電子電工基礎(chǔ)知識(shí)

1、課程的目的和學(xué)習(xí)方法目的一獲得電的基本理論知識(shí)，為今后的學(xué)習(xí)和工程技術(shù)研究打下基礎(chǔ)。方法一掌握好物理概念（多看書）； 多做習(xí)題。第一章電路的基本概念與基本定律學(xué)習(xí)要點(diǎn)電流、電壓參考方向及功車計(jì)蘇常用電路元件的伏安待性基爾霍夫定律支路電流法與節(jié)點(diǎn)電壓法 動(dòng)疊加定理與戴維寧定理電路等效概念及其應(yīng)用分析電路過渡過程的三耍素法L1電路基本物理量為了某種需要而由電源、導(dǎo)線、開關(guān)和負(fù)載按一定方式組合起來的電流的通路稱為電路。電路的主要功能：一：進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配。 二：實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞、存儲(chǔ)和處理。電路的組成:電源：將非電能轉(zhuǎn)換成電能的裝置（干電池,蓄電池，發(fā)電機(jī)）或信號(hào)源O中間環(huán)結(jié)：把電源與負(fù)載連

2、接起來的部分 （連接導(dǎo)線,開關(guān)）負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)換成非電能的用電設(shè)備（電燈，電爐，電動(dòng)機(jī)）二.電路的作用1.電能傳輸和轉(zhuǎn)換兩換撚械 說轉(zhuǎn)能機(jī) 肉能光和 電 W勺匕匕七匕 J TIT AB AHN -1 -I I I n電燈電爐熱能冰; 能，核能I 轉(zhuǎn)電能I傳輸分配電能2.信號(hào)的傳遞和處理將語音轉(zhuǎn)換； 為電信號(hào)III揚(yáng)聲器放大器（信號(hào)源）!信號(hào)轉(zhuǎn)換、放I大、信號(hào)處理II（中間環(huán)節(jié)）I接受轉(zhuǎn)換信 號(hào)的設(shè)備（負(fù)載）電路的模型將實(shí)際元件理想化，由理想化的電路電路分析的主要任務(wù)在于解得電路物理量, 其中最基本的電路物理量就是電流、電壓和 功率6在已知電路結(jié)構(gòu)與元件參數(shù)情況下研 究電路激勵(lì)與響應(yīng)之間的關(guān)系。

3、激勵(lì)一推動(dòng)電路工作的電源的電壓或電流O 響應(yīng)一由于電源或信號(hào)源的激勵(lì)作用，在電 路中產(chǎn)生的電壓與電流。1.2電流電壓及參考方向電荷的定向移動(dòng)形成電流。電流的大小用電流強(qiáng)度表示,簡(jiǎn)稱電流。電流強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電荷量。dqdt大寫I表示直流電流 小寫i表示電流的一般符號(hào)正電荷運(yùn)動(dòng)方向規(guī)定為電流的實(shí)際方向。 電流的方向用一個(gè)箭頭表示。任意假設(shè)的電流方向稱為電流的參考方向。 電壓的實(shí)際方向規(guī)定由電位高處指向電位低處。 與電流方向的處理方法類似，參考方向 .A Ia b實(shí)際方鬲(a)/0參考方向-jIa o b義際方向(b) / /正方向選擇一致的前提下:a IU L-Jr若 P=UI0b

4、一r“吸收功率”（負(fù)載）“發(fā)出功率”（電源）若 P=UIIn 過載IvInI = IN輕載額定工作狀態(tài)電器使用時(shí)的實(shí)際值不等于額定值的原因:乩電器受外界影響如電壓波動(dòng)。b負(fù)載變化時(shí)，電流、功率通常不一定處于 額定工作狀態(tài)。開路（斷路或空載）電路特征：1 = 0U = 0 Uo=EPe = P = 0（其中：Pe =EI P = UI）開關(guān)s斷開時(shí)，外電路的電阻無窮尢電流為零, 電源的端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)E o短路r電路特征:u=o 1=0is=Ro% = AP = R0I2、P=0當(dāng)Rf 0時(shí)，Is f oo（燒毀電源）o注意：電壓源不允許短路!1=0()+u短路電流.5基爾霍夫定律電路中通過

5、同一電流的每個(gè)分支稱為支路。3條或3條以上支路的連接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。電路中任一閉合的路徑稱為回路。3個(gè)回路。圖示電路有3條 支路，2個(gè)節(jié)點(diǎn),151蘭爾霍夫電流定律（KCL）在任一瞬時(shí)，流入任一節(jié)點(diǎn)的電流之和必 定等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。工入二D出所有電流均為正。表述二在任一瞬時(shí)，通過任一節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒等于零。工z = 0可假定流入節(jié)點(diǎn)的電流為正，流出節(jié)點(diǎn) 的電流為負(fù)；也可以作相反的假定。KCL通常用于節(jié)點(diǎn)，但是對(duì)于包圍幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的閉合面也是適用的。例：列出下圖中各節(jié)點(diǎn)的KCL方程解：取流入為正 節(jié)點(diǎn)a八_，4_，6=0 節(jié)點(diǎn)b i2+i4i5=0節(jié)點(diǎn)c i3+i5+i6=d以上三式相加：+茲

6、+，3 =。152孝爾霍夫電壓定律（KVL）在任一瞬時(shí)，在任一回路上的電位升 之和等于電位降之和。工升=為降所有電壓均為正。表述二在任一瞬時(shí)，沿任一回路電壓的代數(shù)和恒等于零。工 = 0電壓參考方向與回路繞行方向一致時(shí)取正號(hào)，相反時(shí)取負(fù)號(hào)。對(duì)于電阻電路，回路中電阻上電壓降的代數(shù)和等于回路中的電壓源電壓的代數(shù) 和。工 =在運(yùn)用上式時(shí)，電流參考方向與回路 繞行方向一致時(shí)涿前取正號(hào)，相反時(shí)取負(fù) 號(hào)；電壓源電壓方向與回路繞行方向一致 時(shí)叫前取負(fù)號(hào)，相反時(shí)取正號(hào)。KVL通常用于閉合回路，但也可推 廣應(yīng)用到任一不閉合的電路上。例：列出下圖的KVL方程a。6hRiiii1Z1+Msl VJ C+）他2%ab

7、Cws3R2nrbo +O1h倫LUab + Us3 + hR3 ，2傀Us2 -M-如二016電路中電位的概念及計(jì)算電路中的電位該點(diǎn)與參考點(diǎn)（零電位點(diǎn)）之間的電壓。 參考點(diǎn)通常用“接地”符號(hào)表示，但該點(diǎn)沒有和大地相連。）參考點(diǎn)選的不同，則各點(diǎn)的電位不同。電流總是從高電位流向低電位。3K c IK b A-7V i=i|aY liK求：A點(diǎn)電位。 +6V+8V3K-7V口c 1KT- Y+8V-7V()+3K c IKIizS +6V()+8V+6V解：將原圖電路改畫成上圖所示電路。設(shè)b點(diǎn)為參考點(diǎn)：Vb=O則：VA=O設(shè)c點(diǎn)為參考點(diǎn):vc=0S斷開時(shí)：則:S閉合時(shí)：則:VAb A01Kt)8-

8、61 + 1xl = IV第二章電路分析方法2.1電阻的串聯(lián)及并聯(lián)具有相同電壓電流關(guān)系（即伏安關(guān)系,簡(jiǎn)寫為VAR）的不同電路稱為等效電路, 將某一電路用與其等效的電路替換的過程 稱為等效變換。將電路進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡刃ё?換，可以使電路的分析計(jì)算得到簡(jiǎn)化。E電阻的串聯(lián)n個(gè)電阻串聯(lián)可等效為一個(gè)電阻R = R + 人2 HH分壓公式Ruk - Rd = ufvfvK兩個(gè)電阻串聯(lián)時(shí)7?i+7?2f”+ iL+Ruxu*+%2n12.電阻的并聯(lián)”坷=10+UORuD1倫1a尺21n個(gè)電阻并聯(lián)可等效為一個(gè)電阻1111F1 + R盡尼分流公式.URlk -1Rk倫兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)Ri2.2電壓源與電流源及其等效變

9、換電路元件主要分為兩類：無源元件一電阻、電容、電感。有源元件一獨(dú)立源、受控源。獨(dú)立源主要有：電壓源和電流源。2. 2. 1電壓源定義：能夠獨(dú)立產(chǎn)生電壓的電路元件。電壓 源分為：理想電壓源和實(shí)際電壓源。1 理想電壓源(恒壓源)：R=o時(shí)的電壓源卻I %卩%伏安特性AE 特點(diǎn)：(1)理想電壓源的端電壓恒定。(2) 電源內(nèi)阻為“R=0，。(3) 電源中的電流由外電路決定。(4) 理想電壓源不能短路，不能并聯(lián)使用。2實(shí)際電壓源電壓源模型RoU = E-IRo伏安特性222電流源1 理想電流源(恒流源)：ro=qq時(shí)的電流源特點(diǎn)：(1)輸出電流恒定。(2) 理想電流源內(nèi)阻為無窮大(Ro=)。(3) 輸出

10、電壓由外電路決定。(4) 理想電流源不能開路，不能串聯(lián)使用。2實(shí)際電流源電流源模型特性越陡2.2.3電壓源與電流源的等效變換1、理想電源串聯(lián)、并聯(lián)的化簡(jiǎn)+ En電壓源串聯(lián)：E = Ej +E2 +（電壓源不能并聯(lián)）電流源并聯(lián):1 = 1+雋+ In 電流源不能串聯(lián)）等效互換公式Uab=E-IRoab = 5b則 E IR = IsR：-TR： E = IS R； |凡十注意轉(zhuǎn)換前后E與Is的方向相同LGR。b人eRo結(jié)論：1 恒流源與恒壓源串聯(lián)，恒壓源無用。2恒流源與恒壓源并聯(lián)，恒流源無用。3電阻與恒流源串聯(lián)，等效時(shí)電阻無用。4電阻與恒壓源并聯(lián)，等效時(shí)電阻無用。例：用電源模型等效變換的方法求圖

11、(a)電路 的電流右和，2。解：將原電路變換為圖(c)電路，由此可得：(a)電路(b) (a)的等效電路(c) (b)的等效電路A = z2 2 = 1 2 = 1A2.3支路電流法支路電流法是以支路電流為未知量, 直接應(yīng)用KCL和KVL,分別對(duì)節(jié)點(diǎn)和回 路列出所需的方程式，然后聯(lián)立求解出 各未知電流。一個(gè)具有方條支路、個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路， 根據(jù)KCL可列出(n-1)個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電 流方程式，根據(jù)KVL可列出方一(n1)個(gè)獨(dú) 立的回路電壓方程式。圖不電路(1) 電路的支路 數(shù)b=3,支路電流 有三個(gè)。b節(jié)點(diǎn)a(3)獨(dú)立的KVL方程數(shù)為3-(2-1)=2個(gè)?；芈稩回路II+ i3R3 = usi2 人

12、 2 + 3 人 3 = Us2(2) 節(jié)點(diǎn)數(shù)n=2, 可列出21=1個(gè)獨(dú) 立的KCL方程。M：如圖所示電路，用支路電流法求各支路電流及各元件功率。解：2個(gè)電流變量右和2, 只需列2個(gè)方程。對(duì)節(jié)點(diǎn)3列6方程:i2=2+i1對(duì)圖示回路列KVL方程:b5八+10乙=5解得：h=-lAi2=1A片0說明其實(shí)際方向與圖示方向相反。各元件的功率:5Q電阻的功率：Pi=5F=5X(1尸二5W10Q電阻的功率：p2=10i22=5 X l2=10W5V電壓源的功率：卩3=5i=5X(1)=5W 因?yàn)?A電流源與10Q電阻并聯(lián)，故其兩端的 電壓為：w=10i2=10Xl=10V,功率為：p4=2w=2X 10

13、=20W由以上的計(jì)算可知，2A電流源發(fā)出20W功率 ,其余3個(gè)元件總共吸收的功率也是20W,可見 電路功率平衡。5Q+)10V例：如圖所示電路，用支路電流法求、i 解：該電路含有一個(gè)電壓為血的受控源，在求 解含有受控源的電路時(shí)，可將受控源當(dāng)作獨(dú)立 電源處理。對(duì)節(jié)點(diǎn)a列KCL方程：巧=5+乙對(duì)圖示回路列KVL方程：5ix+i2=一4+10由以上兩式解得：ii=05Ar2=5.5A電壓:w=i2+4ix=5.5+4 X 0.5=7.5V2.4結(jié)點(diǎn)電壓法式中分母的各項(xiàng)總為正,Wab =瀘+厶R分子中各項(xiàng)的正負(fù)符號(hào)為:電壓源叫的參考方向與節(jié)點(diǎn)電壓弘ab的參考方向相同時(shí) 取正號(hào)，反之取負(fù)號(hào)蠱電流源必的參

14、考方向與節(jié)點(diǎn)電 壓叫b的參考方向相反時(shí)取 正號(hào)，反之取負(fù)號(hào)。如圖電路，根據(jù)KCL有:i 1 +2“3 s 1 +s2=設(shè)節(jié)點(diǎn)ab間電壓為, 則有：bhUs - abR因此可得:Ri%ab =UsR冷2Ri1 111F RR?R3例：用節(jié)點(diǎn)電壓法求圖示電路中節(jié)點(diǎn)a的電位始。+15V+8V6VO13QO14Qo16Q4Q13Q4Q+6Q+15V(p CD 8V d)6V圖(a)還原后的電路401586+3461111+ + 3464(a)電路6V解：血求出后，可用 歐姆定律求各支路電流。2.5疊加定理在任何由線性電阻、線性受控源及獨(dú)立源組成的電路中，每一元件的電流或電壓等于每 一個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用于電路時(shí)在該元件上所產(chǎn) 生的電流或電壓的代數(shù)和。這就是疊加定理。說明:當(dāng)某一獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)，其他獨(dú)立us 0 T短路 Is 0 T 開路例：為2Q T4V X) 20 02 AIf = - = 2A21 = 1求/R22A解：應(yīng)用疊加定理2A宀2占1A+ 1 = 2A2.6戴維寧定理對(duì)外電路來說，任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，都可以用一條含源支路即電壓源和電阻串 聯(lián)的支路來代替，其電壓源電壓等于線性有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Moc，電阻等于線性有源 二端網(wǎng)絡(luò)除源后兩端間的等效電阻人。這就是a=+()例：用戴維寧定理求圖示電路的電流/。(a)電路6QI +()24V+()24