電子電路第1章

Chapter1電路的基本概念及基本定律1主要學(xué)習(xí)內(nèi)容電路的基本概念電路的基本元件基爾霍夫定律電壓源和電流源2Chapter1電路：由電源、導(dǎo)線、開關(guān)和負(fù)載按一定方式組合起來(lái)的電流的通路?！?.1電路的基本概念一、電路與電路模型汽車照明電路

電源：提供能量負(fù)載：消耗能量開關(guān)：控制電路工作3Chapter1

電路模型：用若干理想元件的某種組合來(lái)描述實(shí)際電路。理想元件：描述實(shí)際器件的基本物理規(guī)律的數(shù)學(xué)模型，簡(jiǎn)稱元件。實(shí)際電路

電路模型+–R理想元件4

電路組成：

電池為燈泡提供電能，稱之為電源或信號(hào)源；燈泡將電能轉(zhuǎn)換為光能和熱能，稱之為負(fù)載；開關(guān)、導(dǎo)線用來(lái)傳輸、分配電能，稱之為中間環(huán)節(jié)

電路的工作狀態(tài)：

常態(tài)：手電筒電路正常工作的狀態(tài)；

開路：開關(guān)斷開的狀態(tài)；

短路：電源電極直接用導(dǎo)線相連的狀態(tài)，可能會(huì)燒毀電源或設(shè)備。+–R5電路的主要功能：1、能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配6Chapter12、信號(hào)的傳遞、存儲(chǔ)和處理7Chapter1二、電流、電壓及參考方向1、電流（I，i）（Current）定義：電荷的定向移動(dòng)形成電流。其實(shí)際方向是指正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。(實(shí)際電流方向)數(shù)學(xué)表示式：直流(DC)交流(AC)單位：安培A;(mA

μA)電路的工作是以其中的電壓、電流、功率等物理量來(lái)描述的。8Chapter1在復(fù)雜電路中難于判斷元件中電流的實(shí)際方向，電流如何求解？UsIsRIRab電流方向ab？電流方向ba？9Chapter1iabi>0參考方向真實(shí)方向電流的參考方向——假定的電流正方向如果求出的電流值為正即i>0，說(shuō)明參考方向與實(shí)際方向一致，若i<0則說(shuō)明參考方向與實(shí)際方向相反。10Chapter12、電壓（U，u）（Voltage）電場(chǎng)失去dwab電場(chǎng)得到dwab定義：?jiǎn)挝徽姾捎蒩點(diǎn)移至b點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。數(shù)學(xué)表達(dá)式：正電荷由a移到b，若失去能量(電勢(shì)能)，則uaub，即a端為正b端為負(fù)；若得到能量，則ua<ub

。方向：由高電位指向低電位。(實(shí)際電壓方向)單位：伏特V（mVμV）11電壓的參考方向（極性）——假定的電壓正方向ua+bu>0+電壓參考方向的標(biāo)注方式：⑴用參考極性表示⑵用箭頭表示⑶用雙下標(biāo)表示+?uuabuab真實(shí)方向參考方向12Chapter1abiu+3、關(guān)聯(lián)參考方向?qū)σ粋€(gè)元件，電流參考方向和電壓參考方向可以相互獨(dú)立地任意確定，但為了方便起見(jiàn)，常常將其取為一致，稱關(guān)聯(lián)方向；如不一致，稱非關(guān)聯(lián)方向。(a)關(guān)聯(lián)方向abiu?+(b)非關(guān)聯(lián)方向如果采用關(guān)聯(lián)方向，在標(biāo)示時(shí)標(biāo)出一種即可。如果采用非關(guān)聯(lián)方向，則必須全部標(biāo)示。134電位：電路中某點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓

Ua

=Uad

Ub=Ubd

Uc=Ucd

Uab=Ua–Ub例1-1已知：I1=-1AI2=6AI3=-3A電位Ua=2VUb=-1VUc=1V求：1、I1I2I3

的實(shí)際方向和Uab

Ubd

Ucd的實(shí)際極性

2、若測(cè)量電流I1

和

Ucd的實(shí)際極性，電流表、電壓表應(yīng)如何接入電路？14Chapter1例在圖（a）電路中，Uab=–5V，問(wèn)a、b兩點(diǎn)哪點(diǎn)電位高？+?uabab（a）+?u1ab+?u2（b）在圖（b）電路中，U1=–6V，U2=4V，問(wèn)Uab＝？解：在圖（a）電路中Ua<Ub在圖（b）電路中Uab=U1–U2

=?10V15Chapter1+ui+ui三、電路中的功率定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功。在電路中為：p=uip=-ui數(shù)學(xué)表達(dá)式：wp>0p<0w單位：瓦特W方向：在電壓、電流取關(guān)聯(lián)參考方向下，p=ui

表示的是該元件“消耗”（吸收）的電功率的大小。即為：16Chapter1例1.2已知i=1A，u1=3V，u2=7V，u3=10V，求ab、bc、ca三部分電路的功率P1、P2、P3。解：（實(shí)際吸收）（實(shí)際吸收）（實(shí)際提供）功率平衡17Chapter1§1.2電路的基本元件常見(jiàn)的電路元件有電阻元件、電容元件、電感元件、電壓源、電流源。電路元件在電路中的作用或者說(shuō)它的性質(zhì)是用其端口的電壓、電流關(guān)系即伏安關(guān)系（VAR）來(lái)決定的。18一、分類ＶＡ特性：線性元件和非線性元件能量特性：無(wú)源元件和有源元件端子數(shù)目：二端元件、三端元件等

二、基本元件1、電阻元件（Resistor）（電爐子、白熾燈）電阻元件是一種消耗電能的二端元件。Chapter119Chapter1關(guān)聯(lián)方向時(shí)：

u=Ri或i=Gu功率：電路符號(hào):+?uiR非關(guān)聯(lián)方向時(shí)：u

＝?Ri線性電阻的伏安特性曲線R:電阻參數(shù)，表征阻礙電流流過(guò)的能力,單位Ω。G:電導(dǎo)參數(shù)，單位S。歐姆定律：20Chapter12、電容元件（Capacitor）（電容器）伏安關(guān)系電路符號(hào)：C為電容參數(shù)，表征電容儲(chǔ)存電荷的能力，單位：法拉(F)電容元件是一種能夠儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件。Cui+?

idu/dt。只有電容上的電壓變化時(shí)，電容兩端才有電流。在直流電路中，電容上即使有電壓，但i=0，相當(dāng)于開路，即電容具有隔直作用。21Chapter1伏安關(guān)系UC(0)為初始時(shí)刻t＝0時(shí)電容的初始電壓，反映t＝0前電容上積累的能量——電容對(duì)它的電壓具有記憶能力。電容元件中的電場(chǎng)能量電容元件儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量只和考察時(shí)刻它的端電壓數(shù)值有關(guān)。電容串并聯(lián)的等效計(jì)算22Chapter13、電感元件（Inductor）（鎮(zhèn)流器）電感元件是一種能夠貯存磁場(chǎng)能量的元件。Ψi電路符號(hào)Ψ為磁鏈?zhǔn)谴磐ㄅc匝數(shù)的乘積

L為電感參數(shù)

單位：亨利(H)Li+uL伏安關(guān)系只有電感上的電流變化時(shí)，電感兩端才有電壓。在直流電路中，電感上即使有電流通過(guò)，但u=0，相當(dāng)于短路。23Chapter1伏安關(guān)系I(0)為初始時(shí)刻t＝0時(shí)電感上的初始電流，反映t＝0前電感積累的能量——電感對(duì)它的電流具有記憶能力。電感元件中的磁場(chǎng)能量電感在某一時(shí)刻所儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量只與該時(shí)刻電流的瞬時(shí)值有關(guān)。電感串并聯(lián)的等效計(jì)算24Chapter14、電源元件（source）兩種電源：電壓源和電流源1）理想電壓源（恒壓源）IUabUs特點(diǎn)（

1）無(wú)論負(fù)載電阻如何變化，輸出電壓不變。

（2）電源中的電流由外電路決定，輸出功率可以無(wú)窮大。IUs+?abUab25Chapter1可見(jiàn)，恒壓源中的電流由外電路決定。設(shè):Us=10V當(dāng)R1

、R2

同時(shí)接入時(shí):當(dāng)R1接入時(shí):2R1IUs+?abUab2R2I=5AI=10A例1.326Chapter1實(shí)際電壓源模型:由理想電壓源串聯(lián)一個(gè)電阻組成U=Us–IRs當(dāng)Rs=0時(shí)，實(shí)際電壓源模型就變成恒壓源模型。UIRs+?UsRLIU0

Us理想電壓源實(shí)際電壓源Rs越大斜率越大電源內(nèi)阻，表示內(nèi)部損耗27Chapter1特點(diǎn)：（1）輸出電流不變，其值恒等于電流源電流Is。（2）輸出電壓由外電路決定。

2）理想電流源（恒流源)IIsabUab28Chapter1設(shè):Is=1A

R=10

時(shí)，

Uab

=10

V

R=1

時(shí)，

Uab=1

V則:可見(jiàn)，恒流源兩端電壓由外電路決定。IIsabUabR例1.429Chapter1I=Is–U

/Rs當(dāng)內(nèi)阻Rs=時(shí)，實(shí)際電流源模型就變成恒流源模型。實(shí)際電流源模型:由理想電流源并聯(lián)一個(gè)電阻組成UIRsIsRL30Chapter1例1.5（1）求圖示電路中電流源兩端的電壓。（2）當(dāng)電壓源的電壓或電阻的阻值變化時(shí)，電流源的輸出電流是否變化？電流源的電壓是否變化？1A10Ω++??10VUU=10×1?10=0解:（1）（2）不變化;變化。31Chapter1恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒流源不變量變化量

Uab=Us

（常數(shù)）Uab的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對(duì)Uab

無(wú)影響。

I=Is

（常數(shù)）I

的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對(duì)I

無(wú)影響。輸出電流I

可變-----

I

的大小、方向均由外電路決定端電壓Uab

可變-----Uab

的大小、方向均由外電路決定Us+?abIUababIUabIs32電壓源與電流源的等效互換實(shí)際電壓源、實(shí)際電流源兩種模型可以進(jìn)行等效變換。UIRsIsRLI=Is–U/Rs33Chapter1(1)“等效”是指“對(duì)外”等效（等效互換前后對(duì)外伏--安特性一致），對(duì)內(nèi)不等效。RL=時(shí)例如：Rs中不消耗能量R's中則消耗能量等效變換的注意事項(xiàng)對(duì)內(nèi)不等效U'I'R'sIsRLUIRs+?UsRL對(duì)外等效34Chapter1(2)注意轉(zhuǎn)換前后Us

與Is

的方向uiRs+?UsuiR'sIsuiRs+?UsuiR'sIs35Chapter1(3)恒壓源和恒流源不能等效互換IUs+?abUabIIsabUab(4)進(jìn)行電路計(jì)算時(shí)，恒壓源串電阻和恒流源并電阻兩者之間均可等效變換。Rs和R‘s不一定特指電源內(nèi)阻。注意：恒壓源并電阻和恒流源串電阻兩者之間不可等效變換。36注意①

變換關(guān)系數(shù)值關(guān)系方向②

等效是對(duì)外部電路等效，對(duì)內(nèi)部電路是不等效的。示例例1試求圖中電流i＝？+_+_+_37例2試求圖中電壓u＝？+_+_+_+_+_38例3試求電流i＝？+_+_+_+_+_+_+_39Chapter1§1.3基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律KCL基爾霍夫電壓定律KVL基爾霍夫定律用于描述由元件之間連接方式所形成的約束關(guān)系。40Chapter1沒(méi)有分叉且包含一個(gè)或多個(gè)元件的電路稱為支路。b3條或3條以上支路的連接點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。n任一閉合路徑稱為回路。l內(nèi)部不另含支路的回路，稱為網(wǎng)孔，又稱單回路。m結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的電路，稱為網(wǎng)絡(luò)。N一、相關(guān)概念圖示電路有

條支路，

個(gè)節(jié)點(diǎn)，

個(gè)回路，

個(gè)網(wǎng)孔。332241Chapter1二、基爾霍夫電流定律KCL任一時(shí)刻，對(duì)任一結(jié)點(diǎn)，流入結(jié)點(diǎn)的電流恒等于流出結(jié)點(diǎn)的電流。表述一基爾霍夫電流定律應(yīng)用于結(jié)點(diǎn)處。表述二任何時(shí)刻，通過(guò)任一節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒等于零。i1＝i4＋i6i5－i2－i4＝0若取流出為正在圖示電路中對(duì)于結(jié)點(diǎn)a對(duì)于結(jié)點(diǎn)b42Chapter1基爾霍夫電流定律的擴(kuò)展：結(jié)點(diǎn)

任意閉合面i1＋i2＋i3＝0U2U3U1+?RR1R+_+?RII=?I=0廣義結(jié)點(diǎn)法43應(yīng)用:將多個(gè)電流源的并聯(lián)化簡(jiǎn)成一個(gè)電流源44Chapter1三、基爾霍夫電壓定律KVL表述二：任一時(shí)刻，沿任一回路繞行一周，回路中各元件電壓的代數(shù)和恒等于零回路中支路電壓間的約束關(guān)系可用基爾霍夫電壓定律表示。表述一：在任一時(shí)刻，沿任一回路繞行一周，電壓升之和恒等于電壓降之和Us3+?++?I??+R1Us1Us2R2?+UR1UR2順時(shí)針繞行UR1?Us2+Us3+UR2?Us1=0UR1+Us3+UR2=Us2+Us145Chapter1Uab+?10V++?I??+30V8V5Ω3ΩKVL推廣：基爾霍夫電壓定律也適合開口電路。Uab＝5I+8或Uab＝10?3I+30廣義回路法46應(yīng)用:將多個(gè)電壓源的串聯(lián)化簡(jiǎn)成一個(gè)電壓源47四、注意問(wèn)題

1.KCL、KVL定律具有普遍性。

適用范圍廣，適用于由各種不同元件所構(gòu)成得電路。如直流和交流，線性和非線性電路等。

2.必須標(biāo)注參考方向。

把KCL應(yīng)用到某一結(jié)點(diǎn)時(shí)，必須指定支路電流參考方向；列寫KVL方程時(shí)，必須標(biāo)注各支路元件電壓參考方向，規(guī)定回路的繞行方向。

3.注意符號(hào)：

（1）列寫KCL方程時(shí)支路電流＋、－號(hào)的確定，一般規(guī)定流出結(jié)點(diǎn)的支路電流取+，流入?。?/p>

（2）列寫KVL方程時(shí)巡行方向及方程中元件電壓＋、－號(hào)的確定，一般