第一章、電路基礎知識1

1、通用型集成電路運算放大器通用型集成電路運算放大器讀讀圖圖相相位位第1章 電路的基本概念、定律和分析方法(電路元件 電壓源 電流源 基爾霍夫定律 支路電流法等)歡迎學習歡迎學習電工基礎知識電工基礎知識1. 掌握電路的基本原理及分析方掌握電路的基本原理及分析方法法, 為學習電子技術打下基礎。為學習電子技術打下基礎。2. 為學生畢業(yè)后從事有關電的工為學生畢業(yè)后從事有關電的工作打下基礎，為自學、深造、拓作打下基礎，為自學、深造、拓寬和創(chuàng)新打基礎。寬和創(chuàng)新打基礎。 目目 錄錄1.1 1.1 電路的作用與組成部分電路的作用與組成部分 1.2 1.2 電路模型電路模型1.3 1.3 電壓和電流的參考方向電壓

2、和電流的參考方向1.4 1.4 歐姆定律歐姆定律1.5 1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路1.6 1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.7 1.7 電路中電位的概念及計算電路中電位的概念及計算1.1.1 1.1.1 電路的作用電路的作用 （1 1）電能的傳輸和轉(zhuǎn)換電能的傳輸和轉(zhuǎn)換 （2 2）信號的傳遞和處理信號的傳遞和處理1.1.2 1.1.2 電路的組成電路的組成 （1 1）電源電源 （2 2）負載負載 （3 3）中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)1.1 電路的作用與組成部分中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)負載負載發(fā)電機發(fā)電機升壓升壓變壓變壓器器降壓降壓變壓變壓器器電燈電燈電動機電動機電爐電爐電力系統(tǒng)電路

3、示意圖電力系統(tǒng)電路示意圖輸電線輸電線放放大大器器話筒話筒揚聲器揚聲器擴音機電路示意圖擴音機電路示意圖信號源信號源（電源）（電源）電路元件的理想化電路元件的理想化 在一定條件下突出元件主要的電磁性質(zhì)在一定條件下突出元件主要的電磁性質(zhì)，忽略其次要因素，把它近似地看作理想電，忽略其次要因素，把它近似地看作理想電路元件。路元件。為什么電路元件要理想化為什么電路元件要理想化? ? 便于對實際電路進行分析和用數(shù)學描述便于對實際電路進行分析和用數(shù)學描述，將實際元件理想化（或稱模型化，將實際元件理想化（或稱模型化）。）。1.2 1.2 電路模型電路模型手電筒的電路模型手電筒的電路模型UI開關開關ER0R干電池

4、干電池小燈泡小燈泡1.3 1.3 電壓和電流的參考方向電壓和電流的參考方向物理量的物理量的正方向正方向：實際正方向?qū)嶋H正方向： 物理中對電量規(guī)定的方向。物理中對電量規(guī)定的方向。假設正方向假設正方向（參考正方向）：（參考正方向）： 在分析計算時，對電量人為規(guī)定的方向。在分析計算時，對電量人為規(guī)定的方向。實際正方向?qū)嶋H正方向假設正方向假設正方向 物理量物理量單位單位實際實際方向方向電流電流 IA、kA、mA、 A正電荷移動正電荷移動的方向的方向電動勢電動勢 E V、kV、mV、 V電源驅(qū)動正電荷的電源驅(qū)動正電荷的方向方向電壓電壓 UV、kV、mV、 V電位降低的方向電位降低的方向 電流、電動勢、電

5、壓的電流、電動勢、電壓的實際方向?qū)嶋H方向物理量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法電池電池燈泡燈泡Uab_+正負號正負號abUab（高電位在前，高電位在前， 低電位在后）低電位在后） 雙下標雙下標箭箭 頭頭Uabab電壓電壓+-IR電流電流：從高電位：從高電位 指向低電位。指向低電位。IRUabE+_abU+_電路分析中的電路分析中的假設假設正方向正方向（參考方向）（參考方向）問題的提出問題的提出：在復雜電路中難于判斷元件中物理量在復雜電路中難于判斷元件中物理量 的實際方向，電路如何求解？的實際方向，電路如何求解？電流方向電流方向AB？電流方向電流方向BA？U1ABRU2IR問題問題 在復雜

6、電路中難于判斷元件中物理量的在復雜電路中難于判斷元件中物理量的 實際方向，如何解決？實際方向，如何解決？(1) (1) 在解題前任選某一個方向為參考方向（或稱正在解題前任選某一個方向為參考方向（或稱正 方向）；方向）； (3) (3) 根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向：根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向： 若計算結(jié)果為正，則實際方向與參考方向一致；若計算結(jié)果為正，則實際方向與參考方向一致； 若計算結(jié)果為負，則實際方向與參考方向相反。若計算結(jié)果為負，則實際方向與參考方向相反。(2) (2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關 系的代數(shù)表達式；系的代數(shù)表達式；解決方法解

7、決方法歐姆定律：歐姆定律：流過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比。流過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比。RIUUIURI（a）UIURI（b）UIURI（c）1.4 1.4 歐歐 姆姆 定定 律律伏安特性伏安特性線性電阻伏安特性線性電阻伏安特性非線性電阻伏安特性非線性電阻伏安特性當電壓和電流的參考方向當電壓和電流的參考方向一致一致時時 U=RIU=RI當電壓和電流的參考方向當電壓和電流的參考方向相反相反時時 U=U=RIRI注意注意: :I IUI IU1.5.1 1.5.1 電源有載工作電源有載工作開關開關閉合閉合ER0+U-RIabdc有載有載開關開關斷開斷開開路開路cdcd短接短接短路短路

8、1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路1 1電壓和電流電壓和電流由由歐姆定律歐姆定律可列上圖的電流可列上圖的電流RREI0負載電阻兩端電壓負載電阻兩端電壓RIU IREU0UEOI電源的外特性曲線電源的外特性曲線當當R R0 0R R時時EU 由上兩式得由上兩式得2.2.功率與功率平衡功率與功率平衡 IUP功率功率 設電路任意兩點間的電壓為設電路任意兩點間的電壓為 U U , ,流入此部分流入此部分電路的電流為電路的電流為 I I， 則這部分電路消耗的功率為則這部分電路消耗的功率為: :功率平衡：功率平衡：由由UER0I得得 UIEIR0I2PPE P電源輸出電源輸出的功率的

9、功率電源內(nèi)阻上電源內(nèi)阻上損耗功率損耗功率電源產(chǎn)生電源產(chǎn)生的功率的功率W W為瓦為瓦 特特 KWKW為千瓦為千瓦3. 3. 電源與負載的判別電源與負載的判別分析電路時，分析電路時，如何判別哪個元件是電源？哪個是負載？如何判別哪個元件是電源？哪個是負載？U和和I 的參考方向與實際方向的參考方向與實際方向一致一致U和和I的實際方向的實際方向相反相反，電，電流從端流從端流出流出，發(fā)出發(fā)出功率功率電源電源負載負載U和和I的實際方向的實際方向相同相同，電，電流從端流從端流入流入，吸收吸收功率功率I IU Ua ab b+ +- -I IR RU Ua ab bI IR RU Ua ab b當當或當或當U和

10、和I兩者的兩者的參考方向參考方向選得選得一致一致電源電源 PUI0 負載負載 PUI0 電源電源 PUI0 負載負載 PUI0U和和I兩者的兩者的參考方向參考方向選得選得相反相反4 4額定值與實際值額定值與實際值額定值額定值是制造廠商為了使產(chǎn)品能在給定的條件下是制造廠商為了使產(chǎn)品能在給定的條件下 正常運行而規(guī)定的正常允許值正常運行而規(guī)定的正常允許值注注在使用電氣設備或元件時，電壓、電流、功率在使用電氣設備或元件時，電壓、電流、功率的實際值不一定等于它們的額定值的實際值不一定等于它們的額定值1.5.2 1.5.2 電源開路電源開路ER0+U-RIabdc特征特征：I0 UU0E P01.5.3

11、1.5.3 電源短路電源短路特征特征：U0 IISER0 PEPR0I2 P01.6 1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律I I3 3E E4 4E E3 3_ _+ +R R3 3R R6 6+ +R R4 4R R5 5R R1 1R R2 2a ab bc cd dI I1 1I I2 2I I5 5I I6 6I I4 4- -_EG1R2R3R4R1I2I3II4IGI521RR103R54RVE12， 在右圖所示的橋式電路中，中間是一檢流計，其電阻 為 ， 試求檢流計中的電流 。 GI10GR例題例題 解上面的六個方程得到 的值GIAIG1260 用來描述電路中各部分電壓或各部分電流的

12、關用來描述電路中各部分電壓或各部分電流的關系系, ,包括基爾霍夫電流和基爾霍夫電壓兩個定律。包括基爾霍夫電流和基爾霍夫電壓兩個定律。結(jié)點：結(jié)點：三條或三條以上支路相聯(lián)接點三條或三條以上支路相聯(lián)接點支路：支路：電路中每一個分支電路中每一個分支回路：回路：電路中一條或多條支路所組成的閉合電路電路中一條或多條支路所組成的閉合電路注注基爾霍夫基爾霍夫電流電流定律應用于定律應用于結(jié)點結(jié)點基爾霍夫基爾霍夫電壓電壓定律應用于定律應用于回路回路1.6 1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律支路：支路：ab、ad、 . . （共（共6 6條）條）回路：回路：abda、 bcdb、 . . （共（共7 7個）個） 結(jié)點

13、：結(jié)點：a、 b、 . . ( (共共4 4個）個）I I3 3E E4 4E E3 3_ _+ +R R3 3R R6 6+ +R R4 4R R5 5R R1 1R R2 2a ab bc cd dI I1 1I I2 2I I5 5I I6 6I I4 4- -1.6.1 1.6.1 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律E1I1E2U2I2I3R2R1R3abcd如圖如圖 I1I2I3 或或 I1I2I30 0 即即 I I0 0在任一瞬時，在任一瞬時，流向流向某一結(jié)點的某一結(jié)點的電流之和電流之和應該等于應該等于流出流出該結(jié)點該結(jié)點的電流之和。即在任一瞬時，一個結(jié)點上電流的電流之和。即在任一

14、瞬時，一個結(jié)點上電流的代數(shù)和恒等于的代數(shù)和恒等于零。零。解解I I1 1I I2 2I I3 3I I4 4由由基爾霍夫基爾霍夫電流定律電流定律可列出可列出I1I2I3I402 2（3 3）（）（2 2）I I4 40 0可得可得 I43A已知：如圖所示，已知：如圖所示，I12A，I23A，I32A，試求試求I4。例題例題1.11.11.6.2 1.6.2 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律從回路中任意一點出發(fā)，沿順時針方向或逆時針方向從回路中任意一點出發(fā)，沿順時針方向或逆時針方向循行一周，則在這個方向上的電位升之和等于電位降循行一周，則在這個方向上的電位升之和等于電位降之和之和. . 或電壓的

15、代數(shù)和為或電壓的代數(shù)和為 0。E1I1E2U2I2R2R1abcdU1+-U3U4U1U4U2U3U1 1U2 2U3 3U4 40 0即即 U0 0上式可改寫為上式可改寫為 E1E2R1I1R2I20 或或 E1E2R1I1R1I1 即即 E （RI）在電阻電路中，在任一回路循行方向上，回路在電阻電路中，在任一回路循行方向上，回路中電動勢的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和中電動勢的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和 在這里電動勢的參考方向與所選回路循行方在這里電動勢的參考方向與所選回路循行方向相反者，取正號，一致者則取負號。向相反者，取正號，一致者則取負號。 電壓與回路循行方向一致者，取正號，反之

16、電壓與回路循行方向一致者，取正號，反之則取負號。則取負號。注注基爾霍夫電壓定律的基爾霍夫電壓定律的推廣推廣：可應用于回路的部分電路可應用于回路的部分電路+-ABC-UABUAUBER+-+-UI UUAUBUAB或或 UABUAUBEURI0或或 UERI注注列方程時，列方程時，要先在電路圖上標出電流、電壓或要先在電路圖上標出電流、電壓或電動勢的參考方向。電動勢的參考方向。+-ACBD+-UABUBCUCDUDAUCA解解由由基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律可得可得（1 1）UAB UBC UCD UDA=0 即即 UCD2V（2 2）UABUBCUCA0 即即 UCACA1V1V已知：下圖為

17、一閉合電路，各支路的元件是任意已知：下圖為一閉合電路，各支路的元件是任意的，但知的，但知UAB5V，UBC4V，UDA3V試求：（試求：（1 1）UCD：（：（2 2）UCA。例題例題1.21.2解解應用基爾霍夫電壓定律應用基爾霍夫電壓定律列出列出 EB BRB BI2 2UBEBE0 0得得 I2 20.315mA0.315mAEBRBI2R1I1US0得得 I10.57mA應用應用基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律列出列出 I2I1IB0 得得 IB B0.255mA0.255mA如圖：如圖：RB B20K20K ， R1 110K10K ，EB B6V6VUS S6V6V，UBEBE0.3

18、V0.3V 試求電流試求電流IB ，I2 2及及I1 1。例題例題1.31.3UsI1IBRBI2EBUBE+-R R1 1E1=140V4A6A520abcdE2 9 0V10A Uab61060VUca20480VUda5630VUcb140VUdb90VE1=140V4A6A520abcdE2 9 0V10A VbVaUba Vb60VVcVaUca Vc80VVdVaUda Vd30V1.7 1.7 電路中電位的概念及計算電路中電位的概念及計算ceRbRCVCCb+ +_ _+ +_ _VBBCb2+TvivoCb1+vivoCb1VCCCb2+ +_ _+ +_ _RbRC12V300K4K=40E1=140V4A6A520abcdE290V10A Va=Uab=60VVc=Ucb=140VVd=Udb=90V結(jié)論：結(jié)論：（1 1）電路中某一點的電位等于該點與參考點電路中某一點的電位等于該點與參考點 （電位為零）之間的電壓（電位為零）之間的電壓 （2 2）參考點選得不同，電路中各點的電位值隨著）參考點選得不同，電路中各點的電位值隨著 改變，但是任意兩點間的電位差是不變的改變，但是任意兩點間的電位差是不變的。各點電位的高低是各點電位的高低是相對相對的，而兩點間電位的的，而兩點間電位的差值是差值是絕對