电路的基本概念与基本定律.ppt

1电路的基本概念与基本定律1 1电路的作用与组成部分处理各种信号的电子系统的组成和工作原理 电路 电路功能分类 模拟电路 也称 模拟电子技术 模拟电子线路 数字电路 也称 数字电子技术 数字电子线路 1 2电路和电路模型最简单的电路 以及参见图1 2 1组成 电源 负载 中间环节 导线 开关 控制设备 电源 4种电压源 电流源 受控电压源 受控电流源 负载 通常用电阻表示 中间环节 电阻 电感 电容 晶体管 开关 导线等 电阻 电容 电感 晶体管 1 3电压和电流 以及电压 电流的参考方向P11电流 单位时间内通过导体横截面的电量符号 I i定义单位 Ampere安培 A 毫安 mA 微安 A 等方向 正电荷的运动方向电压 电场力对电荷作功的能力的大小符号 U u定义单位 Volt伏特 V 毫伏 mV 微伏 V 等方向 电压方向是由高电位指向低电位注意点 电压符号的下标 Uab Ua Ub 电动势 电源内部非电场力对电荷作功的能力 P12符号 E定义单位 伏特 V 毫伏 mV 微伏 V 等方向 电动势方向是电源内部的负极指向正极 电位升高 最基本的电路元器件 电阻R 电感L 电容C电阻 消耗电能的器件符号 R单位 ohm欧姆 千欧 k 兆欧 M 关系 M 1000k k 1000 电容 存储电荷 存储能量 的器件符号 C单位 farad法拉第 F 微法 F 皮法 pF 等关系 F 106 F F 106pF 电感 产生磁场 存储能量 的器件符号 L单位 henry亨利 H 毫亨 mH 微亨 H 等关系 H 1000mH mH 1000 Hp pico 10 12 微微 n nano 10 9 十亿分之一 micro 10 6 百万分之一 m milli 10 3 千分之一 K Kilo 1000 千 M Mega 1000K 106 百万 G Giga 109 1000M 十亿 T Tera 1012 1000G 万亿 各种电源符号 直流电源电压源电流源受控电压源受控电流源电压恒定电流恒定电压 电流受其他支路控制电阻等于0电阻 电流 电压和电动势的参考方向参考方向 分析电路的电流或电压时 假定的电流或电压的方向计算结果 0 正号 表明实际方向 极性 和参考方向相同计算结果 0 负号 表明方向 极性 和参考方向相反 电流参考方向电压的参考方向 极性 可用下标表示 如Uab表示参考方向是a点指向b点 即假定a点电位比b点电位高 2个下标中前一个是假定高的 Uab Uba 关联参考方向概念 同时考虑一个器件上的电流参考方向和电压参考方向 便是关联参考方向的概念 若这两个参考方向相同 称为关联参考方向 关联方向 电流从高电位流向低电位 若这两个参考方向相反 称为非关联参考方向 非关联方向 电流从低电位流向高电位 一般电阻的参考方向为关联参考方向 吸收 耗能 一般电源的参考方向为非关联参考方向 放出能量 器件A 非关联方向器件B 关联方向 器件A 电源E发出功率 能量 器件B 电阻R吸收功率 耗能 1 4欧姆定律U IR要考虑U I的参考方向 关联方向取正 非关联方向取负 例 已知 R 5 求 Uab 确定Uab实际方向解 a Uab 1 5 5V b Uab 1 5 5V c Uab 1 5 5V d Uab 1 5 5V 1 5电器设备的额定值和电路的3种工作状态P15电器设备的额定值额定值是由生产厂提供的 是根据设计 材料 制造工艺等因素确定的各项指标和技术数据 额定值是规定设备运行时所允许的上限值 电路的3种工作状态1 通路 2 开路 3 短路 短路一般是故障状态 电功率 电源 负载的判断电功W 电压的定义 p3 U W Q I Q t W Q U IUt电阻吸收 消耗 的功 WR I2Rt U2 R t电功率P 单位时间内吸收 或产生 的功 电功率表达式 P W t IUP 0 关联参考方向 吸收功率 负载P 0 非关联参考方向 放出功率 电源 例 求下列各器件所标的未知量 元件A 吸收的功率PA 3 2 6W元件B 吸收的功率PB 4 U 1 U 4V元件C 放出的功率PC 5 2 10W 元件C实际吸收功率10W 1 6基尔霍夫定律名词术语1 支路 1个两端元件串联 同一支路电流相同 2 结点 3条支路的连接点 结点 亦称节点 3 回路 一个闭合路径 4 网孔 不含其他支路的的回路 5 广义结点 一个封闭面 6 虚拟回路 不完全闭合路径 结点 node支路 branch回路 loop网孔 mesh 基尔霍夫电流定律 KCL Kirchhoff scurrentlaw流入一个结点的电流之和等于流出该结点电流之和 或者说流过一个结点的电流代数和为0 即 I 0独立KCL方程数 N 1 结点数 注意点 应用KCL时 要规定电流的正负 若规定流入结点电流为 则流出结点电流为 反之规定也可以 结点a I1 I2 I3 0结点c I1 I2 I3 0 这两个KCL不独立 基尔霍夫电压定律 KVL Kirchhoff svoltagelaw沿任何回路环绕一周 回路内各段电压的代数和为0 或沿任何回路环绕一周 回路内所有的 电压升 电压降即 U 0独立KVL方程数 M N 1 M支路数 N节点数注意点 1 先设定各支路电流参考方向 电压参考方向 2 选定回路环绕方向 3 列KVL方程时 电压参考方向与环绕方向一致 该电压取 号 电压参考方向与环绕方向相反 该电压取 号 各类电源性质简介 例 已知 R1 1 R2 2 R3 3 US1 5V US 5I1求 电阻R3上的电流I3 解 KCL 结点aI1 I3 I2KVL 回路I3I3 5 1 I1 0回路II2 I2 5I1 3 I3 0整理得 1 7电路中电位的概念及计算电位 电势 电场某点与参考点之间的电压 P26符号 Ua ub单位 伏特 V 毫伏 mV 微伏 V 等参考点 在电路中指定的一个0电位点 参考点符号 举例 同一电路三种表示 R1 20k R2 5k R3 6k 解 R1 20k R2 5k R3 6k I3 I2 I1假设电流方向从左流向右 从上流向下 作业 P121 3 2P141 4 2 1 4 3P201 5 2 1 5 4 1 5 5P251 6 1 1 6 2 1 6 3 1 6 5 1 6 6P271 7 1 1 7 3 本章要求 1 了解电路模型及理想电路元件的意义 2 理解电压与电流参考