電路理論3-2課件

1、電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)電功率是指單位時間內(nèi)元件電功率是指單位時間內(nèi)元件( (一段電路）所吸收或發(fā)出的電能。一段電路）所吸收或發(fā)出的電能。abui+-uip 直流情況：直流情況：UIP 電功率單位：瓦特（電功率單位：瓦特（W W）電能單位：焦耳（電能單位：焦耳（J J）James Watt(1736-1819)瓦特瓦特James Prescort Joule (1818-1889)焦耳焦耳電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)abui+-abui+-uip p0p0pp0p0p在閉合電路中，根據(jù)能量守衡關(guān)系：在閉合電路中，根據(jù)能量守衡關(guān)系：P（吸收）（吸收）= P（發(fā)出）（發(fā)出）功率平衡問題功率平衡問題1324電路基礎(chǔ)電路

2、基礎(chǔ)u = -5V，i = 2A，元件吸，元件吸收的功率收的功率 p =u = 5V，i = -2A，元件吸，元件吸收的功率收的功率 p =abui+-abui+-圖中圖中u與與i是關(guān)聯(lián)參考方向，則是關(guān)聯(lián)參考方向，則5 ( 2)10W0Pui 該元件發(fā)出功率，是電源。該元件發(fā)出功率，是電源。圖中圖中u與與i是非關(guān)聯(lián)參考方向，則是非關(guān)聯(lián)參考方向，則( 5)210W0Pui 該元件吸收功率，是負(fù)載。該元件吸收功率，是負(fù)載。小結(jié)：小結(jié)：若電流的若電流的實際方向?qū)嶋H方向從元件的正極從元件的正極流出流出，該元件該元件發(fā)出發(fā)出功率，起功率，起電源電源作用。作用。若電流的若電流的實際方向?qū)嶋H方向從元件的正極

3、從元件的正極流入流入， 該元件該元件吸收吸收功率，起功率，起負(fù)載負(fù)載作用作用。電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)（1）求兩個電源的電壓求兩個電源的電壓US1和和US2; ; （2）并說明功率的平衡并說明功率的平衡 。例例解：解：US1+-I5AUab=220Vab+-R01US2+-R020.60.6（1）求電壓求電壓US1; ;據(jù)含源支路歐姆定律，得據(jù)含源支路歐姆定律，得V22356 . 0220011 IrUUabS電流的電流的實際方向?qū)嶋H方向從端從端流出流出: US1發(fā)出功率是發(fā)出功率是電源電源，對電路，對電路供供電電。求電壓求電壓US2; ;據(jù)含源支路歐姆定律，得據(jù)含源支路歐姆定律，得V21756 .

4、0220 022022 IrUUIrUUabSSab電流的電流的實際方向?qū)嶋H方向從端從端流入流入: US2吸收功率吸收功率 是是負(fù)載負(fù)載，該電源該電源充充電。電。(2)說明功率的平衡說明功率的平衡W1115522311 IUPSS電源電源1 發(fā)出的功率發(fā)出的功率:電源電源2 吸收的功率吸收的功率:W1115W15W15W1085 W1085521722 IUPSS電阻電阻R01 吸收的功率吸收的功率:W1556 . 0220101 IRPR電阻電阻R02 吸收的功率吸收的功率:W1556 . 0220202 IRPRP（吸收）（吸收）= P（發(fā)出）（發(fā)出）電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)電路的基本物理量電路的

5、基本物理量電流、電壓、電位、電動勢電流、電壓、電位、電動勢電壓電壓 -電場力將單位正電荷（電場力將單位正電荷（1C）從）從A點移至點移至B 點點所做的功所做的功(1J)即為即為a b兩點之間的電壓兩點之間的電壓(1V)。）伏伏特特（）庫庫侖侖（）焦焦耳耳（V CJQWUab 電位電位 -電路中某點的電位就是該點到電路參考點之間電路中某點的電位就是該點到電路參考點之間的電壓。記作的電壓。記作Va, 參考點一般為零電位點。則參考點一般為零電位點。則伏特伏特）（ V aoaUV ab參考點參考點（參考電位）（參考電位） R 2 I=5AUab=10VV10 aVV 0 bV接地接地零電位零電位電位的

6、特點：電位的特點：電位值是相對的，參考點選得不同，電位值是相對的，參考點選得不同，電路中其它各點的電位也將隨之改變；電路中其它各點的電位也將隨之改變；電位電位為為單下標(biāo)單下標(biāo)標(biāo)記。標(biāo)記。電壓的特點：電壓的特點：電路中兩點間的電壓值是固定的，不電路中兩點間的電壓值是固定的，不會因參考點的不同而改變。會因參考點的不同而改變。 電壓需要標(biāo)下標(biāo)時，標(biāo)電壓需要標(biāo)下標(biāo)時，標(biāo)雙下標(biāo)雙下標(biāo)。注意：注意：電位和電壓的區(qū)別。電位和電壓的區(qū)別。電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)ab1 5A a 點電位：點電位：V505 babaVUVab1 5A b 點電位：點電位：V5) 05 ()( aabbVUVaoaUVV 0abbaUVV

7、 或或電位在電路中的表示法電位在電路中的表示法US1+_US2+_R1R2R3R1R2R3-US2+US1R1R2+15V-15V 參考電位在哪里參考電位在哪里？R1R215V+-15V+-電路中各點電位的計算電路中各點電位的計算電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)一一 問：問： 當(dāng)當(dāng)Uab 5V 時，時，a,b兩點的實際電位哪點高？兩點的實際電位哪點高？解：解：5V baabUUU（結(jié)果為（結(jié)果為負(fù)負(fù), 表示參考方向與實際方向表示參考方向與實際方向相反相反）ab5V abbaUUU實際方向：實際方向：答：答：b點電位高于點電位高于a點電位。點電位。5V5V)( abbaUU二二 問：問： 當(dāng)當(dāng)U16V， U24

8、V時，時，Uab ？V 三問：三問： Uab是否表示，是否表示，a 端電位一定高于端電位一定高于b 端電位？端電位？否！否！ab+-1U2Uc解：解：6V 1 UUac4V 2 UUUbccb cbacabUUU cbacabUUU V01) 4() 6( 電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)解：解：例例 已知已知 US1 =5V， US2 =20V， US3 =30V， US4 =15V， US5 =60V， R1 =7， R2 =20， R3 =15，求，求a, b, c, d, e各點電位以及各支路各點電位以及各支路電流電流I1，I2，I3 。據(jù)電位的概念，據(jù)電位的概念， 有有V51 SaUVV255202

9、 aSbVUVV154 ScUVV45)15(303 cSdVUVV10560455 SdeUVV各支路電流為各支路電流為A107)45(25111 RVVRUIdbbdA120)15(5222RVVRUIcaacA7150105303 RVVIeUS3R3aR1R2I2I1I3+US1US5-+US4-+US2-+-+dcbe電路中各點電位的計算電路中各點電位的計算電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)1.4 注意：注意：用歐姆定律列方程時，一定要在圖中標(biāo)明用歐姆定律列方程時，一定要在圖中標(biāo)明參考方向參考方向。Riu Riu u和和i 參考方向參考方向相同相同（關(guān)聯(lián)方向（關(guān)聯(lián)方向) u 和和i 參考方向參考方向相

10、反相反 (非關(guān)聯(lián)方向）非關(guān)聯(lián)方向）電阻電路歐姆定律電阻電路歐姆定律RuiRuiRuIiiuR 電路元件是電路中最基本的組成單元，通過其端子與外部連接。電路元件是電路中最基本的組成單元，通過其端子與外部連接。電阻元件電阻元件電感元件電感元件電容元件電容元件獨(dú)立電源獨(dú)立電源受控電源受控電源電流源電流源電壓源電壓源(VCVS、VCCS、CCVS和和CCCS)有源元件有源元件無源元件無源元件電路元件電路元件二端元件二端元件三端元件三端元件四端元件四端元件假定：流入與流出二端元件的假定：流入與流出二端元件的 電流相等；兩端子間的電流相等；兩端子間的 電壓為單值量。電壓為單值量。電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)電阻器電阻

11、器電容器電容器線圈線圈電池電池運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器晶體管晶體管電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ) 低頻信號發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)低頻信號發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)電阻是一種將電能不可逆地轉(zhuǎn)化為其它形式能量電阻是一種將電能不可逆地轉(zhuǎn)化為其它形式能量（如熱能、機(jī)械能、光能等）的元件。（如熱能、機(jī)械能、光能等）的元件。1. 符號符號2. 歐姆定律歐姆定律 (Ohms Law)u R iR 稱為電阻，稱為電阻， 電阻的單位：電阻的單位： (歐歐) (Ohm，歐姆，歐姆)R+-Rui電阻：反映電能消耗的電路參數(shù)電阻：反映電能消耗的電路參數(shù)電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ) 伏安特性曲線伏安特性曲線: R tg 線性電阻線性電阻R是一個與電

12、壓和電流無關(guān)的常數(shù)。是一個與電壓和電流無關(guān)的常數(shù)。令令 G 1/R G稱為電導(dǎo)稱為電導(dǎo)則則 歐姆定律表示為歐姆定律表示為 i G u .電導(dǎo)的單位：電導(dǎo)的單位： S (西西) (Siemens，西門子，西門子) uiO電阻元件的伏安特性為電阻元件的伏安特性為一條過原點的直線一條過原點的直線電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)3. 功率和能量功率和能量功率：功率：任何時刻任何時刻,電阻元件絕不可能發(fā)出電能，它只能消耗電電阻元件絕不可能發(fā)出電能，它只能消耗電能。因此電阻又稱為能。因此電阻又稱為“無源元件無源元件”和和“耗能元件耗能元件”。RuRiuip22GiGu22+-Rui能量：可用功表示。從能量：可用功表示。從

13、 t 到到t0電阻消耗的能量：電阻消耗的能量：ttttttRdRiuidpdW0200電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)Riu+4. 開路與短路開路與短路對于一電阻對于一電阻R：當(dāng)當(dāng)R=0，視其為短路。，視其為短路。 i為有限值時，為有限值時，u=0。當(dāng)當(dāng)R= ，視其為開路。，視其為開路。 u為有限值時，為有限值時，i=0。* 理想導(dǎo)線的電阻值為零。理想導(dǎo)線的電阻值為零。電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)iuo+-ui)(ifu 電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ) 在電子設(shè)備中使用的碳膜電位器、實心電位器和線繞在電子設(shè)備中使用的碳膜電位器、實心電位器和線繞電位器是一種三端電阻器件，它有一個滑動接觸端和兩個電位器是一種三端電阻器件，它有一個滑動接觸

14、端和兩個固定端固定端圖圖(a)。在直流和低頻工作時，電位器可用兩個可。在直流和低頻工作時，電位器可用兩個可變電阻串聯(lián)來模擬變電阻串聯(lián)來模擬圖圖(b)。電位器的滑動端和任一固定端。電位器的滑動端和任一固定端間的電阻值，可以從零到標(biāo)稱值間連續(xù)變化，可作為可變間的電阻值，可以從零到標(biāo)稱值間連續(xù)變化，可作為可變電阻器使用。電阻器使用。 電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ) 常用的干電池和可充電電池常用的干電池和可充電電池電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ) 實驗室使用的直流穩(wěn)壓電源實驗室使用的直流穩(wěn)壓電源用示波器觀測直流穩(wěn)壓電源的電壓隨時間變化的波形。示波器穩(wěn)壓電源電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)+_UsUs實際電源：電池、發(fā)電機(jī)、信號源等實際電源：電池、

15、發(fā)電機(jī)、信號源等電壓源的端電壓電壓源的端電壓u（t） u（t）=us（t）式中式中us（t）為給定的時間函數(shù)，而電壓為給定的時間函數(shù)，而電壓u（t）與通與通過元件的電流無關(guān)，總保持為給定的時間函數(shù)。過元件的電流無關(guān)，總保持為給定的時間函數(shù)。電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)特點特點: :（1）無論負(fù)載電阻如何變化，輸出電）無論負(fù)載電阻如何變化，輸出電壓不變壓不變 （2）電源中的電流由外電路決定）電源中的電流由外電路決定 （3）US= 0，電壓源相當(dāng)于短路，電壓源相當(dāng)于短路+iu_us+_iuo電壓源的電壓和通過電壓源的電流的參考方向通電壓源的電壓和通過電壓源的電流的參考方向通常取非關(guān)聯(lián)參考方向，電源發(fā)出的功率為

16、：常取非關(guān)聯(lián)參考方向，電源發(fā)出的功率為：)()()(titutps電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)特點特點：（1）輸出電流不變，其值恒等于電流源電流）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。）輸出電壓由外電路決定。 （3）IS= 0，電流源相當(dāng)于開路，電流源相當(dāng)于開路IU伏伏安安曲曲線線uis+_iuis外外電電路路+_電流源發(fā)出的電流電流源發(fā)出的電流i（t） ， i（t）=is（t）式中式中is（t）為給定的時間函數(shù)，而電流為給定的時間函數(shù)，而電流i（t）與與通過元件的電壓無關(guān)，總保持為給定的時間函數(shù)。通過元件的電壓無關(guān)，總保持為給定的時間函數(shù)。電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)恒壓源中的電流

17、由外電路恒壓源中的電流由外電路(負(fù)載負(fù)載)決定決定設(shè)設(shè): US=10VIUs+_abUab2 R1當(dāng)當(dāng)R1 R2 同時接入時：同時接入時：R22 例例 當(dāng)單獨(dú)當(dāng)單獨(dú)R1接入時接入時 ： I=10/2=5A則：則： I=10/1=10AR= (2 2)/(2+2)=1Ia+_USUabbR+_RUIS 恒壓源特性中不變的是：恒壓源特性中不變的是： _。US = Uab = 定值定值 恒壓源特性中變化的是：恒壓源特性中變化的是：_， _ 會引起會引起 I 的變化。的變化。I外電路的改變外電路的改變凡是與恒壓源凡是與恒壓源并聯(lián)并聯(lián)的其他元件（含的其他元件（含恒流源）兩端的電壓都等于恒壓源恒流源）兩端

18、的電壓都等于恒壓源的電壓。因此，在簡化電路時，可的電壓。因此，在簡化電路時，可以將這些元件除去（斷開）。以將這些元件除去（斷開）。恒壓源特性小結(jié)恒壓源特性小結(jié)提示提示電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)恒流源恒流源兩端電壓兩端電壓由外電路決定由外電路決定IUIsR設(shè)設(shè): IS=1 A 當(dāng)當(dāng)R=10 時，時， U IR = 110 =10 V。當(dāng)當(dāng)R=1 時，時， U IR = 11 =1 V。則則:例例RIUsab 恒流源特性小結(jié)恒流源特性小結(jié) 恒流源兩端可否被短路？恒流源兩端可否被短路？可以可以Uab 恒流源特性中變化的是：恒流源特性中變化的是：_ 會引起會引起 Uab 的變化。的變化。外電路的改變外電路的改變

19、凡是與恒流源凡是與恒流源串聯(lián)串聯(lián)的其他元件（含恒壓源），的其他元件（含恒壓源），其電流都等于恒流源的電流。因此，在簡化電其電流都等于恒流源的電流。因此，在簡化電路時，可以將這些元件除去（短接）。路時，可以將這些元件除去（短接）。I = IS = 定值定值 恒流源特性中不變的是：恒流源特性中不變的是：_提示提示IbIsaUabRUs+-電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)恒壓源中的電流恒壓源中的電流如何決定？恒流如何決定？恒流源兩端的電壓等源兩端的電壓等于多少？于多少？例例IUs R_+abUab=?IsSabUIRU 恒壓源中的電流恒壓源中的電流 I= IS恒流源兩端的電壓恒流源兩端的電壓電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)恒壓源與

20、恒流源特性比較恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒壓源恒流源恒流源不不 變變 量量變變 化化 量量US+_abIUabUab = E （定值）（定值）Uab的大小、方向均為恒定，的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對外電路負(fù)載對 Uab 無影響。無影響。IabUabIsI = Is （定值）（定值）I 的大小、方向均為恒定，的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對外電路負(fù)載對 I 無影響。無影響。輸出電流輸出電流 I 可變可變 - I 的大小、方向均的大小、方向均由外電路決定由外電路決定端電壓端電壓Uab 可變可變 -Uab 的大小、方向的大小、方向均由外電路決定均由外電路決定電路基礎(chǔ)電路基礎(chǔ)(1) 問兩個電源中，哪個是電源或是負(fù)載？問兩個電源中，哪個是電源或是負(fù)載？例例解：解：W20210 SSIIUPS00