电路理论：电路的基本概念与基本定律课件.ppt

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1、下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 第第1章章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律1.11.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分1.21.2 电路模型电路模型电路模型电路模型1.31.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1.41.4 欧姆定律欧姆定律欧姆定律欧姆定律1.51.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.61.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.71.7 电路中电位的概

2、念及计算电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分 1 1、实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换 2 2、实现信号的传递与处理、实现信号的传递与处理、实现信号的传递与处理、实现信号的传递与处理一、一、一、一、电路的作用电路的作用电路的作用电路的作用 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。或电路元件按一定方式组合而成。发电机发

3、电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页二、二、二、二、电路的电路的电路的电路的组成部分组成部分组成部分组成部分发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线电源电源:提供提供电能的装置电能的装置负载负载:取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用例：电力系统例：电力系统下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页二、二、二、二、电路的电路的

4、电路的电路的组成部分组成部分组成部分组成部分例：扩音机例：扩音机直流电源直流电源直流电源直流电源直流电源直流电源:提供能源提供能源信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等负载负载信号源信号源:提供信息提供信息放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒 电源或信号源的电压或电流称为电源或信号源的电压或电流称为激励激励，它推动电路，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为工作；由激励所产生的电压和电流称为响应响应。下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1.2 电路模型电路模型(circuit model)实际电路实际电路实际电路实际电路分解分解实际电路元件实际电路元件

5、实际电路元件实际电路元件电路模型电路模型电路模型电路模型(简称电路简称电路简称电路简称电路)理想电路元件理想电路元件理想电路元件理想电路元件近似替代近似替代组合组合一一对应一一对应下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页干电池干电池是电源元件，用电动势是电源元件，用电动势 E 和内阻和内阻 R0 的串联的串联组合表示组合表示；电珠电珠主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数为电阻为电阻R；筒体筒体用来连接干电池和电珠，其电阻忽略不计，认为用来连接干电池和电珠，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。是无电阻的理想导体。开关开关用来控

6、制电路的通断。用来控制电路的通断。导线导线干干电电池池开关开关电珠电珠手电筒电路手电筒电路电路模型电路模型R+ESR0导线导线电珠电珠开关开关干电池干电池下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(1)(1)理想电路元件：只反映一种电磁现象。理想电路元件：只反映一种电磁现象。理想电路元件：只反映一种电磁现象。理想电路元件：只反映一种电磁现象。说明说明:电阻元件：表示消耗电能的元件电阻元件：表示消耗电能的元件电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件电源元

7、件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件(2)(2)各种电路元件都有规定的图形符号。各种电路元件都有规定的图形符号。各种电路元件都有规定的图形符号。各种电路元件都有规定的图形符号。R电阻元件电阻元件L电感元件电感元件C电容元件电容元件E电压源电压源+下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1.3 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向1.电路分析中几个常用的物理量电路分析中几个常用的物理量物理量物理量定义定义实际方向实际方向国际单位国际单位电流电流正电荷运动正电荷运动的方向的方向A（安培）（安培）电压电压电位降低的电位降

8、低的方向方向V（伏特）（伏特）备注备注直流电流（压）直流电流（压）或恒定电流（压）或恒定电流（压）用大写字母表示：用大写字母表示：I（U）功率功率W（瓦特）（瓦特）下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向(2)(2)参考方向的表示方法参考方向的表示方法参考方向的表示方法参考方向的表示方法电流：电流：电压：电压：(1)(1)参考方向参考方向参考方向参考方向 在分析与计算电路时，对电压和电流任意假定的在分析与计算电路时，对电压和电流任意假定的方向。方向。双下标：双下标：iab箭箭 头头iab元件元件正负极性：正负极性：+u箭头：箭头：箭

9、头：箭头：ab元件元件 双下标：双下标：uab下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页若电流若电流(或电压或电压)值为值为正值正值，则表示实际方向与，则表示实际方向与参考方向参考方向一致一致；若电流若电流(或电压或电压)值为值为负值负值，则表示实际方向与，则表示实际方向与参考方向参考方向相反相反。(3)(3)实际方向与实际方向与实际方向与实际方向与参考方向的关系参考方向的关系参考方向的关系参考方向的关系注意：注意：在参考方向选定后，电流在参考方向选定后，电流(或电压或电压)值才有正负值才有正负之分。之分。若若 I=5A，则电流从则电流从 a 流向流向 b；例：例：若若 I=5

10、A，则电流从则电流从 b 流向流向 a。abRI下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页说明：说明：(1)分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。(2)参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注(包包括方向和括方向和符号符号），在计算过程中不得任意改变。），在计算过程中不得任意改变。（3）参考方向不同时，其表达式相差一负号，但实际参考方向不同时，其表达式相差一负号，但实际 方向不变。方向不变。下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3、功率的计算功率的计算P P=UIUIU+(1)

11、(1)U U、I I参考方向相同参考方向相同参考方向相同参考方向相同P P=UIUI表吸收的功率表吸收的功率表吸收的功率表吸收的功率P P 0 0，元件吸收功率元件吸收功率元件吸收功率元件吸收功率（负载）（负载）（负载）（负载）P P 0 0 0，元件发出功率元件发出功率元件发出功率元件发出功率（电源）（电源）（电源）（电源）P P 0 0，元件吸收功率元件吸收功率元件吸收功率元件吸收功率（负载）（负载）（负载）（负载）下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例1：已知已知U=2V，I=1A，计算元件吸收或发出的功率。计算元件吸收或发出的功率。U+解：解：解：解：P P=U

12、I UI=2W 02W 0元件发出元件发出元件发出元件发出2W2W的功率。的功率。的功率。的功率。例例2：若元件吸收若元件吸收10W的功的功率，则率，则 I=？10V+解：解：解：解：P P=10=10I I=10W10W I I=1A1A下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例3求图示电路中各方框求图示电路中各方框所代表的元件吸收或所代表的元件吸收或产生的功率。已知：产生的功率。已知：U1=1V，U2=2V，U3=1V，U4=1V，I1=1A，I3=3A，I4=4A解：解：注注对一完整的电路，发出的功率吸收的功率对一完整的电路，发出的功率吸收的功率4312I3I4I1+

13、U4U3U2U1元件元件1吸收吸收1W的功率。的功率。(负载负载)元件元件2发出发出2W的功率。的功率。(电源电源)元件元件3发出发出3W的功率。的功率。(电源电源)元件元件4吸收吸收4W的功率。的功率。(负载负载)下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1.4 欧姆定律欧姆定律U、I 参考方向相同时，参考方向相同时，U、I 参考方向相反时，参考方向相反时，RU+IRU+IU=RI U=RI一、欧姆定律一、欧姆定律流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。注意：注意：欧姆定律必须与参考方向配套使用。欧姆定律必须与参考方向配套使用。通常通常 U

14、、I 取关联参考方向。取关联参考方向。R：电阻，单位：电阻，单位：(欧姆欧姆)下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页解：解：对图对图(a)有有,U=IR例：例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图对图(b)有有,U=IRRU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A 表达式中有两套正负号：表达式中有两套正负号：式前的正负号由式前的正负号由U、I参考方向的关系确定；参考方向的关系确定；U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。之间的关系。下下一页一页总目录总目录 章目录章目录

15、返回返回上一页上一页1.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路开关闭合开关闭合,接通电源与负载接通电源与负载负载端电压：负载端电压：U=RI一、电压与电流一、电压与电流1.5.1 1.5.1 电源有载工作电源有载工作电源有载工作电源有载工作电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。或或 U=E R0 I电源的外特性电源的外特性EUI0 当当 R0R 时，则时，则U E，表明表明当负载变化时，电源的端电压变当负载变化时，电源的端电压变化不大，即带负载能力强。化不大，即带负载能力强。IR0R+EU+电路中的电流：电路中的电流：电源的外特性：电源的外特性：电源的端电压与端电流的关系。

16、电源的端电压与端电流的关系。下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页二、功率与功率平衡二、功率与功率平衡IR0R+EU+U=E R0 I同乘以同乘以同乘以同乘以I IP=PE P功率平衡式功率平衡式UI=EI R0 I2电源输出的功率由负载决定。电源输出的功率由负载决定。负载大小负载大小的概念的概念:负载增加指负载取用的电流和功率增加负载增加指负载取用的电流和功率增加(电压一定电压一定)。式中：式中：P=UI，负载取用的功率负载取用的功率 PE=EI，电源产生的功率电源产生的功率 P=R0 I2，内阻损耗的功率内阻损耗的功率下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页

17、上一页1.5.2 1.5.2 电源开路电源开路电源开路电源开路电源开路的特征电源开路的特征:I=0电源端电压电源端电压(开路电压或空载电压开路电压或空载电压)U=U0=E负载功率负载功率P=01.开路处的电流等于零，开路处的电流等于零，I =0；2.开路处的电压开路处的电压 U 视电路情况而定。视电路情况而定。电路中某处断开时的特征电路中某处断开时的特征:I+U有有源源电电路路IR0+EU0+下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1.5.3 1.5.3 电源短路电源短路电源短路电源短路电源外部端子被短接电源外部端子被短接电源短路的特征电源短路的特征:短路电流短路电流U=0

18、电源产生的能量全被内阻消耗掉电源产生的能量全被内阻消耗掉电源产生的能量全被内阻消耗掉电源产生的能量全被内阻消耗掉PE=P=IR0P=0IR0R+EU+1.1.短路处的电压等于零，短路处的电压等于零，U =02.2.短路处的电流短路处的电流 I 视电路情况而定。视电路情况而定。电路中某处短路时的特征电路中某处短路时的特征电路中某处短路时的特征电路中某处短路时的特征:I+U有有源源电电路路下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例例例1 1 若电源的开路电压若电源的开路电压若电源的开路电压若电源的开路电压 U U0 0=12V=12V，其短路电流其短路电流其短路电流其短路电流I

19、 Is s=30A=30A，求该电源的电动势和内阻各为多少？求该电源的电动势和内阻各为多少？求该电源的电动势和内阻各为多少？求该电源的电动势和内阻各为多少？Ro+EU0+Ro+EIs解解解解 电源电动势：电源电动势：电源电动势：电源电动势：E E=U U0 0=12V=12V电源的内阻：电源的内阻：电源的内阻：电源的内阻：这是由开路电压和短路电流计算电源电动势这是由开路电压和短路电流计算电源电动势这是由开路电压和短路电流计算电源电动势这是由开路电压和短路电流计算电源电动势和内阻的一种方法。和内阻的一种方法。和内阻的一种方法。和内阻的一种方法。下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页

20、上一页1.6 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律电路三电路三大定律大定律欧姆定律欧姆定律(VCR)基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)元件电压和电流的关系元件电压和电流的关系适用于结点适用于结点适用于回路适用于回路下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页几个常用的术语：几个常用的术语：支路：支路：电路中的每一个分支。（电路中的每一个分支。（b）结点：结点：结点：结点：三条或三条以上支路的联接点。（三条或三条以上支路的联接点。（n）回路：回路：回路：回路：由支路组成的闭合路径。（由支路

21、组成的闭合路径。（l）网孔：网孔：网孔：网孔：内部不含支路的回路。（内部不含支路的回路。（m）支路数支路数 b=3结点数结点数 n=2回路数回路数 l=3123ba+E2R2+R3R1E1I1I2I3每一条支路流过的电流，称为支路电流。每一条支路流过的电流，称为支路电流。下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1.6.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL定律定律)1 1定律内容定律内容定律内容定律内容 “在任一瞬间，流向某一结点的电流之和等于在任一瞬间，流向某一结点的电流之和等于由该结点流出的电流之和。由该结点流出的电流之和。”(入入入入=出出出出 )“在任一瞬间，一

22、个结点上电流的代数和等于零。在任一瞬间，一个结点上电流的代数和等于零。”（=0）如果规定流入结点的电流为正，则流出结点为负。如果规定流入结点的电流为正，则流出结点为负。对结点对结点 a：I1+I2=I3或或 I1+I2I3=0I1I2I3ba+E2R2+R3R1E1下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页说明：说明：（2）KCL给各支路电流加上了线性约束。给各支路电流加上了线性约束。（1）KCL实质上是电流连续性的体现。实质上是电流连续性的体现。（3）在应用在应用KCL时，必须先指定各支路电流的参考方向。时，必须先指定各支路电流的参考方向。2 2推广推广推广推广KCL通常用于

23、结点，但对包围几个结点的闭合面通常用于结点，但对包围几个结点的闭合面(广义结点广义结点)也适用。也适用。例：例：广义结点广义结点三式相加得：三式相加得：IA+IB+IC=0结点结点A：IA=IAB ICA结点结点C：IC=ICA IBC结点结点B：IB=IBC IABABCIAIBICIABICAIBC下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页TICIBIEIE=IC+IB下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页I=?I=02+_+_I5 1 1 5 6V12V思考题：思考题：下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1.6.2 基尔霍夫电压定

24、律基尔霍夫电压定律(KVL定律定律)“在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零段电压的代数和恒等于零。”(U=0)1 1定律内容定律内容定律内容定律内容 列方程前，需任意指定一个回路的绕行方向，支路电压的参列方程前，需任意指定一个回路的绕行方向，支路电压的参列方程前，需任意指定一个回路的绕行方向，支路电压的参列方程前，需任意指定一个回路的绕行方向，支路电压的参考方向与回路的绕行方向一致，前面取考方向与回路的绕行方向一致，前面取考方向与回路的绕行方向一致，前面取考方向与回路的绕行方向一致，前面取“+”+”+”+”号，否则取号，否则取号

25、，否则取号，否则取“”号。号。号。号。对回路对回路1 1有有：u1+u2 u3+u4=0或或 u3=u1+u2+u4+u6+u1u4 +u5 +u2u3 +1“在任一瞬间，沿任一回路在任一瞬间，沿任一回路循行方向，在这个方向上，循行方向，在这个方向上，电位升之和等于电位降之和电位升之和等于电位降之和。”下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页说明：说明：（3）KVL实质上是电压与路径无关的体现。（任意两实质上是电压与路径无关的体现。（任意两结点之间的电压是单值的。）结点之间的电压是单值的。）（1）KVL给各支路电压加上了线性约束。给各支路电压加上了线性约束。（2）在应用在应用

26、KVL时，必须先指定回路的绕行方向和各时，必须先指定回路的绕行方向和各支路电压的参考方向支路电压的参考方向。（4）KVL不仅应用于闭合回路，也可以用于回路的部不仅应用于闭合回路，也可以用于回路的部分电路。分电路。U+RI E=0对如图所示的回路有：对如图所示的回路有：或：或：U=E RIEU+R_I一段有源电路的欧姆一段有源电路的欧姆定律的表达式定律的表达式下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例例例1 1VCCVBBRcRbTui+uo+在图示直接耦合的共射放大电路中，在图示直接耦合的共射放大电路中，(1)画出直流通路；画出直流通路；(2)写出静态工作点的写出静态工作点

27、的 IB、IC 及及 UCE的表达式。的表达式。解：解：解：解：(1)(1)画出直流通路画出直流通路画出直流通路画出直流通路VCCVBBRcRbTICIBUBE+UCE+IE下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页解：解：解：解：VCCVBBRcRbTICIBUBE+UCE+IE(2)(2)求静态工作点求静态工作点求静态工作点求静态工作点下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例例例2 2 在图示直接耦合的共集放大电路中，在图示直接耦合的共集放大电路中，试求试求:静态工作点静态工作点 IB、IC 及及 UCE的表达式。的表达式。VCCVBBReRbTui+

28、uo+解：解：解：解：(1)(1)画出直流通路画出直流通路画出直流通路画出直流通路VCCVBBReRbTUBE+UCE+IBIE下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页解解解解:VCCVBBReRbTUBE+UCE+IBIE下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算电位：任意选定电路中某一点为参考点，其他各点与电位：任意选定电路中某一点为参考点，其他各点与参考点间的电压，参考点间的电压，记为记为“VX”。通常设参考点的电位为零，用通常设参考点的电位为零，用“接地接地”符号表示。符号表示。1、电位的概念电位的概

29、念2、电位的计算步骤、电位的计算步骤电位为正，说明该点电位比参考点高；电位为正，说明该点电位比参考点高；电位为负，说明该点电位比参考点低。电位为负，说明该点电位比参考点低。(1)(1)任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；(2)(2)标出各电流参考方向并计算；标出各电流参考方向并计算；标出各电流参考方向并计算；标出各电流参考方向并计算；(3)(3)计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。计算各点

30、至参考点间的电压即为各点的电位。下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.举例举例求图示电路中各求图示电路中各点的电位点的电位:Va、Vb、Vc、Vd。解：解：设设a为参考点，即为参考点，即Va=0VV Vb b=U Ubaba=106=106=60V60VV Vc c=U Ucaca =420=80 V=420=80 VV Vd d =U Udada=65=30 V=65=30 VUab=VaVb=0(60)=60VUcb=VcVb=80(60)=140VUdb=VdVb=30(60)=90V设设b为参考点，即为参考点，即Vb=0VV Va a =U Uabab=106=

31、60 V=106=60 VV Vc c =U Ucbcb=E E1 1=140 V=140 VV Vd d =U Udbdb=E E2 2=90 V=90 VUab=VaVb=60 0=60VUcb=VcVb=1400=140VUdb=VdVb=900=90Vc20 4A6 10AE290VE1140V5 d6Aba+下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 结论：结论：结论：结论：(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变；各点的电位也将随之改变；(2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考电路中两点间的电

32、压值是固定的，不会因参考点的不同而改变，点的不同而改变，即与零电位参考点的选取无关。即与零电位参考点的选取无关。下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页借助电位的概念可以简化电路作图借助电位的概念可以简化电路作图c20 6 90V140V5 dba+在电子电路中，常不画电源，在电子电路中，常不画电源，而在电源的非接地端标以电而在电源的非接地端标以电位的数值。位的数值。c20 6 90V+140V5 dbac20 6 90V+140Vbad下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例例例1:1:计算图示电路中计算图示电路中B B点的电位。点的电位。C100k

33、50k 9V+6VABIC9V+A6V+100k 50k BI解：解：下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例例例2:2:共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路VCCRsusRbVBBRcC1C2T+RL+ui+uo+VCCRsusRbRcC1C2T+RLui+uo+简化画法简化画法简化画法简化画法下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例例例3 3Rb2RcRb1ReIB+VCCICUCE+直流通路直流通路IE 分压式偏置电路分压式偏置电路Rb2RcC1C2Rb1CeReRLiB+VCCuiuo+iCRSuS+uCE+下下一页一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例例例3 3Rb2RCRb1ReI2I1IB+VCCICUCE+直流通路直流通路IEVB