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1、27489B,第1章 电路的基本概念和基本定律,1.1 电路组成与电路模型的概念 1.2 电流、电压及其参考方向 1.3 电路的功与功率计算 1.4 基尔霍夫定律 1.5 电阻、电感、电容 1.6 电源,27489B,1.1 电路组成与电路模型的概念,1.1.1 电路与电路组成 1.1.2 电路模型 1.1.3 网络与系统,27489B,1.1.1 电路与电路组成,简单来说，电路就是电流流通的路径，是由若干的电气设备按照一定的方式用导线连接起来，构成电流的通路，也可以称为电网络。电路是能够传输能量、转换能量或者是能够采集电信号、传递和处理电信号的有机整体。,27489B,1.1.2 电路模型,
2、图1-1 电路基本模型的图形符号,图-2 荧光灯接线图及其电路模型,27489B,1.1.2 电路模型,图-3 网络框图,27489B,1.1.3 网络与系统,图-4 电桥检测温度系统,27489B,1.1.3 网络与系统,图-5 系统的框图表示,27489B,1.2 电流、电压及其参考方向,1.2.1 变量与参数的概念和符号规定 1.2.2 电流、电压、电位 1.2.3 电流、电压的参考方向,27489B,1.2.1 变量与参数的概念和符号规定,表-1 常见变量单位符号,27489B,1.2.2 电流、电压、电位,1.电流 电荷的定向运动形成电流。 2.电位、电压与电动势 由物理学知道，电位
3、在数值上等于电场力把单位正电荷从电场中某点移到无限远处所做的功，它是一个相对量。,27489B,图-6 电路的两种画法,27489B,1.2.3 电流、电压的参考方向,1.什么是电位？与电压有什么区别和联系？参考点不同，某点的电位会不会变？ 2.为什么要引入电流、电压的参考方向？参考方向与实际方向有何区别和联系？ 3.在图-7的电路中，设US1=12V，US2=11V，R1=R2=1，如果把负载电阻RL断开，分别计算电流I1=( )A，I2=( )A。,27489B,1.2.3 电流、电压的参考方向,图-7 U、I的参考方向,27489B,1.2.3 电流、电压的参考方向,图-8 参考方向的表
4、示法,27489B,1.2.3 电流、电压的参考方向,图-9 参考方向的关联性,27489B,1.3 电路的功与功率计算,1.3.1 电路的功与功率 1.3.2 功率的计算,27489B,1.3.1 电路的功与功率,电路接通后同时进行着电能和非电能的转换，所以除了分析与计算电路中的电压和电流外，还常常需要分析与计算功率和电能。 负载消耗或吸收的电能即电场力移动电荷q所做的功。由电压电流定义，可表示为 W=q0udq=0uidt(-1) 式中，为电流通过负载的时间。,27489B,1.3.2 功率的计算,(1)充电电流和各元件的功率。 (2)当电源下降到10V时 1.在4s内供给2电阻的能量为8
5、00J，则该电阻两端的电压为。 2.按指定的电流电压参考方向及其给定值，计算图1-12各元件的功率，并说明元件是吸收功率还是发出功率。,27489B,1.3.2 功率的计算,图-10 例-1图,27489B,图-11 例-2图,27489B,图-12 思考题2图,27489B,1.4 基尔霍夫定律,1.4.1 电路基本术语的介绍 1.4.2 基尔霍夫电流定律 1.4.3 基尔霍夫电压定律 1.4.4 基尔霍夫定律的应用,27489B,1.4.1 电路基本术语的介绍,图-13 支路、节点和回路,27489B,1.4.2 基尔霍夫电流定律,1.定律内容 基尔霍夫电流定律又称为基尔霍夫第一定律(简写
6、为KCL)。 2.基尔霍夫电流定律推广到闭合面 基尔霍夫电流定律不仅适用于电路的节点，还可以推广应用到电路中任意假设的闭合面。,27489B,图-14 KCL适用于闭合面,27489B,1.4.3 基尔霍夫电压定律,1.定律内容 基尔霍夫电压定律又称为基尔霍夫第二定律(简写为KVL)。 2.基尔霍夫电压定律推广到假想回路,27489B,图-15 KVL适用于假想的回路,27489B,1.4.4 基尔霍夫定律的应用,1.支路电流法的基本思想 如图-16所示，欲求5条支路的电流并不能直接求解，因为每一条支路上的电流、电压受多方因素的制约，但是电路中的两个基本约束关系总是存在的。 2.KCL方程和K
7、VL方程的独立性 应用支路电流法列方程时自然会产生一个问题，该电路中有3个节点、6个回路，那么可列方程是否可以任选？回答是否定的。 1.图-17a所示电路中的电流IA；Uab+Ubc+Uca。 2.图-17b电路中I1=A，I2=A，a点电位Va=V。 3.图-18电路中电压UV。,27489B,1.4.4 基尔霍夫定律的应用,图-16 用支路电流法分析电路,27489B,图-17 思考题1、2图,27489B,图-18 思考题3图,27489B,1.5 电阻、电感、电容,1.5.1 电阻元件 1.5.2 电感元件 1.5.3 电容元件,27489B,1.5.1 电阻元件,图-19 线性电阻元
8、件的图形符号及端口特性,27489B,1.5.1 电阻元件,图-20 电阻元件的即时特性,27489B,1.5.2 电感元件,1.电感中物理现象的回顾 当电感线圈中的电流i发生变化时，磁通也随之变化，电流与磁通之间的方向由右手螺旋定则确定，如图-22所示。 2.电感元件的伏安关系 3.电感中的储能 电流通过电感时没有发热现象，而是将电能转换为磁场能储存起来。,27489B,1.5.2 电感元件,图-21 电感的图形符号及磁通 与电流的关系,27489B,1.电感中物理现象的回顾,图-22 磁通与感应电压,27489B,2.电感元件的伏安关系,电感上描述电压的数学模型，在电压电流取关联参考方向条
9、件下可通过式(1-15)和式(1-16)得到,27489B,3.电感中的储能,图-23 例-3图,27489B,3.电感中的储能,图-24 例-4图,27489B,1.5.3 电容元件,1)电容器上任一时刻的电流正比于当时的电压变化率，而与该时刻的电压高低无关。 2)在关联参考方向条件下电压增长即du/dt0，则电流为正而处于充电状态，此时ui0，电容器在吸收能量。 3)同样在关联参考方向条件下，电压减小即du/dt0，则电流为负而处于放电状态。 4)当du/dt=0则电容器无电流，所以在直流情况下电容器相当于开路。 (1)0t1s期间 (2)1t3s期间 (3)3t4s期间 1.一个220V
10、、40W的白炽灯，在额定工作状态下表现出多大电阻，再在室温下用万用表测量它的电阻又是多少？该如何理解线性电阻的概念？,27489B,1.5.3 电容元件,2.工程上电子线路图中的电阻器有下列一些图形符号(见图1-27)，它们各代表什么意义？ 3.在例-4中，当时间大于3s以后，电压停止了激励，为什么还一直有电流？ 4.用一个荧光灯镇流器和一个1.5V的干电池串联起来，用手分别捏住两端(手不要与导线绝缘)，将两线端接通使镇流器中有电流，然后再将连接端断开。 5.电容器与电感的储能有什么不同？电感在通电的情况下把它断开则能量一定要，表现为。 6.电容(或电感)两端的电压和通过它的电流瞬时值之间是否
11、成比例?应该是什么关系?线性与正比两词是什么概念？,27489B,1.5.3 电容元件,图-25 电容器及图形符号,27489B,图-26 例-5图,27489B,1.6 电源,1.6.1 电路的工作状态 1.6.2 电压源 1.6.3 电流源 1.6.4 受控源,27489B,1.6.1 电路的工作状态,图-28 电路的工作状态,27489B,1.6.2 电压源,图-29 电压源电路模型及端口特性曲线,27489B,1.6.3 电流源,图-30 电流源的电路模型和特性曲线,27489B,1.6.3 电流源,图-31 例-6图,27489B,图-32 4种受控电源模型,27489B,图-33 晶体三极管及其电路模型,27489B,图-34 例-7图,27489B,图-35 思考题2图,
