第01章电路的基本概念优秀课件.ppt

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1、第01章电路的基本概念1第1页，本讲稿共53页电路分析部分第第1章章 电路的基本概念电路的基本概念 第第2章章 电路的分析方法电路的分析方法 第第3章章 正弦交流电路正弦交流电路 第第4章章 三相电路三相电路 第第5章章 暂态分析暂态分析 2第2页，本讲稿共53页模拟电路部分第第6章章 二极管及整流电路二极管及整流电路 第第7章章 晶体管及放大电路晶体管及放大电路 第第8章章 反馈放大电路反馈放大电路 第第9章章 运算放大电路运算放大电路 3第3页，本讲稿共53页数字电路部分第第10章章 组合逻辑电路组合逻辑电路 第第11章章 时序逻辑电路时序逻辑电路 4第4页，本讲稿共53页第1章 电路的基

2、本概念 1 电路与电路图电路与电路图 06 2 电路的基本物理量电路的基本物理量 11 3 电路元件电路元件 17 4 电路的基本定律电路的基本定律 36 5 电路的工作状态电路的工作状态 42 6 元件的串联与并联元件的串联与并联 45 7 电位的计算电位的计算 52 5第5页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念1 电路与电路图电路与电路图 一、电路一、电路 组成：电源、负载、导线及控制电器组成：电源、负载、导线及控制电器 电源：负责对电路提供电能电源：负责对电路提供电能 负载：将电能转换为其它形式的能量负载：将电能转换为其它形式的能量 导线及控制电器：传输及分配电能

3、导线及控制电器：传输及分配电能 定义：电流的通路定义：电流的通路 6第6页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念二、理想元件二、理想元件1、定义：、定义：只含有一种电路参数的元件，如下图所只含有一种电路参数的元件，如下图所 示的电阻元件示的电阻元件R、电感元件、电感元件L、电容元件、电容元件C7第7页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念2 2、实际元件的理想化、实际元件的理想化 保留元件的主要特性，忽略其次要特性并用理想元件表示的过保留元件的主要特性，忽略其次要特性并用理想元件表示的过程称为元件的理想化。程称为元件的理想化。一个实际的电感线圈，保留

4、线圈电感及线圈内阻，忽略线圈的匝间等一个实际的电感线圈，保留线圈电感及线圈内阻，忽略线圈的匝间等效电容，就可以将实际电感线圈用一个理想电感元件与一个理想电阻元件效电容，就可以将实际电感线圈用一个理想电感元件与一个理想电阻元件的串联结构来表示，如下图所示。的串联结构来表示，如下图所示。8第8页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念3 3、电路图、电路图名词：名词：支路：无分支的一段电路。按支路中是否有电源，支路：无分支的一段电路。按支路中是否有电源，支路分为含源支路与无源支路支路分为含源支路与无源支路 节点：三条或三条以上支路的联接点节点：三条或三条以上支路的联接点 回路：

5、由几条支路构成的闭合电路回路：由几条支路构成的闭合电路 网孔：中间不包含其它支路的回路网孔：中间不包含其它支路的回路定义：由理想电路元件联接成的平面或立体图形即定义：由理想电路元件联接成的平面或立体图形即 为电路图。为电路图。9第9页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念 按照定义，图示电路中包含有按照定义，图示电路中包含有6 6条支路、条支路、4 4个节点、个节点、7 7个回路、个回路、3 3个网孔个网孔10第10页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念2 电路的基本物理量电路的基本物理量 一、电流强度（简称电流）一、电流强度（简称电流）表示字母：

6、表示字母：I I、i 量纲：安培（量纲：安培（A A）定义式：定义式：参考方向：规定电流流动的方向参考方向：规定电流流动的方向定义：单位时间内通过导体截面的电量定义：单位时间内通过导体截面的电量 11第11页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念二、电压二、电压表示字母：表示字母：U、u 量纲：伏特（量纲：伏特（V V）定义式：定义式：参考方向：参考方向：定义：场力在外电路将单位正电荷从一点移到另一定义：场力在外电路将单位正电荷从一点移到另一 点所作的功点所作的功12第12页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念三、电位三、电位表示字母：表示字母：U

7、、u 量纲：伏特（量纲：伏特（V V）定义式：定义式：电位参考点：规定的零电位点，用电位参考点：规定的零电位点，用表示。因为表示。因为电路中两点之间的电压等于两点之间的电位差电路中两点之间的电压等于两点之间的电位差定义：定义：电路中任意一点指向电位参考点的电压电路中任意一点指向电位参考点的电压 13第13页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念四、电动势四、电动势表示字母：表示字母：E、e定义：定义：电源力在电源内部将单位正电荷从电源电源力在电源内部将单位正电荷从电源 负极板移到电源正极板所作的功负极板移到电源正极板所作的功14第14页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路

8、的基本概念电路的基本概念五、电能五、电能表示字母：表示字母：W、w定义式：定义式：量纲：焦耳（量纲：焦耳（J J）定义：定义：场力移动正电荷所作的功场力移动正电荷所作的功15第15页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念六、电功率六、电功率 表示字母：表示字母：P、p 量纲：瓦特量纲：瓦特（W）定义式定义式 ：计算公式：计算公式：符号规定：电压与电流参考方向一致为正、相反为负符号规定：电压与电流参考方向一致为正、相反为负定义：单位时间内电路各部分转换的电能，或电路定义：单位时间内电路各部分转换的电能，或电路 中能量的转换率中能量的转换率16第16页，本讲稿共53页第第1

9、1章章 电路的基本概念电路的基本概念3 电路元件电路元件 一、电阻元件一、电阻元件表示字母：表示字母：R 、r分类：线性电阻分类：线性电阻 非线性电阻非线性电阻电阻元件中的能量：电阻元件中的能量：量纲：欧姆（量纲：欧姆（）定义：消耗电能的元件定义：消耗电能的元件17第17页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念 二、电感元件二、电感元件 表示字母：表示字母：L 分类：分类：空心电感（线性）、铁心电感（非线性）本章介绍线性电感空心电感（线性）、铁心电感（非线性）本章介绍线性电感 实际电感线圈实际电感线圈 理想电感线圈理想电感线圈 由右手螺旋定则分别确定磁通与感应电动势的方向

10、由右手螺旋定则分别确定磁通与感应电动势的方向,如上图所示。如上图所示。定义：定义：储存磁场能量的元件储存磁场能量的元件18第18页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念N匝线圈的感应电动势为匝线圈的感应电动势为公式中：公式中：是磁通链是磁通链 由于线圈中磁通的大小与励磁电流的数值有关，所以线由于线圈中磁通的大小与励磁电流的数值有关，所以线圈的感应电动势可以改写为：圈的感应电动势可以改写为：得到电感量：得到电感量：量纲：亨利量纲：亨利（H）19第19页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念1、电感元件的电压、电感元件的电压-电流关系电流关系在电感元件中

11、有：在电感元件中有：得到：得到：则电感电流为则电感电流为:公式中公式中:I0 0 是电流的初始值，如果电感元件原本没有储能，是电流的初始值，如果电感元件原本没有储能，则电流的初始值则电流的初始值 I0 0=0=0。20第20页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念2、感应电动势对电流的影响、感应电动势对电流的影响 电感元件中的感应电动势对电感电流有影响，如电感元件中的感应电动势对电感电流有影响，如:1 1）电流增大，）电流增大，di/dt 0,eL0，电感线圈将电能转，电感线圈将电能转 换为磁能储存在电感线圈中以阻碍电流增大；换为磁能储存在电感线圈中以阻碍电流增大；2 2

12、）电流减小，）电流减小，di/dt 0，电感线圈将储存的电感线圈将储存的 磁能转换为电能补充到电路中以阻碍电流减小；磁能转换为电能补充到电路中以阻碍电流减小；3 3）电流为恒定直流时，）电流为恒定直流时，i=I，dI/dt=0,eL=0,线圈对线圈对 直流短路直流短路21第21页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念3 3、电感元件中的能量、电感元件中的能量 22第22页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念三、电容元件三、电容元件表示字母：表示字母：C C 量纲：法拉（量纲：法拉（F F）分类：无极性电容、极性电容分类：无极性电容、极性电容 无极性

13、电容无极性电容 极性电容极性电容电容：电容器极板上的电荷量与极板两端电压的比值电容：电容器极板上的电荷量与极板两端电压的比值定义：定义：储存电场能量的元件储存电场能量的元件23第23页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念1、电压、电压-电流关系电流关系电容电压为电容电压为:式中：式中：U0 为电容电压的初始值，如果电容器原本没有储能，为电容电压的初始值，如果电容器原本没有储能，则电容电压的初始值则电容电压的初始值U0=0=0。24第24页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念2 2、电容电压对电流的影响、电容电压对电流的影响 电压增大时，电压增大时

14、，du/dt0，i0，电容元件将电能转换为电电容元件将电能转换为电场能量储存在电容元件中；场能量储存在电容元件中；电压减小时，电压减小时，du/dt0，i0，电容元件将储存的电场电容元件将储存的电场能量转换为电能还给电路；能量转换为电能还给电路；电压恒定时，电压恒定时，du/dt=0，i=0，电容元件在直流电路中相电容元件在直流电路中相当于断路，即电容元件隔直导交。当于断路，即电容元件隔直导交。25第25页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念 3 3、电容元件中的能量、电容元件中的能量26第26页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念四、电压源四、

15、电压源 理想电压源模型理想电压源模型 理想电压源伏理想电压源伏-安特性安特性1 1、定义：凡电源两端输出的电压按照某给定规律、定义：凡电源两端输出的电压按照某给定规律变化而与其中流过的电流无关，则称其为理想电压变化而与其中流过的电流无关，则称其为理想电压源。电源输出电压数值恒定时也称为恒压源。源。电源输出电压数值恒定时也称为恒压源。27第27页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念2 2、理想电压源特点：、理想电压源特点：输出电压恒定、输出电流任意输出电压恒定、输出电流任意28第28页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念3 3、实际电压源、实际电压

16、源 实际电压源模型实际电压源模型 实际电压源伏实际电压源伏-安特性安特性4 4、实际电压源的电压、实际电压源的电压-电流关系电流关系29第29页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念五、电流源五、电流源 理想电流源模型理想电流源模型 理想电流源伏理想电流源伏-安特性安特性1 1、定义：凡电源发出的电流按照某给定规律变化、定义：凡电源发出的电流按照某给定规律变化而与电源两端的电压无关，则称其为理想电流源。而与电源两端的电压无关，则称其为理想电流源。电源输出电流数值恒定时，也称为恒流源。电源输出电流数值恒定时，也称为恒流源。30第30页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基

17、本概念电路的基本概念2 2、理想电流源特点：、理想电流源特点：输出电流恒定、输出电压任意输出电流恒定、输出电压任意31第31页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念3 3、实际电流源、实际电流源 实际电流源模型实际电流源模型 实际电流源伏实际电流源伏-安特性安特性4 4、实际电流源的电压、实际电流源的电压-电流关系电流关系32第32页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念六、电源的等效互换六、电源的等效互换1 1、等效互换：电路模型转换前后，电路端口处对外输出的电压、等效互换：电路模型转换前后，电路端口处对外输出的电压及电流均不发生改变及电流均不发生

18、改变 电源的等效互换电源的等效互换电压源特性：电压源特性：电流源特性：电流源特性：2 2、互换条件：、互换条件：33第33页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念3 3、注意注意l 电源的等效互换是在实际电源模型中进行的，理想电源电源的等效互换是在实际电源模型中进行的，理想电源 之间不能等效互换之间不能等效互换l 等效仅是对外电路等效，对电源内部电路，转换前、后的等效仅是对外电路等效，对电源内部电路，转换前、后的电路并不等效电路并不等效l 电路中的被求参数支路不能参与互换电路中的被求参数支路不能参与互换l 在电源端口以内，与理想电源相联接并对理想电源的输出参数没有在电源端

19、口以内，与理想电源相联接并对理想电源的输出参数没有影响的元件，称为多余元件，求解外电路参数时可以将多余元件去影响的元件，称为多余元件，求解外电路参数时可以将多余元件去处处34第34页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念 例例 图示电路，已知图示电路，已知 ，将电流源模型，将电流源模型转换为电压源模型。转换为电压源模型。原电路图原电路图 等效电路图等效电路图解：解：转换后的电压源内阻为转换后的电压源内阻为 电源电动势为电源电动势为35第35页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念4 电路的基本定律电路的基本定律 一、欧姆定律一、欧姆定律1 1、无源支

20、路的欧姆定律、无源支路的欧姆定律规定：电压与电流参考方向一致取正号、电压与规定：电压与电流参考方向一致取正号、电压与 电流参考方向相反取负号电流参考方向相反取负号36第36页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念2 2、含源支路的欧姆定律、含源支路的欧姆定律规定：电源电动势与电流方向一致为正、相反为规定：电源电动势与电流方向一致为正、相反为 负；电路端电压与电流方向一致为正、相负；电路端电压与电流方向一致为正、相 反为负反为负37第37页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念3 3、回路的欧姆定律、回路的欧姆定律规定：回路中各电源电动势的方向与电流方

21、向一致规定：回路中各电源电动势的方向与电流方向一致 为正，相反为负。为正，相反为负。在进行电路参数求解时，应注意这时电路的参数均在进行电路参数求解时，应注意这时电路的参数均为代数量，其数值有正、有负，同时欧姆定律的三个表为代数量，其数值有正、有负，同时欧姆定律的三个表示式均为代数运算公式，公式中有相应的正、负号规定。示式均为代数运算公式，公式中有相应的正、负号规定。38第38页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念二、二、基尔霍夫定律基尔霍夫定律1 1、KCL：在电路中，任一时刻、任一节点，流入该节点在电路中，任一时刻、任一节点，流入该节点电流的总和必定等于流出该节点电流

22、的总和电流的总和必定等于流出该节点电流的总和KCLKCL：在电路中，任一时刻、任一节点，流过该节点电流的：在电路中，任一时刻、任一节点，流过该节点电流的代数和恒为零代数和恒为零规定：电流流入节点为正、流出节点为负规定：电流流入节点为正、流出节点为负 节点电流定律反映了电荷的连续性，在节点处电荷既不能产生、也节点电流定律反映了电荷的连续性，在节点处电荷既不能产生、也不能堆积或消失。不能堆积或消失。39第39页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念2 2、KVL：在电路中，任一时刻、任一回路，沿回在电路中，任一时刻、任一回路，沿回 路循行一周，各段电压的代数和恒为零路循行一周

23、，各段电压的代数和恒为零规定：分电压方向与回路循行方向一致为正、相反为负规定：分电压方向与回路循行方向一致为正、相反为负KVL：在电路中，任一时刻、任一回路，沿回路循在电路中，任一时刻、任一回路，沿回路循 行一周，在循行方向上的电位升之和必定等行一周，在循行方向上的电位升之和必定等 于电位降之和于电位降之和规定：电源电动势方向与回路循行方向一致为正、相反为规定：电源电动势方向与回路循行方向一致为正、相反为 负；电流方向与回路循行方向一致为正、相反为负负；电流方向与回路循行方向一致为正、相反为负40第40页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念 例例 列出图示电路中回路列出

24、图示电路中回路1 1的回路电压方程的回路电压方程解：解：各支路电流方向及回路循行方向如图，对回路各支路电流方向及回路循行方向如图，对回路1 1使用使用 KVL KVL公式公式 由由 有：有：由由 有：有：41第41页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念5 电路的工作状态电路的工作状态 一、有载工作状态一、有载工作状态有载工作状态时，电路的参数为：有载工作状态时，电路的参数为：42第42页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念二、空载工作状态二、空载工作状态空载时电路的电流及功率均为零，电压的端电压空载时电路的电流及功率均为零，电压的端电压43第43

25、页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念三、短路工作状态三、短路工作状态 电路短路时，负载上没有电压与电流，电源电路短路时，负载上没有电压与电流，电源的短路电流的短路电流 电源功电源功 ，电源将会因过热而损坏电源将会因过热而损坏44第44页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念6 元件的串联与并联元件的串联与并联 一、电阻的串联与并联一、电阻的串联与并联1 1、电阻的串联、电阻的串联 分压公式：分压公式：45第45页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念2 2、电阻的并联、电阻的并联 分流公式：分流公式：46第46页，本讲稿共5

26、3页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念二、电感元件的串联与并联二、电感元件的串联与并联1 1、电感元件串联、电感元件串联由由KVL公式有：公式有：得：得：47第47页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念2 2、电感元件并联、电感元件并联由由KCL公式：公式：得：得：48第48页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念三、电容元件的串联与并联三、电容元件的串联与并联1 1、电容元件的串联、电容元件的串联由由KVL公式有：公式有：得：得：49第49页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念2 2、电容元件的并联、电容元件的并

27、联由由KCL公式有：公式有：得：得：50第50页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念四、电源的串联与并联四、电源的串联与并联1 1、理想电源的串联、理想电源的串联 理想电压源可以直接以串联方式联接；理想电流源串联时必须满足输出理想电压源可以直接以串联方式联接；理想电流源串联时必须满足输出电流相等的条件，否则理想电流源不能以串联方式联接。电流相等的条件，否则理想电流源不能以串联方式联接。2 2、理想电源的并联、理想电源的并联 理想电压源并联时必须满足输出电压相等的条件，否则理想电压源不能以并联方式联理想电压源并联时必须满足输出电压相等的条件，否则理想电压源不能以并联方式联

28、接；理想电流源可以直接以并联方式联接。接；理想电流源可以直接以并联方式联接。3 3、实际电源的串联与并联、实际电源的串联与并联 实际电源均可以以串联或并联方式联接实际电源均可以以串联或并联方式联接51第51页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念7 电位的计算电位的计算 一、已知电路结构计算电位一、已知电路结构计算电位 解题步骤解题步骤 1 1、确定电位参考点、确定电位参考点2 2、求解电阻元件中的电流、求解电阻元件中的电流3 3、利用、利用KVLKVL公式计算电路中某点公式计算电路中某点 的电位的电位52第52页，本讲稿共53页第第1 1章章 电路的基本概念电路的基本概念二、已知电路中的电位计算电流二、已知电路中的电位计算电流 解题步骤解题步骤 1 1、将已知电位点用电压源等效、将已知电位点用电压源等效 替代，电压源的数值与极性替代，电压源的数值与极性 与该点的电位相同，电压源与该点的电位相同，电压源 的另一个极板联接在电路中的另一个极板联接在电路中 的电位参考点的电位参考点2 2、利用基尔霍夫定律和欧姆定、利用基尔霍夫定律和欧姆定 律求解电路参数律求解电路参数53第53页，本讲稿共53页