電路課件_ppt

1、電路原理霍文曉信息樓緒 論一、一、課程定位課程定位 電路原理是電子信息類各專業(yè)的一門重電路原理是電子信息類各專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。二、二、課程特點課程特點 電路分析電路分析 電網(wǎng)絡(luò)綜合與設(shè)計電網(wǎng)絡(luò)綜合與設(shè)計電路理論的基礎(chǔ)知識電路理論的基礎(chǔ)知識1.1 1.1 電路和電路模型電路和電路模型 1.2 1.2 電流和電壓的參考方向電流和電壓的參考方向 1.3 1.3 電功率和能量電功率和能量 1.4 1.4 電路元件電路元件 1.5 1.5 電阻元件電阻元件 1.6 1.6 電壓源和電流源電壓源和電流源 1.7 1.7 受控電源受控電源 1.8 1.8 基爾霍夫定律基爾霍夫定

2、律 第第1 1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律(circuit model) (circuit laws) 1. 1. 電壓、電流的參考方向電壓、電流的參考方向3. 3. 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 重點：重點：第第1 1章章 電路模型和電路定律電路模型和電路定律(circuit model) (circuit laws) 2. 2. 電路元件特性電路元件特性1.1 電路和電路模型（電路和電路模型（model) 電路電路: 為完成某種預(yù)期目的而設(shè)計為完成某種預(yù)期目的而設(shè)計、安裝安裝、運行運行, 由電路由電路部件和電路器件相互連接而成的電流通路裝置。部件和電路器件相互連接而成的電流通路裝

3、置。電路主要由電源、負載、連接導線及開關(guān)等構(gòu)成。電路主要由電源、負載、連接導線及開關(guān)等構(gòu)成。電源電源(source)：提供能量或信號，又稱激勵源或激勵。：提供能量或信號，又稱激勵源或激勵。負載負載(load)：用電設(shè)備，將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的：用電設(shè)備，將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，或?qū)π盘栠M行處理能量，或?qū)π盘栠M行處理.導線導線(line)、開關(guān)（、開關(guān)（switch)等等：將電源與負載接成通路：將電源與負載接成通路.一、一、 實際電路實際電路電路功能電路功能: 強電強電：電能量的傳輸、分配和變換：電能量的傳輸、分配和變換弱電弱電：信號處理：信號處理二、電路模型二、電路模型 (circuit

4、model)1.定義：用理想化的電路元件及其組合近似代替實際元件，定義：用理想化的電路元件及其組合近似代替實際元件，從而構(gòu)成與實際電路相對應(yīng)的模型，稱為電路模型。從而構(gòu)成與實際電路相對應(yīng)的模型，稱為電路模型。 理想電路元件理想電路元件：根據(jù)實際電路元件所具備的電磁性質(zhì)所：根據(jù)實際電路元件所具備的電磁性質(zhì)所假想的具有某種單一電磁性質(zhì)的元件，其假想的具有某種單一電磁性質(zhì)的元件，其u，i關(guān)系可用簡關(guān)系可用簡單的數(shù)學公式嚴格表示。單的數(shù)學公式嚴格表示。2.幾種基本的電路元件：幾種基本的電路元件：電阻元件電阻元件：表示消耗電能的元件：表示消耗電能的元件電感元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件：

5、表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件 電容元件電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件電源元件電源元件：表示各種將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件：表示各種將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件3.實際電路與電路模型示例實際電路與電路模型示例電路模型的建立電路模型的建立：用理想電路元件及其組合模擬實際電路元器件。：用理想電路元件及其組合模擬實際電路元器件。燈泡燈泡10BASE-T wall plate導線導線電池電池開關(guān)開關(guān)實際電路實際電路SRSUfR電路模型電路模型注意：注意：1、具有相同的主要電磁性能的實際電路部件，在一、具有相同的主要電磁性能的實際電路部件，在一定

6、條件下可用同一模型表示；定條件下可用同一模型表示；2、同一實際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其模型、同一實際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其模型可以有不同的形式可以有不同的形式例例電路中的主要物理量：電路中的主要物理量： 主要有電壓（主要有電壓（U）、電流（）、電流（I）、電荷（）、電荷（Q）、磁通）、磁通（）磁鏈（）磁鏈（ ）等。在線性電路分析中常用電流、電壓）等。在線性電路分析中常用電流、電壓、功率（、功率（P）、能量（）、能量（W）。）。1.2 電流和電壓的參考方向電流和電壓的參考方向兩種物理量：兩種物理量：矢量矢量：既有大小又有方向。如電壓、電流等。：既有大小又有方向。如電壓、電流等。標量

7、標量：有大小但沒有方向。如質(zhì)量、電荷等。：有大小但沒有方向。如質(zhì)量、電荷等。電流電流 ：電荷的定向運動形成電流。：電荷的定向運動形成電流。電流強度電流強度：單位時間內(nèi)通過導體截面的電量。：單位時間內(nèi)通過導體截面的電量。tqtqitddlim) t (0def 單位單位：A (安安) (Ampere，安培，安培)1. 電流的參考方向電流的參考方向1kA=103A1mA=10-3A1 A=10-6A電流的方向電流的方向：通常把正電荷的移動方向稱為電流的正方向。：通常把正電荷的移動方向稱為電流的正方向。元件元件(導線導線)中電流流動的實際方向只有兩種可能中電流流動的實際方向只有兩種可能: 實際方向?qū)?/p>

8、際方向 AB 實際方向?qū)嶋H方向AB問題問題復(fù)雜電路或電路中的電流隨時間變化時，電流的實際復(fù)雜電路或電路中的電流隨時間變化時，電流的實際方向往往很難事先判斷方向往往很難事先判斷參考方向參考方向：任意假定一個正電荷運動的方向即為電流：任意假定一個正電荷運動的方向即為電流 的參考方向。的參考方向。電流電流(代數(shù)量代數(shù)量)大小大小方向方向i 參考方向參考方向AB電流的參考方向與實際方向的關(guān)系：電流的參考方向與實際方向的關(guān)系：i 參考方向參考方向i 參考方向參考方向i 0i 0實際方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向AABB電流參考方向的兩種表示：電流參考方向的兩種表示： 用箭頭表示：箭頭的指向為用箭頭表示：箭

9、頭的指向為電流的參考方向。電流的參考方向。 用雙下標表示：如用雙下標表示：如 iAB , 電流的參考方向由電流的參考方向由A指向指向B。i 參考方向參考方向AB注意事項：注意事項：“參考方向參考方向”和和“實際方向?qū)嶋H方向”的區(qū)別的區(qū)別2. 電壓的參考方向電壓的參考方向電壓電壓U：單位正電荷：單位正電荷q 從電路中一點移至另一點時電場力從電路中一點移至另一點時電場力做功（做功（W）的大小。）的大小。實際電壓方向?qū)嶋H電壓方向：電位真正降低的方向：電位真正降低的方向單位單位：V (伏伏)、kV、mV、 VAB如：電場中某兩點如：電場中某兩點A、B間的電壓間的電壓(降降)UAB等于將正電荷等于將正電

10、荷q從從A點移至點移至B點電場力所做的功點電場力所做的功WAB與該點電荷與該點電荷q的比值。的比值。qWUABdefAB 電位電位 ：電路中為分析的方便，常在電路中選某一點為參：電路中為分析的方便，常在電路中選某一點為參考點，把任一點到參考點的電壓稱為該點的電位?？键c，把任一點到參考點的電壓稱為該點的電位。電位參考點電位參考點：參考點的電位為：參考點的電位為零零，又稱零電位點。，又稱零電位點。單位單位：與電壓相同，也是：與電壓相同，也是V(伏伏)。設(shè)設(shè)c點為電位參考點，則點為電位參考點，則 c=0 a=Uac， b=Ubc， d=Udcabcd例兩點間電壓與電位的關(guān)系：兩點間電壓與電位的關(guān)系：

11、abcd仍設(shè)仍設(shè)c點為電位參考點，點為電位參考點， c=0Uac = a ， Udc = dUad= Uac+Ucd =UacUdc= a d結(jié)論結(jié)論：電路中任意兩點間的電壓等于該兩點間的電位之差。：電路中任意兩點間的電壓等于該兩點間的電位之差。例例已知：已知：4C正電荷由正電荷由a點均勻移動至點均勻移動至b點點電場力做功電場力做功8J，由，由b點移動到點移動到c點電場點電場力做功為力做功為12J，(1) 若以若以b點為參考點，求點為參考點，求a、b、c點點的電位和電壓的電位和電壓Uac解解bVqWaba 248 0 b VqWqWbccbc 3412 VUbaab 202 VUcbbc )(

12、330 (1)以以b點為電位參考點點為電位參考點abcVqWaca 54128 0 c VqWbcb 3412 VUbaab 235 VUcbbc 303 (2)以以c點為電位參考點點為電位參考點例例 . abc1.5 V1.5 V已知已知 Uab=1.5 V，Ubc=1.5 V，求，求Uac。(1) 以以a點為參考點點為參考點， a=0Uab= a b b = a Uab= 1.5 VUbc= b c c = b Ubc= 1.51.5= 3 VUac= a c = 0 (3)=3 V(2) 以以b點為參考點點為參考點， b=0Uab= a b a = b +Uab= 1.5 VUbc= b

13、 c c = b Ubc= 1.5 VUac= a c = 1.5 (1.5) = 3 V結(jié)論結(jié)論：電路中電位參考點可任意選擇；當選擇不同的電：電路中電位參考點可任意選擇；當選擇不同的電位參考點時，電路中各點電位將改變，但任意兩點位參考點時，電路中各點電位將改變，但任意兩點間電壓保持不變。間電壓保持不變。問題問題復(fù)雜電路或交變電路中，兩點間電壓的實際方向往往復(fù)雜電路或交變電路中，兩點間電壓的實際方向往往不易判別，給實際電路問題的分析計算帶來困難。不易判別，給實際電路問題的分析計算帶來困難。電壓電壓(降降)的參考方向的參考方向：假設(shè)的電位降低方向假設(shè)的電位降低方向U 0參考方向參考方向U+實際方

14、向?qū)嶋H方向+實際方向?qū)嶋H方向參考方向參考方向U+U電壓電壓(降降)的參考方向與電壓實際方向的關(guān)系的參考方向與電壓實際方向的關(guān)系：電壓參考方向的三種表示方式：電壓參考方向的三種表示方式：(1) 用箭頭表示：箭頭指向為電壓（降）的參考方向用箭頭表示：箭頭指向為電壓（降）的參考方向(2) 用正負極性表示：由正極指向負極的方向為電壓用正負極性表示：由正極指向負極的方向為電壓 (降低降低)的參考方向的參考方向(3) 用雙下標表示：如用雙下標表示：如 UAB , 由由A指向指向B的方向為電壓的方向為電壓 (降降)的參考方向的參考方向UU+ABUAB實際方向?qū)嶋H方向=參考方向參考方向+“值值”結(jié)論：結(jié)論：

15、元件或支路的元件或支路的u，i通常采用相同的參考方向稱通常采用相同的參考方向稱之為之為關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向。反之，稱為。反之，稱為非關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向。+iu關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向+iu非關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向3. 關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向小結(jié)：小結(jié)：(1) 分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向。(2) 參考方向一經(jīng)選定，必須在圖中相應(yīng)位置標注參考方向一經(jīng)選定，必須在圖中相應(yīng)位置標注 (包包括方向和符號），在計算過程中不得任意改變。括方向和符號），在計算過程中不得任意改變。+Riuu = Ri+Riuu = Ri（3）參考方向不同時，其

16、表達式符號也不同，但實際參考方向不同時，其表達式符號也不同，但實際 方向不變。方向不變。1.3 電功率和能量電功率和能量電能的實質(zhì)：電能的實質(zhì)：正電荷由高電位流到低電位：正電荷在電場力作用下做功，正電荷由高電位流到低電位：正電荷在電場力作用下做功， 電能轉(zhuǎn)換成其他能量，元件吸收電能。電能轉(zhuǎn)換成其他能量，元件吸收電能。正電荷由低電位移動到高電位：正電荷在外力作用下克服電正電荷由低電位移動到高電位：正電荷在外力作用下克服電 場力做功，外界提供的能量轉(zhuǎn)換成電能，元件釋放電能。場力做功，外界提供的能量轉(zhuǎn)換成電能，元件釋放電能。一、一、 電功率：單位時間內(nèi)電場力所做的功。電功率：單位時間內(nèi)電場力所做的功

17、。uitqqwtwp dddddd功率的單位：功率的單位：W (瓦瓦) (Watt，瓦特，瓦特)能量的單位：能量的單位： J (焦焦) (Joule，焦耳，焦耳)twpdd qwudd tqidd 1. u, i 關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向P0 吸收正功率吸收正功率 (實際吸收實際吸收)P0 發(fā)出正功率發(fā)出正功率 (實際發(fā)出實際發(fā)出)P0 ，實際吸收；，實際吸收；P0 ，實際發(fā)出；，實際發(fā)出； P0 實際吸收實際吸收5、電阻元件、電阻元件電壓和電流取關(guān)聯(lián)參考方向時電壓和電流取關(guān)聯(lián)參考方向時u R i或或 i G u電阻元件的伏安特性為一條過原點的直線。電阻元件的伏安特性為一條過原點的直線。電壓和

18、電流取非關(guān)聯(lián)參考方向時電壓和電流取非關(guān)聯(lián)參考方向時u Ri 或或 i Gup吸吸 ui ( Ri)i i2 R u( u/ R) u2/ Rp吸吸 ui i2R u2 / R短路和開路的概念短路和開路的概念6、電壓源、電壓源+_i特點：特點：(a) 電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關(guān)；電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關(guān)；(b) 通過它的電流是任意的，由外電路決定。通過它的電流是任意的，由外電路決定。電壓源允許開路，不允許短路電壓源允許開路，不允許短路。p發(fā)發(fā) uS i (i , us非關(guān)聯(lián)）非關(guān)聯(lián)）電壓源既可以發(fā)出功率，也可以吸收功率電壓源既可以發(fā)出功率，也可以吸收功率。7、電流源

19、、電流源特點：特點：電流源允許短路，不允許開路電流源允許短路，不允許開路。p發(fā)發(fā) u i S (is , u非關(guān)聯(lián)）非關(guān)聯(lián)）電流源既可以發(fā)出功率，也可以吸收功率電流源既可以發(fā)出功率，也可以吸收功率。iS+_u(a) 電源電流由電源本身決定，與外電路無關(guān)；電源電流由電源本身決定，與外電路無關(guān)；(b) 電源兩端電壓電源兩端電壓是任意的，由外電路決定。是任意的，由外電路決定。8、受控源、受控源控制量可以是電壓或電流，被控制量也可以是控制量可以是電壓或電流，被控制量也可以是電壓或電流，共有四種組合。電壓或電流，共有四種組合。受控源不能單獨作用，但在電路分析時可以作受控源不能單獨作用，但在電路分析時可以作為獨立源來處理，一定要注意它的輸出（電壓或電為獨立源來處理，一定要注意它的輸出（電壓或電流）是取決于控制量的。流）是取決于控制量的。+受控電壓源受控電壓源受控電流源受控電流源9、基爾霍夫定律、基爾