电路课件第一章
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电路邱关源课件PPT第1章
q I = t
电流方向
正电荷运动的方向
元件
A
i>0
B
A
元件
B
i<0
−i
对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时， 对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时，电 流的实际方向往往很难事先判断。 流的实际方向往往很难事先判断。
电路模型和电路定律
2.电压
电位ϕ 电压U 单位正电荷q 从电路中一点移至参考 时电场力做功的大小。 点（ϕ＝0）时电场力做功的大小 。 单位正电荷q 从电路中一点移至另 一点时电场力做功（W）的大小。 的大小。
t＝ -∞时，u(-∞ )＝0
1 2 Wc = Cu (t ) 2
电容吸收的能量以电场能量的形式储存在元件中
电路模型和电路定律
t1--t2 电容吸收的能量
WC = C ∫
u ( t2 )
u ( t1 )
1 2 1 2 udu = Cu (t 2 ) − Cu (t1 ) 2 2
= Wc (t2 ) −Wc (t1)
电路模型和电路定律
功率 -∞到t
t
du (t ) p = u (t )i (t ) = Cu (t ) dt
吸收的能量
t
du (ξ) dξ = C Wc = ∫ u (ξ )i (ξ )dξ = ∫ Cu(ξ) −∞ −∞ dξ
∫
u(t )
u ( −∞ )
udu
1 2 1 2 = Cu (t ) − Cu (−∞) 2 2
电路模型和电路定律
例：已知 U a = −4V ,U b = 0, 求
u1 = ?, u2 = ?
+
A
u1
−
B
电力电子技术课件 第1章 整流电路
电气工程系
1.1.2功率二极管的特性与参数
❖5) 最高允许结温TJm 结温是指管芯PN结的平均温度，用TJ表示。
T高JM平是均指温在度PN。结不致损坏的前提下所能承受的最
TJM通常在125~175C范围之内。 ❖6) 正向浪涌电流IFSM
指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个 工频周期的过电流。
输出有效电流为 I=U/Rd=139.5/10A=13.95A
晶闸管承受的最大正反向电压为
考虑到取2倍裕量，则晶闸管正反向重复峰值电压 UDRM ≥2×311V=622V，故选700V的晶闸管。
电气工程系
1.3.1单相半波可控整流电路
晶闸管的额定电流为IT（AV）（正弦半波电流平均值），它 的额定电流有效值为IT =1.57 IT（AV）。选择晶闸管电流的原 则是，它的额定电流有效值必须大于或等于实际流过晶闸管 的最大电流有效值（还要考虑2倍裕量），即
❖ 数量关系：
整流输出电压平均值
U d
1
2
a
2U2 sin td (t)
2 1 cosa U2 2
0.45U
2
1
cos 2
a
整流输出电压的有效值
U
1
2
(
a
2U2 sin t)2 d (t) U2
sin 2a a 4 2
电气工程系
1.3.1单相半波可控整流电路
❖ 数量关系：
整流输出电流的平均值Id和有效值I
螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接 且安装方便。 平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
电气工程系
1.2.1晶闸管的结构
螺栓型晶闸管
晶闸管模块
电工电子学课件_______第一章
uab
b
13
关联参考方向与非关联参考方向 对一个元件，电流参考方向和电压参考方向 可以相互独立地任意确定，但为了方便起见，常 常将其取为一致，称关联参考方向；如不一致， 称非关联参考方向。 i
a
i u
b a
+
−
u
+
b
(a)关联参考方向
(b)非关联参考方向
如果采用关联参考方向，在标注时标出一种即可。 如果采用非关联参考方向，则必须全部标注。
b （b）
三、电路中的功率
定义： 单位时间内元件吸收（消耗）或发出（释 放）的电能。 dw 数学表达式： p dt 单位：瓦特 W 方向：在电压、电流取关联参考方向下，p=ui 表 示的是该元件吸收（消耗）功率的大小。即为：
i i
w
+ u
w
+ u
p>0
18
p<0
第一章 电路的基本概念、定律与分析方法
34
第一章 电路的基本概念、定律与分析方法
实际电压源 I + − Rs Us
U Us
RL
0 理想电压源 实际电压源
U
I
电源内阻，表 示内部损耗 U = Us – IRs
Rs越小 特性曲线越平坦
当Rs = 0 时，实际电压源模型就变成电压源模型
35
第一章 电路的基本概念、定律与分析方法
2.电流源
Uab
15
第一章 电路的基本概念、定律与分析方法
Uab是否表示a端的电位高 于b端的电位？
a
Uab 元件
b
Uab只表示a、b两端电位的参考 方向为由a指向b。实际两点电 位哪点高，要看是Uab>0，还是 Uab<0。若Uab>0，则a端电位高 于b端电位。反之， b 端电位高 于a端电位。
课件-第1章 电路分析的基本概念
（1.2）
7 式中dW是电场力所作的功，单位是焦耳（J）；dq为电荷量，单 位是C）；电压U 的单位是伏特，简称伏（V）。电压也有恒定电 压和和时变电压之分，分别用符号U和 u 表示（直流量有时不 分大小写）。
图1-4 电压参考方向
电压参考方向（参考极性）的选择同样具有任意性，通常在 电路图上用“+”表示参考方向的高电位端，“-”表示参考方向 的低电位端，如图1-4所示。或用双下标表示电压的参考方向， 如uab 表示电压参考方向从a点指向b点。电压实际方向的判定 与电流的类似。
例1.2 电路如图1.12所示，各支路电流参考方向已标出， 已知 I1 = 8 A ，I2 = 3 A ，I3 = -1 A ，I5 = 2 A，求I4 。
13
解： 对于结点a ，根据KCL可得 I 1–I2 –I3 + I4 –I5 = 0 所以 I4 = -I1 + I2 + I3 + I5 = -8 + 3 +（-1）+ 2 = - 4 A I4为负值，说明I4的实际方向与参考方向相反，即I4实际流出 结点a 。
U、I间关联参考方向:今后在求电压电流时，必须事 先规定好参考方向，否则求出的值无意义。而且为了 分析方便，通常将某元件上电压电流参考方向选为一 致，即电流的参考方向由电压的“+”指向“-”，这 样选定的参考方向称为关联参考方向，简称关联方向。
电位的概念及计算： 将电路中任一点作为参考点， 把a点到参考点的电压称为a点电位，用符号Va(或Ua) 表示。电路中a、b两点间的电压与该两点电位有以 下关系： Uab = Va - Vb （1.3） 今后如未说明，通常选接地点作参考点，并且参 考点电位为零。引入电位概念后，两点间电压的实 际方向即由高电位指向低电位。
第一章-电路及基本元器件PPT课件
图1-7
.
电工电子技术基础 3、二极管的伏安特性曲线（硅管）
.
电工电子技术基础
五、半导体三极管
1、三极管的结构
图1-8
.
电工电子技术基础 2、三极管的电流放大作用 三极管工作在放大状态的条件是：发射结正偏，集电 结反偏。
.
电工电子技术基础
(1)电流分配关系：发射极电流等于基极电流和集电极电
流之和，即：
图1-9
.
电工电子技术基础
(1)输入特性 死区电压：硅管约为0.5V，锗管约为0.2V； 导通电压(发射结)：硅管约为0.7V，锗管约为0.3V。 (2)输出特性
截止区： UBE小于死区电压，IC≈ 0，UCE ≈UCC，。
饱和区：集电结正向偏置 ，UCE＜UBE， IC≈ UCC/RC 。
放大区：发射结正偏，集电结反偏 , IC≈βIB。
图1-2
.
图1-3
电工电子技术基础
三、电功率和电能
1、电功率
电流通过电路时传输或转换电能的速率称为电功率，
简称为功率，用符号p表示。
当电压与电流为关联参考方向时，功率的计算公
式为：
p dW ui dt
当电压与电流为非关联参考方向时，功率的计算
公式为：
pui
.
电工电子技术基础 2、电能 电路在一段时间内吸收的能量称为电能。在国际单 位制（SI）中，电能的单位是焦耳（J）。1J等于1W的用 电设备在1s内消耗的电能。电力工程中，电能常用“度” 作单位，它是千瓦小时（kWh）的简称，1度等于功率为 1kW的用电设备在1小时内消耗的电能。
图1-23
.
电工电子技术基础 在电子电路中，电源的一端通常是接地的，为了作
.
电工电子技术基础 3、二极管的伏安特性曲线（硅管）
.
电工电子技术基础
五、半导体三极管
1、三极管的结构
图1-8
.
电工电子技术基础 2、三极管的电流放大作用 三极管工作在放大状态的条件是：发射结正偏，集电 结反偏。
.
电工电子技术基础
(1)电流分配关系：发射极电流等于基极电流和集电极电
流之和，即：
图1-9
.
电工电子技术基础
(1)输入特性 死区电压：硅管约为0.5V，锗管约为0.2V； 导通电压(发射结)：硅管约为0.7V，锗管约为0.3V。 (2)输出特性
截止区： UBE小于死区电压，IC≈ 0，UCE ≈UCC，。
饱和区：集电结正向偏置 ，UCE＜UBE， IC≈ UCC/RC 。
放大区：发射结正偏，集电结反偏 , IC≈βIB。
图1-2
.
图1-3
电工电子技术基础
三、电功率和电能
1、电功率
电流通过电路时传输或转换电能的速率称为电功率，
简称为功率，用符号p表示。
当电压与电流为关联参考方向时，功率的计算公
式为：
p dW ui dt
当电压与电流为非关联参考方向时，功率的计算
公式为：
pui
.
电工电子技术基础 2、电能 电路在一段时间内吸收的能量称为电能。在国际单 位制（SI）中，电能的单位是焦耳（J）。1J等于1W的用 电设备在1s内消耗的电能。电力工程中，电能常用“度” 作单位，它是千瓦小时（kWh）的简称，1度等于功率为 1kW的用电设备在1小时内消耗的电能。
图1-23
.
电工电子技术基础 在电子电路中，电源的一端通常是接地的，为了作
初级电工培训基础知识资料课件
力，大约平均需要投资2000元，不到建设投资的1/3。通
过提高电能效率节约下来的电力还不需要增加煤等一次性
资源投入，更不会增加环境污染。
所以，提高电能效率与加强电力建设具有相同的重要 地位，不仅有利于缓解电力紧张局面，还能促进资源节约 型社会的建立。
电气设备的额定值及电路的工作状态
1. 电气设备的额定值
40W的电灯照明25小时。
（2）电功率
电工技术中，单位时间内电流所作的功称为电功率。 电功率用“P ”表示：
P W UIt UI tt
国际单位制：U 【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】
电功率是用来表示电流做功快慢的物理量。 用电器正常工作时的电压叫额定电压，在额定电压下的 电功率叫做额定功率。
两种电源之间的等效互换
等效互换的原则：当外接负载相同时，两种电源模
型对外部电路的电压、电流相等。
I
I
+ US_
a 内阻改并联
+
Uab
Is
=
Us R0
IS
US R0
R0
a
+
Uab
R0
_ 内阻改串联
_
b Us = Is R0
b
两种电源模型之间等效变换时，电压源的数和电流
源的数值遵循欧姆定律的数值关系，但变换过程中内
IS R0
理想电压源和实际电压源模型的区别
U
S
I
电 压
R0U
输 出＋
0
I
源
＋
端U
模 型
－US
电 压－
RL
理想电压源的外特性
U
理想电压源内阻为零，因此输出电压
恒定； 实际电压源总是存在内阻的，因此
第1章 电路的基本知识.ppt
来代替，如图1-24所示.这种实际电流源的伏安关系式为
（1-24）
图1-25为实际电流源的伏安特性曲线。其中，实际电流源 的开路电压UOC=R0′Is，短路电流ISC=IS。
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1.6 基尔霍夫定律
基尔霍夫定律(Kirchhoff's Law)是德国物理学家基尔霍 夫于1845年提出来的。基尔霍夫定律是电路中各电流、电 压都必须遵守的基本规律。基尔霍夫定律有两大定律:第一定 律，也叫电流定律(Kirchhoff's Current Law)，简写为 KCI;第二定律，也叫电压定律(Kirchhoff's Voltage Law)，简写为KVI。
线性电阻元件的图形符号如图1-9所示。在电压和电流参考
方向关联的情况下，其伏安特性曲线如图1-10所示，表达
式为
u=Ri
（1-10）
满足欧姆定律。其中，R为电阻元件，它一方面表示了这个 元件是电阻元件，另一方面也表示了该元件的参数。
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1. 3 电阻元件
线性电阻元件也可用另一个参数电导表征，电导用符号G表 示，其定义为
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1. 2 电路的主要物理量
我们规定电压降低的方向为电压的实际方向。其表示方法有 三种，如图1-3所示，且都表示电压的参考方向由A指向B。
对于任意一个元件的电流或电压参考方向可以独立设定。如 果电流和电压的参考方向相同，则称为关联参考方向，如图 1-4(a)所示;如果电流和电压的参考方向不相同，则称为非 关联参考方向，如图1-4(b)所示。
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1.5 电压源和电流源
1.5.2电流源
理想电流源是一种能给电路提供稳定电流的理想元件。理想 电流源输出的电流始终保持恒定值Is或为给定的时间函数is， 而与加在它上面的电压无关，简称电流源。实际电路元件中 的光电池，其输出电压受外电路的影响很大，但输出的电流 却近似恒定，可近似地视为电流源。常用的晶体管也可看作 输出电流受控制的电流源。电流源在电路中的图形符号如图 1-18所示，其中Is和is、为电流源的源电流，箭头表示其参 考方向。
电工学秦曾煌第七版第一章课件
P17：例1.5.2 （1-33）
例：有一额定值为5W 500Ω的绕线电阻，其额定电流 是多少？在使用时电压不得超过多大的数值？
P18：例1.5.3 （1-34）
1.5.2 电源开路
I
开关断开
特征: I=0
E
-
U0
R
Ro
-
U = U0 = E
P= 0
1. 开路处的电流等于零 2. 开路处的电压 等于电源电动势
I
++
E
-
U0
R0
-
P19：例1.5.4
（1-37）
练习： 1：试问可否将110Ｖ100W和110V40W的两只白 炽灯串联在220V的电源上使用？
2：试问将40Ω10W和200Ω20W的两只电阻串联 使用，其两端最高允许电压应多大？
3：据日常观察，电灯在深夜要比黄昏时亮一些， 为什么？
（1-39）
§1.6 基尔霍夫定律
用来描述电路中各部分电压或电流间的关系， 包括电流(KCL)和电压(KVL)两个定律。
支路：电路中每一个分支
名
每条支路流过一个电流，称为支路电流
词 结点：三个或三个以上支路的联结点
回路：电路中任一闭合路径
（1-40）
支路、结点、回路
R1
R3
+
uS1
R2
_
支路数 结点数 回路数
负载大小的概念:
负载增加指负载取用的电流和功率增加*
0
I
（1-23）
功率与功率平衡 功率的概念
aI
U
R
b
P UI
如果U I方向不一 致结果如何？
（1-24）
功率与功率平衡
例：有一额定值为5W 500Ω的绕线电阻，其额定电流 是多少？在使用时电压不得超过多大的数值？
P18：例1.5.3 （1-34）
1.5.2 电源开路
I
开关断开
特征: I=0
E
-
U0
R
Ro
-
U = U0 = E
P= 0
1. 开路处的电流等于零 2. 开路处的电压 等于电源电动势
I
++
E
-
U0
R0
-
P19：例1.5.4
（1-37）
练习： 1：试问可否将110Ｖ100W和110V40W的两只白 炽灯串联在220V的电源上使用？
2：试问将40Ω10W和200Ω20W的两只电阻串联 使用，其两端最高允许电压应多大？
3：据日常观察，电灯在深夜要比黄昏时亮一些， 为什么？
（1-39）
§1.6 基尔霍夫定律
用来描述电路中各部分电压或电流间的关系， 包括电流(KCL)和电压(KVL)两个定律。
支路：电路中每一个分支
名
每条支路流过一个电流，称为支路电流
词 结点：三个或三个以上支路的联结点
回路：电路中任一闭合路径
（1-40）
支路、结点、回路
R1
R3
+
uS1
R2
_
支路数 结点数 回路数
负载大小的概念:
负载增加指负载取用的电流和功率增加*
0
I
（1-23）
功率与功率平衡 功率的概念
aI
U
R
b
P UI
如果U I方向不一 致结果如何？
（1-24）
功率与功率平衡
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参考方向
+
U
–
假设高电位指向低电
位的方向。
参考方向
+
U
–
+ 实际方向 – – 实际方向 +
U >0
U <0
电路课件第一章
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电压参考方向的三种表示方式： (1) 用箭头表示：
U
(2)用正负极性表示
+U
(3)用双下标表示
A
UAB
电路课件第一章
B
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3.关联参考方向
元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为关 联参考方向。反之，称为非关联参考方向。
电路课件第一章
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1.1 电路和电路模型
1.实际电路
由电工设备和电气器件按预期 目的连接构成的电流的通路。
功能
a 能量的传输、分配与转换； b 信息的传递、控制与处理。
共性
建立在同一电路理论基础上。
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2. 电路模型
1 0 B A S E - T w a ll p la t e
i
i
+
u
关联参考方向
--
u
+
非关联参考方向
电路课件第一章
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例
A
i
＋
uB
电压电流参考方向如图中所标， 问：对A、B两部分电路电压电 流参考方向关联否？
－
注意
答：A电压、电流参考方向非关联； B电压、电流参考方向关联。
① 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向 ② 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (
第1章 电路模型和电路定律
本章重点
1.1 电路和电路模型
1.5 电阻元件
1.2 电流和电压的参考方向 1.6 电压源和电流源
1.3 电功率和能量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.7 受控电源
1.4 电路元件
1.8 基尔霍夫定律
电路课件第一章
首页
重点：
1. 电压、电流的参考方向 2. 电阻元件和电源元件的特性 3. 基尔霍夫定律
电路课件第一章
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参考方向
任意假定一个正电荷运动的方 向即为电流的参考方向。
i 参考方向
表明 电流(代数量)
A
B
大小
方向(正负） 电流的参考方向与实际方向的关系：
i 参考方向
i 参考方向
A
实际方向 B A
实际方向 B
i>0
i<0
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电流参考方向的两种表示：
• 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。
电位真正降低的方向。
单位 V (伏)、kV、mV、V
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例
a
已知：4C正电荷由a点均匀移动
b
至b点电场力做功8J，由b点移
动到c点电场力做功为12J，
①若以b点为参考点，求a、b、c
点的电位和电压Uab、U bc;
c ②若以c点为参考点，再求以上
解 (1) b 0
a
Wab q
电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成
注意
电能的元件。
①5种基本理想电路元件有三个特征：
（a）只有两个端子；
（b）可以用电压或电流按数学方式描述；
（c）不能被分解为其他元件。
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注意
①具有相同的主要电磁性能的实际电路部件， 在 一定条件下可用同一电路模型表示；
②同一实际电路部件在不同的应用条件下，其电路 模型可以有不同的形式。
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例 + U1 － + U6 －
1
6
I1
－
+
+
2 U2
U4 4
8 4
2V
各值。
Uab a b 2 0 2 V
Ubc b c 0 (3) 3 V
c
Wcb q
Wbc q
12 4
3 V
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解 (2) c 0
a
b
a
Wac q
8 12 4
5V
b
Wbc q
12 4
3V
Uab a b 5 3 2 V
c
Ubc b c 3 0 3 V
i 参考方向
A
B
• 用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指向B。
iAB
A
B
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2.电压的参考方向
电位 电压U
单位正电荷q 从电路中一点移至参考
点（＝0）时电场力做功的大小。
单位正电荷q 从电路中一点移至另
一点时电场力做功（W）的大小。
U
def
dW
dq
实际电压方向
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2. 电路吸收或发出功率的判断
u, i 取关联参考方向
+
P=ui 表示元件吸收的功率
u P>0 吸收正功率 (实际吸收)
i
- P<0 吸收负功率 (实际发出)
-
u, i 取非关联参考方向
P = ui 表示元件发出的功率
u P>0 发出正功率 (实际发出)
i
+
P<0 发出负功率 (实际吸收)
例 电感线圈的电路模型
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1.2 电流和电压的参考方向
电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链 、能量、电功率等。在线性电路分析中人们主要关 心的物理量是电流、电压和功率。
1.电流的参考方向
电流
带电粒子有规则的定向运动
电流强度
单位时间内通过导体横截面的电荷量
i(t)deflimΔqdq Δt Δt0 dt
结论 电路中电位参考点可任意选择；参考点
一经选定，电路中各点的电位值就唯一确定；当
选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将 改变，但任意两点间电压保持不变。
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问题 复杂电路或交变电路中，两点间电压的实
际方向往往不易判别，给实际电路问题的 分析计算带来困难。
电压(降)的参考方向
开关
灯泡
电 池
导线
电路图
Rs
RL
Us
电路模型
反映实际电路部件的主要电磁 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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5种基本的理想电路元件：
电阻元件：表示消耗电能的元件
电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件
电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件
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单位 方向
A（安培）、 kA、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A
1 A=10-6A
规定正电荷的运动方向为电流的实际方向 元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:
实际方向
A
B
实际方向
A
B
问题 对于复杂电路或电路中的电流随时间变化
时，电流的实际方向往往很难事先判断。
包括方向和符号)，在计算过程中不得任意改变
③参考方向不同时，其表达式相差一负号，但电压
、电流的实际方向不变。
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1.3 电功率和能量
1.电功率
单位时间内电场力所做的功。
p dw u dw i dq
dt
dq
dt
pdwdwdqui dt dq dt
功率的单位：W (瓦) (Watt，瓦特) 能量的单位：J (焦) (Joule，焦耳)