电路与电子技术基础第一章优秀课件.ppt
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1、第1页,本讲稿共43页本章目录本章目录1.1 1.1 电路的组成及其作用电路的组成及其作用1.2 1.2 电路模型电路模型1.3 1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量1.4 1.4 电气设备的额定值电气设备的额定值1.5 1.5 电路的工作状态电路的工作状态1.6 1.6 无源电路元件无源电路元件1.7 1.7 有源电路元件有源电路元件1.8 1.8 电路中电位的概念电路中电位的概念返回总目录返回总目录2 2第2页,本讲稿共43页1.1 1.1 电路的组成及其作用电路的组成及其作用n电路的概念电路的概念电路是由用电设备或元器件(称为负载)与供电设备(称电路是由用电设备或元器件(称为负载)与
2、供电设备(称为电源)通过导线连接而构成的提供给为电源)通过导线连接而构成的提供给电电荷流动的通荷流动的通路路。电路是电场的一种特殊形式,当电场被束缚在电荷流动的电路是电场的一种特殊形式,当电场被束缚在电荷流动的路径周围很小的范围时,即形成电路,可用路径周围很小的范围时,即形成电路,可用“路路”的理论的理论来分析处理。来分析处理。n电路的组成电路的组成n为电路工作提供能量的为电路工作提供能量的电源;电源;n在电能作用下完成电路功能的在电能作用下完成电路功能的用电设备或元器件;用电设备或元器件;n连接电源和用电设备的连接电源和用电设备的导线;导线;n控制电源接入的控制电源接入的开关开关等;等;n例
3、如我们常用的照明电路。例如我们常用的照明电路。220V电源开关灯泡(用电设备)导线3 3第3页,本讲稿共43页1.1 1.1 电路的组成及其作用电路的组成及其作用(续)(续)(续)(续)n电路的功能电路的功能客观上电路提供了电荷流动的通路,电荷携带着电能在电客观上电路提供了电荷流动的通路,电荷携带着电能在电路中流动,从电源带走电能,而在用电元器件中又释放电路中流动,从电源带走电能,而在用电元器件中又释放电能,因此电路的工作伴随着能量的运动。根据电路的工作能,因此电路的工作伴随着能量的运动。根据电路的工作场合和工作目的及我们的着眼点,电路主要有下列作用:场合和工作目的及我们的着眼点,电路主要有下
4、列作用:n能量传输能量传输 将电源的电能传输给用电设备将电源的电能传输给用电设备(负载负载)。n能量转换能量转换 将传输到负载的电能根据需要转换成其它将传输到负载的电能根据需要转换成其它形式形式 的能量,如光、声、热、机械能的能量,如光、声、热、机械能等等n信息传输信息传输n信息处理信息处理信息信息-(-(载体载体)-)-信号信号-电路电路-终端终端-(去载体去载体)-)-信息信息 (电流或电压电流或电压)信号信号(接受接受)-)-电路电路-信号信号(已经放大、去噪、合成已经放大、去噪、合成)4 4第4页,本讲稿共43页1.2 1.2 电路模型电路模型n为什么要引入电路模型?为什么要引入电路模
5、型?n构成实际电路的元器件种类繁多,形状各异,给分析和设构成实际电路的元器件种类繁多,形状各异,给分析和设计带来困难。计带来困难。n只有对各种元器件的特性建立了数学模型,才可能对电路只有对各种元器件的特性建立了数学模型,才可能对电路进行深入分析。例如,对于最简单的手电筒,这样一个电进行深入分析。例如,对于最简单的手电筒,这样一个电路,就包含了电池、电珠、开关、导体等部分。如果要把路,就包含了电池、电珠、开关、导体等部分。如果要把这个电路介绍给他人,一种方法是直接把实物展示给对方,这个电路介绍给他人,一种方法是直接把实物展示给对方,另一种方法是十分逼真地将它画下来给对方看,尽管如此,另一种方法是
6、十分逼真地将它画下来给对方看,尽管如此,我们仍然不能十分明了地将这个电路的工作情况表达出来我们仍然不能十分明了地将这个电路的工作情况表达出来(用语言或文字)。(用语言或文字)。n难以想象,如果每个电路都要如此处理,摆在我们面前的难以想象,如果每个电路都要如此处理,摆在我们面前的将是怎样的情形!将是怎样的情形!5 5第5页,本讲稿共43页1.2 1.2 电路模型电路模型 (续续1 1)n什么是电路模型?什么是电路模型?n对实际电路的特性进行分析、抽象,将电路的主要性能用对实际电路的特性进行分析、抽象,将电路的主要性能用数学方法表达出来,再利用一些具有特定、理想化特性的数学方法表达出来,再利用一些
7、具有特定、理想化特性的元件(理想元件)重构出来的电路,称为原电路的模型。元件(理想元件)重构出来的电路,称为原电路的模型。n电路模型反映了原电路工作的主要特性,并且这些特性是电路模型反映了原电路工作的主要特性,并且这些特性是已经数学化了的,便于用数学方法进行分析。已经数学化了的,便于用数学方法进行分析。n电路模型中,构成电路的不再是千差万别的各种实际元器电路模型中,构成电路的不再是千差万别的各种实际元器件,而是数量有限的理想元件,具有很好的规范性。有利件,而是数量有限的理想元件,具有很好的规范性。有利于设计、交流。于设计、交流。n构成电路模型的理想元件数量应尽可能少,否则,电路模构成电路模型的
8、理想元件数量应尽可能少,否则,电路模型将失去其存在的价值。型将失去其存在的价值。6 6第6页,本讲稿共43页1.2 1.2 电路模型电路模型 (续续2 2)n怎样建立电路模型?怎样建立电路模型?n对电路中的每个元器件特性建立数学模型;对电路中的每个元器件特性建立数学模型;n用理想元件实现每个元器件的特性,构成元器件的电路模用理想元件实现每个元器件的特性,构成元器件的电路模型;型;n把所有元器件的电路模型按照原电路结构连接起来,形成把所有元器件的电路模型按照原电路结构连接起来,形成电路的模型。电路的模型。n注:对元器件数学模型的建立不是本课程的内容范围,有注:对元器件数学模型的建立不是本课程的内
9、容范围,有关的知识可参考相应的资料或元器件生产厂提供的资料。关的知识可参考相应的资料或元器件生产厂提供的资料。7 7第7页,本讲稿共43页1.2 1.2 电路模型电路模型 (续续3 3)n常用理想元件种类常用理想元件种类电荷电荷 q q磁通磁通 电压电压 u u电流电流 i i电阻元件电阻元件电容元件电容元件电感元件电感元件忆阻元件忆阻元件8 8第8页,本讲稿共43页1.3 1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量n电流电流1.1.电流及其表示方式电流及其表示方式n电流的概念电流的概念电流是电路中电荷流动量的度量,它表示单位时间流过电电流是电路中电荷流动量的度量,它表示单位时间流过电路中某一截
10、面的净电荷量。路中某一截面的净电荷量。n电荷流动不仅有数量,也有方向,因此电流是具有方向的。电荷流动不仅有数量,也有方向,因此电流是具有方向的。规定正电荷流动的方向为电流的方向(称为真实方向)。规定正电荷流动的方向为电流的方向(称为真实方向)。n分析电路时用箭头或双下标来指定电流的方向。分析电路时用箭头或双下标来指定电流的方向。正电荷流向负电荷流向负电荷流向电流的真实方向q q+q q-ab电路中的一条通路9 9第9页,本讲稿共43页1.3 1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量(续续1 1)n电流(续)电流(续)2.2.电流的符号和单位电流的符号和单位n电流的符号:电路中用电流的符号:电路
11、中用 I I 表示不随时间变化的电流表示不随时间变化的电流 或或 i i 表示随时间变化的电流表示随时间变化的电流n电流的单位是安培(电流的单位是安培(A A),是国际实用单位制(),是国际实用单位制(SISI)中的)中的七个基本单位之一。它表示:每秒钟流过七个基本单位之一。它表示:每秒钟流过1 1库仑的净电荷。库仑的净电荷。1010第10页,本讲稿共43页1.3 1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量(续续2 2)n电流(续)电流(续)3.3.电流的参考方向电流的参考方向n电流作为电路的基本物理量,是我们分析电路所需要确定电流作为电路的基本物理量,是我们分析电路所需要确定的,因此在分析电路
12、之前,电流的真实方向一般是未知的。的,因此在分析电路之前,电流的真实方向一般是未知的。n在电路中,每条通路的电流方向只有两个可能的选择,因在电路中,每条通路的电流方向只有两个可能的选择,因此,我们可以用代数量来表示有方向的电流。符号表示方此,我们可以用代数量来表示有方向的电流。符号表示方向,绝对值表示大小。向,绝对值表示大小。n为了用代数量表示电流,我们必须事先规定一个参考(即为了用代数量表示电流,我们必须事先规定一个参考(即符号为正时电流的方向),称为电流的参考方向。电路中符号为正时电流的方向),称为电流的参考方向。电路中用箭头标示。用箭头标示。1111第11页,本讲稿共43页1.3 1.3
13、 电路的基本物理量电路的基本物理量(续续3 3)n电流电流(续)(续)电流的参考方向电流的参考方向n电流的参考方向是人为定义的,电流的参考方向是人为定义的,而电流的真实方向则是受电路而电流的真实方向则是受电路约束客观存在并确定的。约束客观存在并确定的。n当参考方向设得与真实方向一致时,当参考方向设得与真实方向一致时,电流的代数值符号为正;反之为负。电流的代数值符号为正;反之为负。n若分析电路后确定的电流符号为正,则若分析电路后确定的电流符号为正,则表明电流的真实方向就是参考方向;反之亦然。表明电流的真实方向就是参考方向;反之亦然。ab电路中的一条通路i电流 i 的参考方向1212第12页,本讲
14、稿共43页1.3 1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量(续续4 4)n电流电流(续)(续)4.4.电流的测量电流的测量n实验和工程中采用电流表测量电流,电流表必须串接在被实验和工程中采用电流表测量电流,电流表必须串接在被测电路中。测电路中。n电流的参考方向由电流表接线方式决定电流的参考方向由电流表接线方式决定“+”接线柱指向接线柱指向“-”接线柱接线柱i电流表+_被测支路断开通路串接电流表1313第13页,本讲稿共43页1.3 1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量(续续5 5)n电压电压1.1.电压的概念电压的概念n电路是电场的一种特殊形式。电路是电场的一种特殊形式。n电场是一种位场,
15、类似引力场,电荷在电场中具有电位能。电场是一种位场,类似引力场,电荷在电场中具有电位能。n单位正电荷在电场中某点所具有的电位能称为该点的电位。单位正电荷在电场中某点所具有的电位能称为该点的电位。它表示外力将单位正电荷从参考点(它表示外力将单位正电荷从参考点(0 0电位)移动到该点电位)移动到该点所作的功。单位为伏特所作的功。单位为伏特(V)=1 (V)=1 焦耳焦耳(J)/(J)/库仑库仑(C)(C),用,用 v v 或或 V V 表示表示a 点电位b 点电位1414第14页,本讲稿共43页1.3 1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量(续续6 6)n电压电压(续)(续)电压的概念电压的概念
16、n电路(电场)中两点(如电路(电场)中两点(如a a与与b b)之间的电位差称为)之间的电位差称为电压电压,用用 u u 或或 U U 表示,单位也是伏特表示,单位也是伏特(V)(V)abab两点之间电压两点之间电压n电压电压 u uabab 表示单位正电荷从表示单位正电荷从 a a 点移动到点移动到 b b点所失去的电位能,因此也点所失去的电位能,因此也常称为电压降。常称为电压降。abWaWb失去电位能Wa-Wb1515第15页,本讲稿共43页1.3 1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量(续续7 7)n电压电压(续)(续)2.2.电压的方向(极性)电压的方向(极性)n电路(电场)中,只有
17、定义了参考点,电位才有意义。电路(电场)中,只有定义了参考点,电位才有意义。n电压是一个相对量,与参考点的选取无关。电压是一个相对量,与参考点的选取无关。n电压表示的是电位下降,也存在方向(又称为极性),规电压表示的是电位下降,也存在方向(又称为极性),规定电位下降的方向为电压的真实方向。定电位下降的方向为电压的真实方向。n电位实际上是电路中某点到参考点之间的电压。电位实际上是电路中某点到参考点之间的电压。1616第16页,本讲稿共43页1.3 1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量(续续8 8)n电压电压(续)(续)3.3.电压的参考方向电压的参考方向n电压具有方向性,不能单用数值来表示,
18、必须同时标定其电压具有方向性,不能单用数值来表示,必须同时标定其方向。方向。n在对电路分析之前显然不能确定电压的真实方向。在对电路分析之前显然不能确定电压的真实方向。n两点之间电压只可能有两个方向,可先假设电压的方向,两点之间电压只可能有两个方向,可先假设电压的方向,数值的正、负表示真实方向与假设方向之间的关系。称此数值的正、负表示真实方向与假设方向之间的关系。称此假设的方向为电压的参考方向。电压的参考方向用箭头假设的方向为电压的参考方向。电压的参考方向用箭头(或(或+/+/号)在电路中标出。号)在电路中标出。n有了参考方向,带方向的电压变量就转变成了代数量。有了参考方向,带方向的电压变量就转
19、变成了代数量。abu uab+-u u或或1717第17页,本讲稿共43页1.3 1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量(续续9 9)n电压电压(续)(续)4.4.电压的测量电压的测量n实验和工程中采用电压表测量电压,电压表必须和被测支实验和工程中采用电压表测量电压,电压表必须和被测支路并联。路并联。n电压的参考方向由电压表接线方式决定电压的参考方向由电压表接线方式决定 “+”接线柱指向接线柱指向“”接线柱接线柱电压表+_被测支路+_u1818第18页,本讲稿共43页1.3 1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量(续续1010)n关联参考方向关联参考方向n同一电路元件上既有电流参考方向,也
20、有电压参考方向。同一电路元件上既有电流参考方向,也有电压参考方向。作为参考方向,都是人为假设出来的,两者之间没有实际作为参考方向,都是人为假设出来的,两者之间没有实际联系。联系。n电路分析中,在一个元件上定义两个独立的参考方向是不电路分析中,在一个元件上定义两个独立的参考方向是不合适的。为了分析方便,同一电路元件或电路部分,电压合适的。为了分析方便,同一电路元件或电路部分,电压和电流的参考方向采用一致的方向,称为和电流的参考方向采用一致的方向,称为关联参考方向关联参考方向。n如无特别需要,一般采用关联参考方向。这样在电路中只如无特别需要,一般采用关联参考方向。这样在电路中只需要标出一个参考方向
21、。需要标出一个参考方向。1919第19页,本讲稿共43页1.3 1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量(续续1111)n电功率电功率n电功率的概念、符号与单位电功率的概念、符号与单位n电功率是电路元件消耗电能快慢的度量,它表示单位时间内电路电功率是电路元件消耗电能快慢的度量,它表示单位时间内电路元件消耗的电场能量。元件消耗的电场能量。n电路中用电路中用 P P 或或 p p 表示电功率,按照定义,表示电功率,按照定义,p p(或或 P P)=d)=dWW/d/dt tn功率的单位为瓦特(功率的单位为瓦特(WW)=焦耳焦耳(J)/(J)/秒秒(s)(s)。n功率的计算功率的计算n采用关联参考方
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- 电路 电子技术 基础 第一章 优秀 课件
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