为P
dw p dt
因为
瓦 特 (W )
dw u dq
p=ui
所以
Wc
u 0
1 2 cudu c u 2
电容上储存的能量只与电压值有关，而与电压建 立的过程无关。
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1.4 电压源与电流源
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电源：一个元件如果其端电压或流出的电流能保持为一恒 定值，则称为电源。 电源的分类： １.对外电路提供的为 电压源 电流还是电压 电流源
２.对外电路是否能够 独立提供电能
电流的分类
大小和方向不随时间变化的电流称恒定电流。 也称直流电流。记为 I,单位：安培 A
大小和方向随时间变化的电流叫交变电流。记为 i 交变电流随时间按正弦规律变化的叫正弦电流。
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电流的方向
习惯上规定正电荷运动的方向为电流的方向。该方 向就是电流的实际方向。
但是在较复杂的直流电路中，电流的实际方向有时 难以直接判断出来。
C
q cu
q C u
dq du C dt dt
dq du i C dt dt
在电压电流为关联方向时：
当u
U (直流)
时,
所以,在稳态的直流电路中电容相当于断路。隔直作用。 47
du 0 dt
i0
电容的储能
电容是一种储能元件, 储存的电场能量为：
d u dwc pdt uidt uc dt cudu dt
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上篇
电路基础
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第一章 电路的基本概念和基本定律
§1.1 电路和电路模型
§1.2 电路中的基本物理量 §1.3 电阻、电感、电容元件
§1.4 电压源和电流源
§1.5 基尔霍夫定律
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1.1 电路和电路模型
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电路就是为了某种需要由若干电气器件按一定方式连 接起来的电流的通路。 它是一些电气元件(或电器设备)为实现能量的转换和 传输,或为了实现信息的传递和处理而连接的整体。
记住 哦
线性电阻的电阻值为常数，电阻值与通过它的电 流的大小无关。或者说电阻值与它两端的电压大小无 关。
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线性电阻的伏安特性
i(A)
R小
R大
Ru
i const
0
u(V)
线性电阻的电阻值为常数，与通过它的电流的大小无关。
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非线性电阻的伏安特性
i(A)
R=u
i ≠ const
0
u(V)
非线性电阻的电阻值不是常数，与通过它的电 流或与它两端的电压大小有关。
位点移到高电位点做功能力。
a
电 池 灯 泡
dw e dq
单位：伏特，简称伏（V）
b
电动势的实际正方向规定为由低电位端指向高电位端。
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4.电位
取电路中某点作为参考点，并将参考点的电位规 定为零。记为 或 。则任一点与参考点之间 的电压就是该点的电位。
记为：“VX”（注意：电位为单下标）。 Va 1 Vb 5A a 点电位： Va = 5V Va 1 Vb 5A
3
k 10
3
m 10
10
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欧姆定律 通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。
U R I
I U
当所选的电压和电流的参考方向 不同（非关联参考方向）时，公式会 带负号。
I I
R
U
R
U
R
U IR
注意 方向。
U IR
U IR
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用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明正
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3.电容 C i
电容由两个相互绝缘的极板组成的。 在外加电压u作用下，两个极板上聚集起 等量异号的电荷 q.
u
++ ++ +q
-- --
-q
q C
u
（单位：F, F, pF）
电容量C: 单位电压下存储的电荷
充电时，电荷q增多，电压u增大。 放电时，电荷q减少，电压u减小。
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电容上电流、电压的关系 i u
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电源与负载的判别准则
在 U、 I 参考方向选择不一致(非关联参考方向)的前 提下， a b+ I
P = -UI > 0
“吸收功率” （负载）
U
电压电流的实际方向 与参考方向一个相同 一个相反。
P = -UI 0
“发出功率” （电源）
电压电流的实际方向 都与参考方向相同或 相反。
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1.3 电阻、电感、电容元件
无源元件：无能力输出电能 理想元件
如：电阻、电感、电容
有源元件：有能力输出电能 如：电压源、电流源等
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1.2 电路中的基本物理
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1.电流 电荷有规则的定向流动形成电流。
电流的大小用电流强度来衡量。 电流强度也简称电流。用字母i表示。
电流表示单位时间内通过导体截面的电荷量。
dq i dt
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基本线路与电子
电路及电子学
1
课程特点
《电路及电子学》是大学理工科非电专业学生必修 的一门技术基础课，具有基础性和应用性。重点是培养 和训练学生认知、分析电路的能力，掌握电路和电子技 术的基本原理和实践能力，为学习后继课程和专业知识 打下良好的理论基础和实践基础，并具有将电路分析理 论和电子技术应用于本专业的一定能力。
I
b ，正方向由 a到 b
双下标表示：Iab ，表示电流正方向由 a 到 b
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2.电压: 表示电场力对电荷做功的能力的物理量
电场力把单位正电荷从a点移到b点所做的功,称 为ab两点间的电压。
a
电 池 b 灯 泡
dw uab dq
单位：伏特，简称伏（V）
电场内两点间的电压也称为两点间的电位差。