电路的基本概念与基本定律

《电路的基本概念与基本定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路的基本概念与基本定律（102页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电路与模拟电子技术-计算机类2016级关于本课程： 为什么学该门课，难度多大 有什么要求 应该怎样学 科代表:照片名册 自我介绍： Name:蓝章礼 Tel:13883835998 Email:L五、主要参考书电路分析习题精解电路分析习题精解 李瀚荪李瀚荪电路分析电路分析基础（第基础（第3 3版，第版，第4 4版）版） 李瀚荪李瀚荪 电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术( (第二版第二版) ) 殷瑞祥殷瑞祥模拟电子技术基础模拟电子技术基础 华成英华成英第第1 1章章 电路的基本概念及电路元件电路的基本概念及电路元件1.5 电路的工作状态与元件额定值1.2 电路模型1.1 电路组成与功能1.4

2、基本电路元件模型1.3 电路的基本物理量1.6 基尔霍夫定律u 电压、电流的参考方向本章重点u 基本电路元件R、L、C的伏安特性u 基尔霍夫定律u 电压源、电流源的特性1.1 1.1 电路组成与功能电路组成与功能电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。 手电筒的实体电路计算机网卡电路电池开关导线灯泡1、电路的组成发电机升压 变压器降压 变压器电灯 电动机 电炉输电线电源: 提供 电能的装置中间环节：传递、分 配和控制电能的作用电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。负载: 取用 电能的装置2、电路的功能话筒扬声器放大器

3、发电机升压 变压器降压 变压器电灯 电动机 电炉输电线（1）实现电能的传送、分配和转换（2）实现电信号的传递和处理1.2 1.2 电路模型电路模型SUSRo RLU手电筒的实体电路在电路分析中，为了方便于对实际电气装置的分析研究，通常在一定条件下需要对实际电路采用模型化处 理，即用抽象的理想电路元件及其组合近似地代替实际 的器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。手电筒的电路模型负 载中间环节电池开关导线灯泡电源电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨论激励与响应的关系。今后分析的都是指电路模型，简称电路(集总参 数电路)。在电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号表示。 SUSRo R

4、LU理想电路元件分有有源和无源两大类RISUSC无源二端元件有源二端元件电阻元件只具耗能 的电特性电容元件只具有储 存电能的 电特性理想电压源输出电压恒定， 输出电流由它和 负载共同决定理想电流源输出电流恒定， 两端电压由它和 负载共同决定电感元件只具有储 存磁能的 电特性L如果表征元件端子特性的数学关系式是线性关系，该元件称为线性元件，否则称为非线性元件。在实际应用中，电路基本物理量的单位常使用国 际单位制（SI）的主单位。但有时感到这些单位太 大或太小，不大方便，因此常在这些单位前面加上 词头，用来表示这些单位乘以10n后所得到的辅助单 位。因素 101210910610310310610

5、91012符号pnmkMGT读法皮纳微毫千兆吉太1.3.1 电流1.3 1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量电流的大小用电流强度表示：单位时间内通过导体横截面的电荷量1、电流的形成：电荷的定向运动形成电流。安培（A）电流的实际方向：规定为正电荷移动的方向。表达式为：电流的单位：mA、 A、nA2、电流的参考方向参考方向：任意选定的一个方向作为电流的参考方向。i0 表示电流的参考方向与实际方向相同i0 表示电流的参考方向与实际方向相反i参考方向10V10I110V10I2I1 = 1AI2 = 1A电流参考方向的两种表示：3、为什么要引入参考方向 ？ ？（a）复杂电路的某些支路事先无法确定实

6、际方向。 用双下标表示用箭头表示IIABAB注意：1、无参考方向，电流的正负无意义。2、参考方向一旦选定，中途不得更改。（b）电流是交变的当电流实际方向与参考方向相同当电流实际方向与参考方向相反iotT/2Ti1.3.2 电压、电位和电动势1、电压的定义单位：伏特（V）单位换算：1V103kV103mV电场中某两点A , B间的电压（降）UAB 等于将 单位正电荷q从A点移至B点电场力所做的功 WAB，即2、电压（降）的参考方向U 0U 0U110VU210V实际方向实际方向（参考方向）U （参考方向）U U110V10U210V103、电压参考方向的三种表示方式（2）用箭头表示：箭头指向为电

7、压的参考方向（3）用双下标表示：如 UAB , 由A指向B的方向为电压的参考方向。（1）用正负极性表示：由正极指向负极的方向为电压的参考方向ABUABUU4、关联参考方向关联参考方向：电流 i 从“”极性端流入，从“”极性端流出非关联参考方向：电流 i 从“”极性端流入，从“”极性端流出ui ab关联参考方向ui ab非关联参考方向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？A电压、电流参考方向非关联；iu BAB电压、电流参考方向关联。注意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（包括 方向和符号），在计算过程中不

8、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。5、电位在电路中任选一个点O作参考点（零电位点）， 则 电路中一点A到O点的电压UAO称为A点的电位，记为VA ，单位：伏特（V）。电路的参考点可以任意选取设c点为电位参考点，则 Vc= 0电压也称为电位差：电路中a、b之间的电压就是a点 电位与b点电位之差。abcd1.3.3 功率和能量pabiu 功率：单位时间内电场力所做的功。功率的单位名称：瓦（特） 符号（W）能量的单位名称：焦（耳) 符号（J）u、i关联参考方向u、i非关联参考方向与元件的类型、性 质无关表示元件吸收的功率u、i关联参考方向u、i非关联参

9、考方向Rpabiu单个电阻 RLC串联电阻与电压源串联LCRabuipUSRuabippabiu元件吸收（或消耗）能量（负载）元件释放（或提供）能量（电源）p 0p 0功率守恒t0 到 t 吸收收的电能1度1千瓦小时pabiu对一完整的电路，满足：发出的功率吸收的功率功功 率率 的的 计计 算算P0 ，说明元件实际发出功率5W。例 U 5V， I 1A（1） u、i取关联参考方向（2） u、i取非关联参考方向例 U 5V， I 1AP0 ，说明元件实际吸收功率5W。元 件IU元 件IU如图电路，已知 i =1A，u1=3V，u2=7V， u3=10V，求ab、bc、ca 三部分电路吸收的功率

10、P1，P2，P3。吸收吸收释放能量守恒iabcu1 u3 u2 右图电路，若已知元件吸收功率为20W，电压 U=5V，求电流 I 。由图可知UI为关联参考方向，因此:右图电路，若已知元件中电流为I=100A，电压 U=10V，求电功率P，并说明元件是电源还是负载。由图可知UI为非关联参考方向，因此:元件吸收正功率，说明元件是负载。元件UI元件UI1.4 1.4 基本电路元件模型基本电路元件模型1.4.1 电阻元件R单位：欧姆（ ）G单位：西门子（S）R：可用电导G表示 表示电阻元件 表示电阻大小R1、符号G线性电阻元件的伏安特性为一条过原点的直线线性电阻ouiiu非线性电阻2、欧姆定律线性电阻

11、R是一个与电压和电流无关的常数。iuo所有tRi u（1） 电压与电流取关联参考方向iRu（2） 电压与电流取非关联参考方向iRu3、功率和能量耗 能 元 件iRuiRu功率：能量： 从t0 到 t 电阻消耗的能量：4、开路与短路当 R = (G = 0)，视其为开路。i = 0，u由外电路决定当 R = 0 (G = )，视其为短路。u = 0，i由外电路决定 uio短路iRuui开路o色环电阻热敏电阻热敏电阻是对温度敏感的电阻器。特点是其阻值随温度的变化而变化，主要用途是进行温度检测。RT光敏电阻光敏电阻器是对光线敏感的电阻器，其阻值与入射光线的强弱成反比。主要用途是进行光的检测。压敏电阻

12、压敏电阻是对电压敏感的电阻器，当外加电压达到临界值时，阻值急剧减小。主要用途是过压保护和抑制浪涌电流。RVU电位器 颜颜色第一段第二段倍乘数允许许偏差黑00100棕11101红红22102橙33103黄44104绿绿55105蓝蓝66106紫77107灰88108白99109金1015银银10210本色2012101120颜颜色第一段第二段第三段倍乘数允许许偏差黑000100棕1111011红红2221022橙333103黄444104绿绿5551050.5蓝蓝6661060.25紫7771070.1灰888108白999109金1015银银102本色150103150k1.4.2 电容元件1

13、、电容：是一种储存电场能量的元件。对线性电容，有：电电容C的单单位：法拉（F）。常用F，nF，pF等表示。C 称为电容器的电容Cqqui0qu线线性电电容C非线线性电电容0quC电容器的符号无极性电容C有极性电容CCUR（电解电容）可变电容C电容22105 pF10105 pF10102 pF无极性电容C铝电解电容器 负极性标记长引脚为正极性有极性电容C钽电容器 2、线性电容的电压与电流的关系非关联联参考方向 ：Cuiqq（关联联参考方向 ） i 的大小取决于 u 的变化率，与 u 的大小无关；当 u 为常量时， i =0 。电容在直流电路中相当于开路，流过的电流为0。电容元件具有隔直流通交流

14、的特点。位移电流电电流是以位移电流的形式通过过的。如果有交变电压变电压 加在电电容器两极板上，由于 电场电场 的交变变，在接有电电容器的电电路中导导体各横截 面的电电量也随时间变时间变 化，电电路中将会形成电电流， 这这种电电流称为为位移电电流。Cuiqq在某一时刻 t ，电容电压的数值并不取决于 该时刻的电流值，而是取决于从到 t 所有时 刻的电流值。电容电压有“记忆”电流的作用，电 容是 “记忆”元件，又称惯性元件。Cuiqq电电容贮贮能与电压电压 平方成正比，而与电电流无关， 电电容电压电压 不能跃变实质跃变实质 上是能量不能跃变跃变 的反映 。3、功率4、电容的贮能p0 吸收功率关联联

15、参考方向p0 放出功率5、电容元件的串、并联（1）串联（2）并联CnicnC1C2uc1uc2ucniab ucic1ic2 C1C2Cnuc1uc2ucniabCuciab Ciab uc1.4.3 电感元件N匝iL当磁通与电流 i参考方向之间符合右手螺旋关系时，磁力链与电流 的关系为：电感：是一种储存磁场能量元件。L 是单位电流所产生的磁通数（韦伯/安培）单位：H（亨利）通常用mH、 HLui电路符号特性曲线0 i线线性电电感非线线性电电感0i所有tLui环型电感棒型电感色环电感1、线性电感的电压与电流的关系非关联联参考方向：（关联联参考方向）u的大小取决于 i 的变化率，与 i 的大小无关；当 i 为常量时， u =0 。电感在直流电路中相当于短路，两端电压为0。关联联参考方向Lui电感上电流取决于从 到 t 所有时刻的电压值 。电感电流有“记忆”电压的作用，电感是“记忆”元件。Lui电电感贮贮能与电电流平方成正比，而与电压电压 无关， 电电感电电流不能跃变实质跃变实质 上是能量不能