路模電子教案1章

1、 本課程是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。 學(xué)習(xí)目的：掌握電路基礎(chǔ)知識(shí)和模擬電子的基本理論及分析方法，為后續(xù)課打基礎(chǔ)，為工程實(shí)踐培養(yǎng)操作技能。 共11章， 1-5章 電路基礎(chǔ)知識(shí)、6-10章 模擬電子技術(shù)、11章 技能訓(xùn)練及應(yīng)用實(shí)踐三個(gè)部分。章末有小結(jié)和習(xí)題便于自學(xué)。電路與模擬電子技術(shù)電路與模擬電子技術(shù) 緒論緒論 電路是學(xué)習(xí)電子技術(shù)的基礎(chǔ)。 本章主要介紹： 三個(gè)物理量 （電流、電壓、功率） 三種狀態(tài) （開(kāi)路、負(fù)載和短路） 三個(gè)定律（歐姆定律、電流定律和電壓定律） 一個(gè)概念（電位）上篇上篇 電路基礎(chǔ)知識(shí)電路基礎(chǔ)知識(shí) 第第1章章 電路的基本概念和基本定律電路的基本概念和基本定律 電路是電流流通的路徑1

2、.1.1 電路的作用電路的作用 電路的作用是進(jìn)行電能的傳輸和轉(zhuǎn)換，或是實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理。 1.1.2 電路的組成電路的組成 電路是由某些電氣設(shè)備和元器件按一定方式連接組成。電路可分成電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三個(gè)部分 電源是提供電能的設(shè)備，是電路工作的能源，電源的作用是將非電能轉(zhuǎn)換成電能。 負(fù)載是用電設(shè)備，是電路中的主要耗電器件。負(fù)載的作用是將電能轉(zhuǎn)換成非電能。 中間環(huán)節(jié)是指電源與負(fù)載之間的部分。 1.1 電路電路 1.1.3 電路模型電路模型 忽略電路元器件的次要因素，將其理想化，并用規(guī)定的電氣圖形符號(hào)表示所組成的電路，稱(chēng)為電路 電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流。電流的方向不變?yōu)橹绷鱅。方向和大小都變化

3、為交流 i。 1A103 mA106A， 1 kA103A 規(guī)定：正電荷運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。 假設(shè)的電流流向稱(chēng)為電流的參考方向。1.2 電流、電壓、功率電流、電壓、功率1.2.1 電流電流 電場(chǎng)力將單位正電荷從電場(chǎng)中的a 點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功，稱(chēng)其為a、b兩點(diǎn)間的電壓。直流電壓Uab，交流電壓uab。 1V103mV106V， 1kV103V 習(xí)慣上把電位降低的方向作為電壓的實(shí)際方向。電壓實(shí)際方向和電壓參考方向1.2.2 電壓電壓 1.電壓電壓 電壓等于電路中兩點(diǎn)間的電位差 UabUaUb 電位是電路中某點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓 參考點(diǎn)是任意選擇的一點(diǎn)“”（零電位點(diǎn)，“接地”點(diǎn)），選b點(diǎn)為參

4、考點(diǎn)Ub0， UabUaUbUa。2.電壓與電位電壓與電位 E是電源力將單位正電荷從低電位點(diǎn)b移動(dòng) 到高電位點(diǎn)a所做的功 E的方向是從低電位（電源負(fù)極）指向高 電位（電源正極）3.電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)E 電場(chǎng)力在單位時(shí)間內(nèi)所做的功，單位 瓦 W。 關(guān)聯(lián)參考方向：元件上電流和電壓的參考方向一致。 PU I （1.1） 非關(guān)聯(lián)參考方向：電流和電壓的參考方向不一致 。 PU I （1.2） P0 吸收功率（消耗功率）為負(fù)載； P0 發(fā)出功率（產(chǎn)生功率）為電源。1.2.3 功率功率 有一個(gè)收錄機(jī)供電電路，用萬(wàn)用表測(cè)出收錄機(jī)的供電電流為80mA，供電電源為3V，忽略電源的內(nèi)阻，收錄機(jī)和電源的功率各是多少？根據(jù)計(jì)

5、算結(jié)果說(shuō)明是發(fā)出功率還是吸收功率？解：解：收錄機(jī) 流與壓是關(guān)聯(lián)參考方向 PU I3V80mA240mW0.24W 結(jié)果為正，說(shuō)明收錄機(jī)是吸收功率。 電池 流與壓是非關(guān)聯(lián)參考方向 PU I3V80mA0.24W 結(jié)果為負(fù)，說(shuō)明電池是發(fā)出功率。【例例1.11.1】 如果例1.1題中的電池已經(jīng)降為2V,現(xiàn)將收錄機(jī)換為充電器,充電電流為150mA，問(wèn)此時(shí)電池的功率為多少，是吸收功率還是發(fā)出功率？充電器的功率為多少，是吸收功率還是發(fā)出功率？解：解：電池為非關(guān)聯(lián) PU I2V（150mA）0.3W 結(jié)果為正吸收功率，電池是充電器的負(fù)載。 充電器為關(guān)聯(lián) PU I2V（150mA）0.3W 結(jié)果為負(fù)發(fā)出功率，

6、充電器是電路中的電源。 規(guī)定：1千瓦的用電設(shè)備使用1小時(shí)消耗的電量為1度電。 1kW1h1度電 (1.3)【例例1.2】 有一個(gè)電飯鍋，額定功率為750W，每天使用2小時(shí)；一臺(tái)25吋電視機(jī)，功率為150W，每天使用4小時(shí)；一臺(tái)電冰箱，輸入功率為120W，電冰箱的壓縮機(jī)每天工作8小時(shí)。計(jì)算每月（30天）耗電多少度？ 解：解： （0.75kW2 h0.15kW4h 0.12kW8h）30天 （1.5度 0.6度 0.96度）30 91.8度 答:每月耗電91.8度【例例1.31.3】 流過(guò)電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比，與電阻本身成反比。 I (1.4) 式中R為電阻，單位為歐姆，常用的單位還有

7、k和M（兆歐），1M106。 電阻一定時(shí)，電壓愈高電流愈大； 電壓一定，電阻愈大電流就愈小。 根據(jù)歐姆定律可以推導(dǎo)出功率與電阻的關(guān)系式為： PU II 2 R （1.5） RURU21.3 歐姆定律歐姆定律 在電路分析時(shí)，如果電流與電壓的參考方向不一致，既為非 關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，如圖1.12 (b)、(c)所示，歐姆定律的表達(dá)式為： I 或 UI R （1.6）RU 已知圖1.12中的電阻為6，電流為2A，求電阻兩端的電壓U。解：解：圖1.12（a）關(guān)聯(lián) UI R2A612V 圖1.12（b）非關(guān)聯(lián) UI R2A612V 圖1.12（c）非關(guān)聯(lián) UI R2A612V 計(jì)算結(jié)果圖1.12（a）電壓

8、是正值，說(shuō)明圖1.12（a）中的電壓實(shí)際方向與所標(biāo)的參考方向一致；圖1.12（b）、（c）電壓為負(fù)值，說(shuō)明圖1.12（b）、（c）中的電壓實(shí)際方向與所標(biāo)的參考方向相反。【例例1.41.4】 一個(gè)100W的燈泡，額定電壓為220V，求燈泡的電流和電阻？解：解： I 0.45A R 489UP220100IU45. 0220【例例1.5】 電路如圖1.13 所示，E140V、E25V、R1R210、R35、 I13A、I20.5A、I32A。取d點(diǎn)為參考點(diǎn)，求各點(diǎn)的電位及電壓Uab 和Ubc。 解：解：各點(diǎn)的電位 d點(diǎn)為參考點(diǎn)，Ud0V UbUbdI3R32A510V UaUabUbdI1R1Ub

9、d3A1010V40V 或 UaUadE140VUcUcbUbdI2R2Ubd0.5A1010V5V 或 UcUcdE25V 電壓 Uab = Ua Ub = 40V10V = 30VUbc = Ub Uc = 10V5V = 5V【例例1.61.6】 如果選取圖1.13中b點(diǎn)為參考點(diǎn)，如圖1.14所示，再求各點(diǎn)的電位及電壓Uab 和Ubc。 則可得出：電位 Ub0VUdUdbI3R310V UaUabI1R13A1030V UcUcbI2R20.5A105V電壓 Uab = Ua Ub = 30V0V = 30V Ubc = Ub Uc = 0V（5V）=5V 利用電位的概念可將圖1.13所

10、示的電路簡(jiǎn)化為圖1.15所示的形式，不畫(huà)電源，只標(biāo)出電位值。這是電子電路慣用的畫(huà)法。開(kāi)路、負(fù)載和短路開(kāi)路、負(fù)載和短路1.4.11.4.1開(kāi)路狀態(tài)開(kāi)路狀態(tài)電源與負(fù)載斷開(kāi)，稱(chēng)為開(kāi)路狀態(tài),又稱(chēng)空載狀態(tài)。開(kāi)路狀態(tài)電流為零，負(fù)載不工作UIR0，而開(kāi)路處的端電壓U0E 。1.4 1.4 電路的三種狀態(tài)電路的三種狀態(tài) 電源與負(fù)載接通，構(gòu)成回路，稱(chēng)為有載狀態(tài)。 I （1.7） UIREIR0 (1.8)有載狀態(tài)時(shí)的功率平衡關(guān)系為：電源電動(dòng)勢(shì)輸出的功率 PEE I電源內(nèi)阻損耗的功率 PR 0I 2R0負(fù)載吸收的功率 PI 2RPEPR 0 功率平衡關(guān)系 PEPPR0 （1.9） 用電設(shè)備都有限定的工作條件和能力

11、，稱(chēng)為額定值。使用值等于額定值為額定狀態(tài)；實(shí)際電流或功率大于額定值為過(guò)載；小于額定值為欠載。RRE01.4.21.4.2有載狀態(tài)有載狀態(tài)電源兩端沒(méi)有經(jīng)過(guò)負(fù)載而直接連在一起時(shí),稱(chēng)為短路狀態(tài)。短路是電路最嚴(yán)重、最危險(xiǎn)的事故，是禁止的狀態(tài)。短路電流ISE / R0很大，如果沒(méi)有短路保護(hù)，會(huì)發(fā)生火災(zāi)。產(chǎn)生短路的原因主要是接線(xiàn)不當(dāng)，線(xiàn)路絕緣老化損壞等。應(yīng)在電路中接入過(guò)載和短路保護(hù)。1.4.3短路狀態(tài)短路狀態(tài) 基爾霍夫定律分為電流定律和電壓定律。 三個(gè)術(shù)語(yǔ)： 支路：電路中流過(guò)同一電流的分支，稱(chēng)為支路。 圖1.19 中 共有三條支路。 結(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的連接點(diǎn)，稱(chēng)為結(jié)點(diǎn)。 圖1.19中共有兩個(gè)結(jié)點(diǎn)。

12、 回路：電路中任一閉合的路徑，稱(chēng)為回路。 圖1.19中共有三個(gè)回路。 1.5 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 在任一瞬間流入任一結(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出該結(jié)點(diǎn)的電流之和。對(duì)結(jié)點(diǎn)a可以寫(xiě)出： I1I2I3 （1.10）改寫(xiě)成： I1I2I30 即： I0 （1.11）這說(shuō)明在任一瞬間，一個(gè)結(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和等于零。KCL解題，首先應(yīng)標(biāo)出各支路電流的參考方向，列I0表達(dá)式時(shí)，流入結(jié)點(diǎn)的電流取正號(hào)，流出結(jié)點(diǎn)的電流取負(fù)號(hào)。 1.5.1基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律(KCL) KCL也可以推廣應(yīng)用于電路中任何一個(gè) 假定的閉合面。對(duì)虛線(xiàn)所包圍的閉合面可視 為一個(gè)結(jié)點(diǎn)，而面外三條支路的電流關(guān)系可 應(yīng)用KCL得：I

13、BICIE，或IBICIE0 已知圖1.20中的IC1.5mA，IE1.54 mA，求IB? 解：解：根據(jù)KCL可得IBICIE IBIEIC1.54 mA1.5 mA 0.04 mA 40A【例例1.71.7】1.5.2基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(KVL) 在任一瞬間沿任一回路繞行一周，回路中各個(gè)元件上電壓的代數(shù)和等于零?？捎霉奖硎緸?U0 （1.12） KVL解題，先標(biāo)出回路中各個(gè)支路的電流方向、各個(gè)元件的電壓方向和回路的繞行方向（順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较蚓桑?，然后列U0 表達(dá)式。 在列U0 表達(dá)式時(shí)，電壓方向與繞行方向一致取正號(hào)，相反取負(fù)號(hào)。 列出圖1.21所示電路中回路和回路 的KVL表達(dá)式。 解：解：標(biāo)出各支路的電流方向、各元件的電壓方向和回路的繞行方向，如圖1.12中所示。列回路U0 表達(dá)式 回路：UE1UR1UR30 E1I1R1I3R30 回路：UE2UR2UR30 E2I2R2I3R30【例例1.81.8】1.三個(gè)物理量 電流、電壓的參考方向是任意假定的； 數(shù)值是正，實(shí)際方向與參考方向一致； 數(shù)值是負(fù)，實(shí)際方向與參考方向相反。 功率 PUI