電路與電子技術(shù) 教學(xué)課件 ppt 作者董毅1電路分析部分 第01章 電路的基本概念

1、1,《電路與電子技術(shù)》,北京印刷學(xué)院,2,電路分析部分,第1章 電路的基本概念,第2章 電路的分析方法,第3章 正弦交流電路,第4章 三相電路,第5章 暫態(tài)分析,3,模擬電路部分,第6章 二極管及整流電路,第7章 晶體管及放大電路,第8章 反饋放大電路,第9章 運(yùn)算放大電路,4,數(shù)字電路部分,第10章 組合邏輯電路,第11章 時(shí)序邏輯電路,第12章 異步電動(dòng)機(jī),第13章 繼電接觸控制系統(tǒng),5,第1章 電路的基

2、本概念,§ 1 電路與電路圖 · · · · · · · · · · · · · · · · 06,§ 2 電路的基本物理量 · · · · · · · · · &#

3、183; · ·11,§ 3 電路元件· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·17,§ 4 電路的基本定律· ·

4、; · · · · · · · · · · · · ·36,§ 5 電路的工作狀態(tài)· · · · · · · · · · · · · · ·42,&

5、#167; 6 元件的串聯(lián)與并聯(lián) · · · · · · · · · · · ·45,§ 7 電位的計(jì)算· · · · · · · · · · · · · ·

6、83; · · · · ·52,6,第1章 電路的基本概念,§1 電路與電路圖,一、電路 組成：電源、負(fù)載、導(dǎo)線及控制電器 電源：負(fù)責(zé)對(duì)電路提供電能 負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)換為其它形式的能量 導(dǎo)線及控制電器：傳輸及分配電能,定義：電流的通路,7,第1章 電路的基本概念,二、理想元件,1、定義：

7、 只含有一種電路參數(shù)的元件，如下圖所 示的電阻元件R、電感元件L、電容元件C,8,第1章 電路的基本概念,2、實(shí)際元件的理想化 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過(guò)程稱為元件的理想化。 一個(gè)實(shí)際的電感線圈，保留線圈電感及線圈內(nèi)阻，忽略線圈的匝間等效電容，就可以將實(shí)際電感線圈用一個(gè)理想電感元件與一個(gè)理想電阻元件的串聯(lián)結(jié)構(gòu)來(lái)表示，如下圖所示。,9,第1章 電路的基本概念,3、電路圖

8、名詞： 支路：無(wú)分支的一段電路。按支路中是否有電源， 支路分為含源支路與無(wú)源支路 節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn) 回路：由幾條支路構(gòu)成的閉合電路 網(wǎng)孔：中間不包含其它支路的回路,定義：由理想電路元件聯(lián)接成的平面或立體圖形即 為電路圖。,10,第1章 電路的基本概念,按照定義，圖示電路中包含有6條支路、4個(gè)節(jié)點(diǎn)、7個(gè)回路、3個(gè)網(wǎng)孔,11,

9、第1章 電路的基本概念,§2 電路的基本物理量,一、電流強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱電流）表示字母：I 、i 量綱：安培（A）定義式：參考方向：規(guī)定電流流動(dòng)的方向,定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面的電量,12,第1章 電路的基本概念,二、電壓表示字母：U、u 量綱：伏特（V）定義式：參考方向：,定義：場(chǎng)力在外電路將單位正電荷從一點(diǎn)移到另一 點(diǎn)所作的功

10、,13,第1章 電路的基本概念,三、電位表示字母：U、u 量綱：伏特（V）定義式：電位參考點(diǎn)：規(guī)定的零電位點(diǎn)，用⊥表示。因?yàn)殡娐分袃牲c(diǎn)之間的電壓等于兩點(diǎn)之間的電位差,定義：電路中任意一點(diǎn)指向電位參考點(diǎn)的電壓,14,第1章 電路的基本概念,四、電動(dòng)勢(shì)表示字母：E、e,定義：電源力在電源內(nèi)部將單位正電荷從電源 負(fù)極板移到電源正極板所作的功,15,第1章 電路

11、的基本概念,五、電能表示字母：W、w定義式：量綱：焦耳（J）,定義：場(chǎng)力移動(dòng)正電荷所作的功,16,第1章 電路的基本概念,六、電功率 表示字母：P、p 量綱：瓦特（W） 定義式 ： 計(jì)算公式： 符號(hào)規(guī)定：電壓與電流參考方向一致為正、相反為負(fù),定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電路各部分轉(zhuǎn)換的電能（或電路 中能量的轉(zhuǎn)換率）,17,第1章 電路的基本概念,§3 電

12、路元件,一、電阻元件表示字母： R 、 r分類：線性電阻 非線性電阻電阻元件中的能量：量綱：歐姆（ ）,定義：消耗電能的元件,18,第1章 電路的基本概念,二、電感元件 表示字母：L 分類： 空心電感（線性）、鐵心電感（非線性）本章介紹線性電感

13、 實(shí)際電感線圈 理想電感線圈 由右手螺旋定則分別確定磁通與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向,如上圖所示。,定義：儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件,19,第1章 電路的基本概念,N匝線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為公式中： 是磁通鏈 由于線圈中磁通的大小與勵(lì)磁電流的數(shù)值有關(guān)，所以線圈的感應(yīng)電動(dòng)

14、勢(shì)可以改寫(xiě)為：得到電感量： 量綱：亨利（H）,20,第1章 電路的基本概念,1、電感元件的電壓-電流關(guān)系在電感元件中有：得到：則電感電流為:公式中: I0 是電流的初始值，如果電感元件原本沒(méi)有儲(chǔ) 能，則電流的初始值 I0=0。,21,第1章 電路的基本概念,2、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流的影響 電感元件中的感

15、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)電感電流有影響，如: 1）電流增大，di / dt > 0, 則eL0，電感線圈將儲(chǔ)存 的磁能轉(zhuǎn)換為電能補(bǔ)充到電路中以阻礙電流減??； 3）電流為恒定直流時(shí)，i=I，dI/dt=0, 則eL=0,線圈 對(duì)直流短路,22,第1章 電路的基本概念,3、電感元件中的能量,23,第1章 電路的基本概念,三、電容元件表示字母：C 量綱：法拉（F） 分類：無(wú)極性電容、極性電容

16、 無(wú)極性電容 極性電容電容：電容器極板上的電荷量與極板兩端電壓的比值,定義：儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件,24,第1章 電路的基本概念,1、電壓-電流關(guān)系電容電壓為:式中：U0 為電容電壓的初始值，如果電容器原本沒(méi)有儲(chǔ) 能，則電容電壓的初始值U0 = 0。,25,第1章 電路的基本概念,2、電容電壓對(duì)電流的影響 電壓增大時(shí)，du/

17、dt>0，則i>0，電容元件將電能轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存在電容元件中； 電壓減小時(shí)，du/dt<0，則i<0，電容元件將儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量轉(zhuǎn)換為電能還給電路； 電壓恒定時(shí)，du/dt=0，則i=0，電容元件在直流電路中相當(dāng)于斷路，即電容元件隔直導(dǎo)交。,26,第1章 電路的基本概念,3、電容元件中的能量,27,第1章 電路的基本概念,四、電壓源 理想電壓源模型

18、 理想電壓源伏-安特性,1、定義：凡電源兩端輸出的電壓按照某給定規(guī)律變化而與其中流過(guò)的電流無(wú)關(guān)，則稱其為理想電壓源。電源輸出電壓數(shù)值恒定時(shí)也稱為恒壓源。,28,第1章 電路的基本概念,2、理想電壓源特點(diǎn)：輸出電壓恒定、輸出電流任意,29,第1章 電路的基本概念,3、實(shí)際電壓源 實(shí)際電壓源模型 實(shí)際電壓源伏-安特性4、實(shí)際電壓源的電壓-電

19、流關(guān)系,30,第1章 電路的基本概念,五、電流源 理想電流源模型 理想電流源伏-安特性,1、定義：凡電源發(fā)出的電流按照某給定規(guī)律變化而與電源兩端的電壓無(wú)關(guān)，則稱其為理想電流源。電源輸出電流數(shù)值恒定時(shí)，也稱為恒流源。,31,第1章 電路的基本概念,2、理想電流源特點(diǎn)：輸出電流恒定、輸出電壓任意,32,第1章 電路的基本概念,3、實(shí)際電流源

20、 實(shí)際電流源模型 實(shí)際電流源伏-安特性4、實(shí)際電流源的電壓-電流關(guān)系,33,第1章 電路的基本概念,六、電源的等效互換1、等效互換：電路模型轉(zhuǎn)換前后，電路端口處對(duì)外輸出的 電壓及電流均不發(fā)生改變 電源的等效互換電壓源特性： 電流源特性：2、

21、互換條件：,34,第1章 電路的基本概念,3、注意 電源的等效互換是在實(shí)際電源模型中進(jìn)行的，理想電源 之間不能等效互換 等效僅是指對(duì)電源的外電路等效，在電源內(nèi)部，轉(zhuǎn)換前與轉(zhuǎn)換后的電路并不等效 電路中的被求參數(shù)支路不能參與等效互換 在電源端口以內(nèi)，與理想電源相聯(lián)接并對(duì)理想電源的輸出參數(shù)沒(méi)有影響的元件，稱為多余元件，在求解外電路參數(shù)時(shí)可以將直接將端口內(nèi)的多余元件去除,35,第1章 電路的基本概念,[例] 圖示電路，已知

22、 ， ，將電流源模型轉(zhuǎn)換為電壓源模型。 原電路圖 等效電路圖解：轉(zhuǎn)換后的電壓源內(nèi)阻為 電源電動(dòng)勢(shì)為,36,第1章 電路的基本概念,§4 電路的基本定律,一、歐姆定律1、無(wú)源支路的歐姆定律規(guī)定：電壓與電流參考方向一致為正、電壓與 電流參考方向相反為負(fù),37,第1章

23、電路的基本概念,2、含源支路的歐姆定律規(guī)定：電源電動(dòng)勢(shì)與電流方向一致為正、相反為 負(fù)；電路端電壓與電流方向一致為正、相 反為負(fù),38,第1章 電路的基本概念,3、回路的歐姆定律規(guī)定：回路中各電源電動(dòng)勢(shì)的方向與電流方向一致 為正，相反為負(fù)。 在進(jìn)行電路參數(shù)求解時(shí)，應(yīng)注意這時(shí)電路的參數(shù)均為代數(shù)量，其數(shù)值有正、有負(fù)，同時(shí)歐姆定律的三個(gè)表示式均為代數(shù)運(yùn)算公式，公式中的正負(fù)號(hào)有相

24、應(yīng)的規(guī)定。,39,第1章 電路的基本概念,二、基爾霍夫定律1、KCL：在電路中，任一時(shí)刻、任一節(jié)點(diǎn)，流入該節(jié)點(diǎn)電流的總和必定等于流出該節(jié)點(diǎn)電流的總和KCL：在電路中，任一時(shí)刻、任一節(jié)點(diǎn)，流過(guò)該節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒為零常規(guī)以：電流流入節(jié)點(diǎn)為正、流出節(jié)點(diǎn)為負(fù) 節(jié)點(diǎn)電流定律反映了電荷的連續(xù)性，在節(jié)點(diǎn)處電荷既不能產(chǎn)生、也不能堆積或消失。,40,第1章 電路的基本概念,2、KVL：在電路中，任一時(shí)刻、任一回路，沿回

25、 路循行一周，各段電壓的代數(shù)和恒為零規(guī)定：各段電壓方向與回路循行方向一致為正、相反為負(fù)KVL：在電路中，任一時(shí)刻、任一回路，沿回路循 行一周，在循行方向上的電位升之和必定等 于電位降之和規(guī)定：電源電動(dòng)勢(shì)方向與回路循行方向一致為正、相反為 負(fù)；電流方向與回路循行方向一致為正、相反為負(fù),41,第1章 電路的基本概念,[例] 列出圖示電路中回路1的回路電壓方程解：各支路電

26、流方向及回路循行方向如圖，對(duì)回路1使用 KVL公式 由 有： 由 有：,42,第1章 電路的基本概念,§5 電路的工作狀態(tài),一、有載工作狀態(tài)有載工作狀態(tài)時(shí)，電路的參數(shù)為：,43,第1章 電路的基本概念,二、空載工作狀態(tài) 空載工作狀態(tài)時(shí)，由于電路的電流為零，所以電路的功率為零，電路的端電壓,44,第1章 電路的基本概念,三、短路工作狀

27、態(tài) 電路短路時(shí)，負(fù)載上沒(méi)有電壓與電流，電源的短路電流 電源功 ，電源將會(huì)因過(guò)熱而損壞,45,第1章 電路的基本概念,§6 元件的串聯(lián)與并聯(lián),一、電阻的串聯(lián)與并聯(lián)1、電阻的串聯(lián) 分壓公式：,46,第1章 電路的基本概念,2、電阻的并聯(lián) 分流公式：,47,第1章 電路的基本概念,二、電感元件的串聯(lián)與并聯(lián)1、電感元件串聯(lián)由KVL公式有：

28、得：,48,第1章 電路的基本概念,2、電感元件并聯(lián)由KCL公式：得：,49,第1章 電路的基本概念,三、電容元件的串聯(lián)與并聯(lián)1、電容元件的串聯(lián)由KVL公式有：得：,50,第1章 電路的基本概念,2、電容元件的并聯(lián)由KCL公式有：得：,51,第1章 電路的基本概念,四、電源的串聯(lián)與并聯(lián)1、理想電源的串聯(lián) 理想電壓源可以直接以串聯(lián)方式聯(lián)接； 理想電流源在滿

29、足電源輸出電流相等的條件下才能串聯(lián)，否則理想電流源不能以串聯(lián)方式聯(lián)接。2、理想電源的并聯(lián) 理想電壓源在滿足電壓端電壓相等的條件下才能并聯(lián)，否則理想電壓源不能以并聯(lián)方式聯(lián)接； 理想電流源可以直接以并聯(lián)方式聯(lián)接。3、實(shí)際電源的串聯(lián)與并聯(lián) 實(shí)際電源均可以用串聯(lián)或并聯(lián)方式聯(lián)接,52,第1章 電路的基本概念,§7 電位的計(jì)算,一、已知電路結(jié)構(gòu)計(jì)算電位[解題步驟]1、確定電位參考點(diǎn)2、求解電阻元件中