第1章电路的基本概念和定律第1讲精.ppt
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1、第1章电路的基本概念和定律第1讲第1页,本讲稿共52页学什么学什么(what)?1.1.基本电路知识基本电路知识基本电路知识基本电路知识2.2.模拟电子电路知识模拟电子电路知识模拟电子电路知识模拟电子电路知识40%60%这二部分是相互关联的,第一部分是分析电路的基本知这二部分是相互关联的,第一部分是分析电路的基本知识和基础理论,只有在掌握了第一部分内容的基础上,识和基础理论,只有在掌握了第一部分内容的基础上,才能学好第二部分内容。通过本课程的学习,获得电路才能学好第二部分内容。通过本课程的学习,获得电路原理和模拟电子技术的基本知识,了解电路基本理论和原理和模拟电子技术的基本知识,了解电路基本理
2、论和掌握基本分析方法,学会用定性和定量相结合的方法分掌握基本分析方法,学会用定性和定量相结合的方法分析处理模拟电路工程问题的初步能力。析处理模拟电路工程问题的初步能力。为各为各硬件技术课程硬件技术课程硬件技术课程硬件技术课程的学习和今后工作、学习深造的需要打下的学习和今后工作、学习深造的需要打下必要的基础。必要的基础。下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第2页,本讲稿共52页 我们要学习我们要学习最现代最现代的技术,必须掌握的技术,必须掌握最基本最基本的知识,否则的话,我们很难掌握的知识,否则的话,我们很难掌握最先进最先进的技术。的技术。特别是现今社
3、会,我们无时无刻地与电打交道,特别是现今社会,我们无时无刻地与电打交道,电能电能是最主要的能源是最主要的能源,如果不掌握有关电路和器件的特如果不掌握有关电路和器件的特性性,我们根本无法很好的应用它,也无法开发出更多适我们根本无法很好的应用它,也无法开发出更多适合我们要求的新装置。合我们要求的新装置。为什么为什么(why)?下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第3页,本讲稿共52页五方面五方面1.上课上课2.练习练习3.实验实验4.提问提问5.阅读阅读由于内容多。要学好该门课程必须予以足够重视,遇到由于内容多。要学好该门课程必须予以足够重视,遇到由于内
4、容多。要学好该门课程必须予以足够重视,遇到由于内容多。要学好该门课程必须予以足够重视,遇到学习困难不要放弃。学习困难不要放弃。学习困难不要放弃。学习困难不要放弃。尽力而为还不够。尽力而为还不够。尽力而为还不够。尽力而为还不够。怎样学怎样学(how)?下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第4页,本讲稿共52页n本本课课程的先修程的先修课课程主要有程主要有高等数学高等数学、大学物理大学物理等。等。本本课课程的后程的后续课续课程主要有程主要有数字数字逻辑电逻辑电路路、计计算机算机组组成原理与系成原理与系统结统结构构等。等。n主要参考主要参考书书目目1殷瑞祥
5、主殷瑞祥主编编.电电路与模路与模拟电拟电子技子技术术.北京:高等教育出版社北京:高等教育出版社2邱关源主邱关源主编编.电电路路.北京:高等教育出版社北京:高等教育出版社3童童诗诗白、白、华华成英主成英主编编.模模拟电拟电子技子技术术基基础础.北京:高等教育北京:高等教育出版社出版社4查丽查丽斌主斌主编编.电电路与模路与模拟电拟电子技子技术术基基础础.北京:北京:电电子工子工业业出版出版社社 5王成王成华华主主编编.电电路与模路与模拟电拟电子学子学.北京:科学出版社北京:科学出版社 下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第5页,本讲稿共52页 第第1章章
6、 电电路的基本概念和定律路的基本概念和定律uu 1.1 1.1 电电电电路及路及路及路及电电电电路模型路模型路模型路模型uu 1.2 1.2 电电电电路的基本物理量路的基本物理量路的基本物理量路的基本物理量uu 1.3 1.3 电电电电阻元件阻元件阻元件阻元件uu 1.4 1.4 电电电电阻阻阻阻电电电电路的等效化路的等效化路的等效化路的等效化简简简简uu 1.5 1.5 独立独立独立独立电电电电源元件源元件源元件源元件uu 1.6 1.6 基基基基尔尔尔尔霍夫定律霍夫定律霍夫定律霍夫定律下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第6页,本讲稿共52页 本
7、章内容提要本章内容提要重点:重点:重点:重点:(1 1)电电电电路模型的概念;参考方向的意路模型的概念;参考方向的意路模型的概念;参考方向的意路模型的概念;参考方向的意义义义义;(2 2)两种)两种)两种)两种稳态电稳态电稳态电稳态电路元件的特性;路元件的特性;路元件的特性;路元件的特性;(3 3)电电电电路的等效分析方法;路的等效分析方法;路的等效分析方法;路的等效分析方法;(4 4)基)基)基)基尔尔尔尔霍夫定律及霍夫定律及霍夫定律及霍夫定律及应应应应用。用。用。用。难难难难点:点:点:点:(1 1)关)关)关)关联联联联参考方向的判断;参考方向的判断;参考方向的判断;参考方向的判断;(2
8、 2)电电电电路的等效路的等效路的等效路的等效变换变换变换变换;(3 3)电电电电位的位的位的位的计计计计算。算。算。算。下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第7页,本讲稿共52页u 1.1 电电路及路及电电路模型路模型u 1.2 电电路的基本物理量路的基本物理量u 1.3 电电阻元件阻元件u 1.5 独立独立电电源元件源元件第一讲第一讲下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第8页,本讲稿共52页要求 1.理解理想电路元件和电路模型的概念;2.熟悉电路的几个基本物理量;3.深刻理解和掌握参考方向在电路分析中的
9、意义及作用;4.理解电阻元件的特性;5.理解电源元件的特性。下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第9页,本讲稿共52页 电路的定义电路的定义由实际电气设备和元器件按照一定的方式连接起来,为电流由实际电气设备和元器件按照一定的方式连接起来,为电流的流通提供路径的总体,称为电路也称网络。的流通提供路径的总体,称为电路也称网络。1.1.1 电路1.1 电电路及路及电电路模型路模型下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第10页,本讲稿共52页 电路通常由电路通常由电源、负载电源、负载和和中间环节中间环节三部分组成三部
10、分组成。电路的组成电路的组成火线火线.零线零线电源电源连接导线和其余设备连接导线和其余设备为中间环节为中间环节负载负载电源又称激励电源又称激励(输入输入),电路中的电压、电流又称响应,电路中的电压、电流又称响应(输出输出)。下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第11页,本讲稿共52页 电路的功能 电路可以实现电能的传输、电路可以实现电能的传输、电路可以实现电能的传输、电路可以实现电能的传输、分配和转换。分配和转换。分配和转换。分配和转换。电力系统中电力系统中电子技术中电子技术中 电路可以实现电信号的传递、电路可以实现电信号的传递、电路可以实现电信号的
11、传递、电路可以实现电信号的传递、变换、存储和处理。变换、存储和处理。变换、存储和处理。变换、存储和处理。下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第12页,本讲稿共52页实体电路实体电路负载电源开关连接导线SRL+UIUS+_R0电路模型电路模型电源电源负载负载中间环节中间环节将实际电路器件理想化(或称模型化),用抽象的将实际电路器件理想化(或称模型化),用抽象的理想电理想电路元件路元件及其组合,近似地及其组合,近似地(反映实际电路部件的主要电磁性反映实际电路部件的主要电磁性质质)代替实际的器件,从而构成了与实际电路相对应的代替实际的器件,从而构成了与实际
12、电路相对应的电路电路模型模型。1.1.2 电电路模型路模型 电路模型下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第13页,本讲稿共52页例:晶体管放大电路例:晶体管放大电路例:晶体管放大电路例:晶体管放大电路l理想电路元件理想电路元件在一定条件下,突出实际电路器件主要的电磁性质,忽略其次要因素,将其近似地看做理想电路元件,并用规定的图形符号表示。理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似,其电特性单一、精确。下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第14页,本讲稿共52页R+US电阻元件电阻元件电阻元件电阻元件只具耗能的
13、只具耗能的电特性电特性电容元件电容元件电容元件电容元件只具有储存只具有储存电能的电特电能的电特性性理想电压源理想电压源理想电压源理想电压源输出电压恒定,输出电压恒定,输出电流由它输出电流由它和负载共同决和负载共同决定定理想电流源理想电流源理想电流源理想电流源 输出电流恒输出电流恒定,两端电压定,两端电压由它和负载共由它和负载共同决定。同决定。L电感元件电感元件电感元件电感元件只只具有储存具有储存磁能的电磁能的电特性特性ISC无源电路元件无源电路元件有源电路元件有源电路元件注意:电路模型与实际电路并不完全相同,它只是近似反映实注意:电路模型与实际电路并不完全相同,它只是近似反映实际电路际电路;在
14、不同的条件下,同一实际器件可能采取不同模型。;在不同的条件下,同一实际器件可能采取不同模型。下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第15页,本讲稿共52页实际电感元件在不同应用条件下之模型实际电感元件在不同应用条件下之模型下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第16页,本讲稿共52页1.2.1 电电流流1.2 电电路的基本物理量路的基本物理量电路分析的基本任务是计算电路分析的基本任务是计算电路中的电流、电压和功率。电路中的电流、电压和功率。电流的大小:称电流强度1A=103mA=106A=109nA单位换算i
15、i 交流电流交流电流交流电流交流电流(AC)(AC)I I 直流直流直流直流电电电电流流流流(DC)(DC)下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第17页,本讲稿共52页 电流的方向电荷的定向运动形成电流,习惯上规定以电荷的定向运动形成电流,习惯上规定以正电荷移动正电荷移动的方向为电流的实际正方向的方向为电流的实际正方向。分析电路时往往不能事先确定电流的实际方向,电路图分析电路时往往不能事先确定电流的实际方向,电路图上标示的上标示的电流方向为电流方向为参考方向参考方向,参考方向是为列写方程式提,参考方向是为列写方程式提供依据的,供依据的,具有任意性,具
16、有任意性,通常通常用实线箭头或双字母下标表用实线箭头或双字母下标表示示;实际方向根据计算结果来定。;实际方向根据计算结果来定。参考方向与实际方向的关系在规定参考方向下:若计算结果i0 电流的参考方向与实际方向一致 i0 电压的参考方向与实际方向一致 u0,0,说明元件实际在吸收功率,一定是负载说明元件实际在吸收功率,一定是负载说明元件实际在吸收功率,一定是负载说明元件实际在吸收功率,一定是负载若求出若求出若求出若求出p p00,说明元件实际在发出功率,一定是电源,说明元件实际在发出功率,一定是电源,说明元件实际在发出功率,一定是电源,说明元件实际在发出功率,一定是电源下一页下一页下一页下一页返
17、回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第22页,本讲稿共52页I=PU=205=4A仔细理解下面的例题(矩形框表示一个泛指元件)图示电路,若已知元件吸收功率为20W,电压U为5V,求电流I。+UI元元 件件 解解解解 图示电路,已知元件中通过的电流为100A,电压U为10V,电功率P。并说明元件性质。+UI元元 件件 解解解解P=UI=10(-100)=1000W元件吸收正功率,说明元件是负载。思考:思考:思考:思考:P20 1-1(a)P20 1-1(a)、(c)(c)下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第23页,本讲稿共52页 1
18、.3 电阻元件电阻元件2.线性定常电阻元件(线性时不变)线性定常电阻元件(线性时不变)电路符号电路符号R电阻元件电阻元件对电流呈现阻力的元件。其伏安关系用对电流呈现阻力的元件。其伏安关系用对电流呈现阻力的元件。其伏安关系用对电流呈现阻力的元件。其伏安关系用u ui i平面平面平面平面的一条曲线来描述:的一条曲线来描述:的一条曲线来描述:的一条曲线来描述:iu任何时刻端电压与其电流成正比的电阻元件。任何时刻端电压与其电流成正比的电阻元件。1.定义定义伏安伏安特性特性下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第24页,本讲稿共52页 ui 关系关系R 称为电阻
19、,单位:称为电阻,单位:(欧欧)(Ohm,欧姆,欧姆)满足欧姆定律满足欧姆定律(Ohms Law)ui单位单位G 称为电导,单位:称为电导,单位:S(西门子西门子)(Siemens,西门子,西门子)u、i 取关取关联联参考方向参考方向Rui+-伏伏安安特特性性为为一一条条过过原原点点的的直直线线下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第25页,本讲稿共52页3.非非线线性性电电阻阻 如果如果电电阻的伏安关系不是一条直阻的伏安关系不是一条直线线,则则称称为为非非线线性性电电阻,半阻,半导导体二极管就是一个非体二极管就是一个非线线性性电电阻器件。阻器件。下一
20、页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第26页,本讲稿共52页(2)如电阻上的电压与电流参考方向非关联如电阻上的电压与电流参考方向非关联 公式中应冠以负号公式中应冠以负号注意:注意:(3)线性电阻是无记忆、双向性的元件线性电阻是无记忆、双向性的元件欧姆定律欧姆定律(1)只适用于线性电阻只适用于线性电阻(R 为常数)为常数)则欧姆定律写为则欧姆定律写为u R i i G u公式和参考方向必须配套使用!公式和参考方向必须配套使用!Rui+-(4)线线性性电电阻元件阻元件可可简简称称为电为电阻阻,“电电阻阻”一一词词及其及其符号符号R既表示既表示电电阻元件也表示
21、阻元件也表示该该元件的参数。元件的参数。思考:思考:思考:思考:P20 1-2(b)P20 1-2(b)、(d)(d)下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出退出退出第27页,本讲稿共52页4.电阻元件的功率电阻元件的功率上述结果说明电阻元件在任何时刻总是消耗功率的上述结果说明电阻元件在任何时刻总是消耗功率的(转换为热能或其它形式能量)(转换为热能或其它形式能量)。p u i (R i)i i2 R u(u/R)u2/Rp u i i2R u2/R消耗的功率:消耗的功率:Rui+-Rui+-下一页下一页下一页下一页返回返回返回返回上一页上一页上一页上一页退出退出
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