第一章、電路基礎(chǔ)知識1

1、通用型集成電路運(yùn)算放大器通用型集成電路運(yùn)算放大器讀讀圖圖相相位位第1章 電路的基本概念、定律和分析方法(電路元件 電壓源 電流源 基爾霍夫定律 支路電流法等)歡迎學(xué)習(xí)歡迎學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)知識電工基礎(chǔ)知識1. 掌握電路的基本原理及分析方掌握電路的基本原理及分析方法法, 為學(xué)習(xí)電子技術(shù)打下基礎(chǔ)。為學(xué)習(xí)電子技術(shù)打下基礎(chǔ)。2. 為學(xué)生畢業(yè)后從事有關(guān)電的工為學(xué)生畢業(yè)后從事有關(guān)電的工作打下基礎(chǔ)，為自學(xué)、深造、拓作打下基礎(chǔ)，為自學(xué)、深造、拓寬和創(chuàng)新打基礎(chǔ)。寬和創(chuàng)新打基礎(chǔ)。 目目 錄錄1.1 1.1 電路的作用與組成部分電路的作用與組成部分 1.2 1.2 電路模型電路模型1.3 1.3 電壓和電流的參考方向電壓

2、和電流的參考方向1.4 1.4 歐姆定律歐姆定律1.5 1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路1.6 1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.7 1.7 電路中電位的概念及計(jì)算電路中電位的概念及計(jì)算1.1.1 1.1.1 電路的作用電路的作用 （1 1）電能的傳輸和轉(zhuǎn)換電能的傳輸和轉(zhuǎn)換 （2 2）信號的傳遞和處理信號的傳遞和處理1.1.2 1.1.2 電路的組成電路的組成 （1 1）電源電源 （2 2）負(fù)載負(fù)載 （3 3）中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)1.1 電路的作用與組成部分中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)負(fù)載負(fù)載發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)升壓升壓變壓變壓器器降壓降壓變壓變壓器器電燈電燈電動機(jī)電動機(jī)電爐電爐電力系統(tǒng)電路

3、示意圖電力系統(tǒng)電路示意圖輸電線輸電線放放大大器器話筒話筒揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器擴(kuò)音機(jī)電路示意圖擴(kuò)音機(jī)電路示意圖信號源信號源（電源）（電源）電路元件的理想化電路元件的理想化 在一定條件下突出元件主要的電磁性質(zhì)在一定條件下突出元件主要的電磁性質(zhì)，忽略其次要因素，把它近似地看作理想電，忽略其次要因素，把它近似地看作理想電路元件。路元件。為什么電路元件要理想化為什么電路元件要理想化? ? 便于對實(shí)際電路進(jìn)行分析和用數(shù)學(xué)描述便于對實(shí)際電路進(jìn)行分析和用數(shù)學(xué)描述，將實(shí)際元件理想化（或稱模型化，將實(shí)際元件理想化（或稱模型化）。）。1.2 1.2 電路模型電路模型手電筒的電路模型手電筒的電路模型UI開關(guān)開關(guān)ER0R干電池

4、干電池小燈泡小燈泡1.3 1.3 電壓和電流的參考方向電壓和電流的參考方向物理量的物理量的正方向正方向：實(shí)際正方向?qū)嶋H正方向： 物理中對電量規(guī)定的方向。物理中對電量規(guī)定的方向。假設(shè)正方向假設(shè)正方向（參考正方向）：（參考正方向）： 在分析計(jì)算時(shí)，對電量人為規(guī)定的方向。在分析計(jì)算時(shí)，對電量人為規(guī)定的方向。實(shí)際正方向?qū)嶋H正方向假設(shè)正方向假設(shè)正方向 物理量物理量單位單位實(shí)際實(shí)際方向方向電流電流 IA、kA、mA、 A正電荷移動正電荷移動的方向的方向電動勢電動勢 E V、kV、mV、 V電源驅(qū)動正電荷的電源驅(qū)動正電荷的方向方向電壓電壓 UV、kV、mV、 V電位降低的方向電位降低的方向 電流、電動勢、電

5、壓的電流、電動勢、電壓的實(shí)際方向?qū)嶋H方向物理量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法電池電池?zé)襞轃襞軺ab_+正負(fù)號正負(fù)號abUab（高電位在前，高電位在前， 低電位在后）低電位在后） 雙下標(biāo)雙下標(biāo)箭箭 頭頭Uabab電壓電壓+-IR電流電流：從高電位：從高電位 指向低電位。指向低電位。IRUabE+_abU+_電路分析中的電路分析中的假設(shè)假設(shè)正方向正方向（參考方向）（參考方向）問題的提出問題的提出：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量 的實(shí)際方向，電路如何求解？的實(shí)際方向，電路如何求解？電流方向電流方向AB？電流方向電流方向BA？U1ABRU2IR問題問題 在復(fù)雜

6、電路中難于判斷元件中物理量的在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量的 實(shí)際方向，如何解決？實(shí)際方向，如何解決？(1) (1) 在解題前任選某一個(gè)方向?yàn)閰⒖挤较颍ɑ蚍Q正在解題前任選某一個(gè)方向?yàn)閰⒖挤较颍ɑ蚍Q正 方向）；方向）； (3) (3) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向：根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向： 若計(jì)算結(jié)果為正，則實(shí)際方向與參考方向一致；若計(jì)算結(jié)果為正，則實(shí)際方向與參考方向一致； 若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則實(shí)際方向與參考方向相反。若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則實(shí)際方向與參考方向相反。(2) (2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān)根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān) 系的代數(shù)表達(dá)式；系的代數(shù)表達(dá)式；解決方法解

7、決方法歐姆定律：歐姆定律：流過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比。流過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比。RIUUIURI（a）UIURI（b）UIURI（c）1.4 1.4 歐歐 姆姆 定定 律律伏安特性伏安特性線性電阻伏安特性線性電阻伏安特性非線性電阻伏安特性非線性電阻伏安特性當(dāng)電壓和電流的參考方向當(dāng)電壓和電流的參考方向一致一致時(shí)時(shí) U=RIU=RI當(dāng)電壓和電流的參考方向當(dāng)電壓和電流的參考方向相反相反時(shí)時(shí) U=U=RIRI注意注意: :I IUI IU1.5.1 1.5.1 電源有載工作電源有載工作開關(guān)開關(guān)閉合閉合ER0+U-RIabdc有載有載開關(guān)開關(guān)斷開斷開開路開路cdcd短接短接短路短路

8、1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路1 1電壓和電流電壓和電流由由歐姆定律歐姆定律可列上圖的電流可列上圖的電流RREI0負(fù)載電阻兩端電壓負(fù)載電阻兩端電壓RIU IREU0UEOI電源的外特性曲線電源的外特性曲線當(dāng)當(dāng)R R0 0R R時(shí)時(shí)EU 由上兩式得由上兩式得2.2.功率與功率平衡功率與功率平衡 IUP功率功率 設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為 U U , ,流入此部分流入此部分電路的電流為電路的電流為 I I， 則這部分電路消耗的功率為則這部分電路消耗的功率為: :功率平衡：功率平衡：由由UER0I得得 UIEIR0I2PPE P電源輸出電源輸出的功率的

9、功率電源內(nèi)阻上電源內(nèi)阻上損耗功率損耗功率電源產(chǎn)生電源產(chǎn)生的功率的功率W W為瓦為瓦 特特 KWKW為千瓦為千瓦3. 3. 電源與負(fù)載的判別電源與負(fù)載的判別分析電路時(shí)，分析電路時(shí)，如何判別哪個(gè)元件是電源？哪個(gè)是負(fù)載？如何判別哪個(gè)元件是電源？哪個(gè)是負(fù)載？U和和I 的參考方向與實(shí)際方向的參考方向與實(shí)際方向一致一致U和和I的實(shí)際方向的實(shí)際方向相反相反，電，電流從端流從端流出流出，發(fā)出發(fā)出功率功率電源電源負(fù)載負(fù)載U和和I的實(shí)際方向的實(shí)際方向相同相同，電，電流從端流從端流入流入，吸收吸收功率功率I IU Ua ab b+ +- -I IR RU Ua ab bI IR RU Ua ab b當(dāng)當(dāng)或當(dāng)或當(dāng)U和

10、和I兩者的兩者的參考方向參考方向選得選得一致一致電源電源 PUI0 負(fù)載負(fù)載 PUI0 電源電源 PUI0 負(fù)載負(fù)載 PUI0U和和I兩者的兩者的參考方向參考方向選得選得相反相反4 4額定值與實(shí)際值額定值與實(shí)際值額定值額定值是制造廠商為了使產(chǎn)品能在給定的條件下是制造廠商為了使產(chǎn)品能在給定的條件下 正常運(yùn)行而規(guī)定的正常允許值正常運(yùn)行而規(guī)定的正常允許值注注在使用電氣設(shè)備或元件時(shí)，電壓、電流、功率在使用電氣設(shè)備或元件時(shí)，電壓、電流、功率的實(shí)際值不一定等于它們的額定值的實(shí)際值不一定等于它們的額定值1.5.2 1.5.2 電源開路電源開路ER0+U-RIabdc特征特征：I0 UU0E P01.5.3

11、1.5.3 電源短路電源短路特征特征：U0 IISER0 PEPR0I2 P01.6 1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律I I3 3E E4 4E E3 3_ _+ +R R3 3R R6 6+ +R R4 4R R5 5R R1 1R R2 2a ab bc cd dI I1 1I I2 2I I5 5I I6 6I I4 4- -_EG1R2R3R4R1I2I3II4IGI521RR103R54RVE12， 在右圖所示的橋式電路中，中間是一檢流計(jì)，其電阻 為 ， 試求檢流計(jì)中的電流 。 GI10GR例題例題 解上面的六個(gè)方程得到 的值GIAIG1260 用來描述電路中各部分電壓或各部分電流的

12、關(guān)用來描述電路中各部分電壓或各部分電流的關(guān)系系, ,包括基爾霍夫電流和基爾霍夫電壓兩個(gè)定律。包括基爾霍夫電流和基爾霍夫電壓兩個(gè)定律。結(jié)點(diǎn)：結(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路相聯(lián)接點(diǎn)三條或三條以上支路相聯(lián)接點(diǎn)支路：支路：電路中每一個(gè)分支電路中每一個(gè)分支回路：回路：電路中一條或多條支路所組成的閉合電路電路中一條或多條支路所組成的閉合電路注注基爾霍夫基爾霍夫電流電流定律應(yīng)用于定律應(yīng)用于結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)基爾霍夫基爾霍夫電壓電壓定律應(yīng)用于定律應(yīng)用于回路回路1.6 1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律支路：支路：ab、ad、 . . （共（共6 6條）條）回路：回路：abda、 bcdb、 . . （共（共7 7個(gè)）個(gè)） 結(jié)點(diǎn)

13、：結(jié)點(diǎn)：a、 b、 . . ( (共共4 4個(gè)）個(gè)）I I3 3E E4 4E E3 3_ _+ +R R3 3R R6 6+ +R R4 4R R5 5R R1 1R R2 2a ab bc cd dI I1 1I I2 2I I5 5I I6 6I I4 4- -1.6.1 1.6.1 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律E1I1E2U2I2I3R2R1R3abcd如圖如圖 I1I2I3 或或 I1I2I30 0 即即 I I0 0在任一瞬時(shí)，在任一瞬時(shí)，流向流向某一結(jié)點(diǎn)的某一結(jié)點(diǎn)的電流之和電流之和應(yīng)該等于應(yīng)該等于流出流出該結(jié)點(diǎn)該結(jié)點(diǎn)的電流之和。即在任一瞬時(shí)，一個(gè)結(jié)點(diǎn)上電流的電流之和。即在任一

14、瞬時(shí)，一個(gè)結(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和恒等于的代數(shù)和恒等于零。零。解解I I1 1I I2 2I I3 3I I4 4由由基爾霍夫基爾霍夫電流定律電流定律可列出可列出I1I2I3I402 2（3 3）（）（2 2）I I4 40 0可得可得 I43A已知：如圖所示，已知：如圖所示，I12A，I23A，I32A，試求試求I4。例題例題1.11.11.6.2 1.6.2 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律從回路中任意一點(diǎn)出發(fā)，沿順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向從回路中任意一點(diǎn)出發(fā)，沿順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向循行一周，則在這個(gè)方向上的電位升之和等于電位降循行一周，則在這個(gè)方向上的電位升之和等于電位降之和之和. . 或電壓的

15、代數(shù)和為或電壓的代數(shù)和為 0。E1I1E2U2I2R2R1abcdU1+-U3U4U1U4U2U3U1 1U2 2U3 3U4 40 0即即 U0 0上式可改寫為上式可改寫為 E1E2R1I1R2I20 或或 E1E2R1I1R1I1 即即 E （RI）在電阻電路中，在任一回路循行方向上，回路在電阻電路中，在任一回路循行方向上，回路中電動勢的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和中電動勢的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和 在這里電動勢的參考方向與所選回路循行方在這里電動勢的參考方向與所選回路循行方向相反者，取正號，一致者則取負(fù)號。向相反者，取正號，一致者則取負(fù)號。 電壓與回路循行方向一致者，取正號，反之

16、電壓與回路循行方向一致者，取正號，反之則取負(fù)號。則取負(fù)號。注注基爾霍夫電壓定律的基爾霍夫電壓定律的推廣推廣：可應(yīng)用于回路的部分電路可應(yīng)用于回路的部分電路+-ABC-UABUAUBER+-+-UI UUAUBUAB或或 UABUAUBEURI0或或 UERI注注列方程時(shí)，列方程時(shí)，要先在電路圖上標(biāo)出電流、電壓或要先在電路圖上標(biāo)出電流、電壓或電動勢的參考方向。電動勢的參考方向。+-ACBD+-UABUBCUCDUDAUCA解解由由基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律可得可得（1 1）UAB UBC UCD UDA=0 即即 UCD2V（2 2）UABUBCUCA0 即即 UCACA1V1V已知：下圖為

17、一閉合電路，各支路的元件是任意已知：下圖為一閉合電路，各支路的元件是任意的，但知的，但知UAB5V，UBC4V，UDA3V試求：（試求：（1 1）UCD：（：（2 2）UCA。例題例題1.21.2解解應(yīng)用基爾霍夫電壓定律應(yīng)用基爾霍夫電壓定律列出列出 EB BRB BI2 2UBEBE0 0得得 I2 20.315mA0.315mAEBRBI2R1I1US0得得 I10.57mA應(yīng)用應(yīng)用基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律列出列出 I2I1IB0 得得 IB B0.255mA0.255mA如圖：如圖：RB B20K20K ， R1 110K10K ，EB B6V6VUS S6V6V，UBEBE0.3

18、V0.3V 試求電流試求電流IB ，I2 2及及I1 1。例題例題1.31.3UsI1IBRBI2EBUBE+-R R1 1E1=140V4A6A520abcdE2 9 0V10A Uab61060VUca20480VUda5630VUcb140VUdb90VE1=140V4A6A520abcdE2 9 0V10A VbVaUba Vb60VVcVaUca Vc80VVdVaUda Vd30V1.7 1.7 電路中電位的概念及計(jì)算電路中電位的概念及計(jì)算ceRbRCVCCb+ +_ _+ +_ _VBBCb2+TvivoCb1+vivoCb1VCCCb2+ +_ _+ +_ _RbRC12V300K4K=40E1=140V4A6A520abcdE290V10A Va=Uab=60VVc=Ucb=140VVd=Udb=90V結(jié)論：結(jié)論：（1 1）電路中某一點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)與參考點(diǎn)電路中某一點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)與參考點(diǎn) （電位為零）之間的電壓（電位為零）之間的電壓 （2 2）參考點(diǎn)選得不同，電路中各點(diǎn)的電位值隨著）參考點(diǎn)選得不同，電路中各點(diǎn)的電位值隨著 改變，但是任意兩點(diǎn)間的電位差是不變的改變，但是任意兩點(diǎn)間的電位差是不變的。各點(diǎn)電位的高低是各點(diǎn)電位的高低是相對相對的，而兩點(diǎn)間電位的的，而兩點(diǎn)間電位的差值是差值是絕對