电工电子技术-1

第一节电路和电路模型第二节电路的基本物理量及其参考方向第三节理想电路元件第四节基尔霍夫定律第五节电路中的电位及其计算,第一章电路的基本概念和基本定律,第一节电路和电路模型,一、电路二、电路模型,返回,第二节电路的基本物理量及其参考方向,一、电流及其参考方向二、电压及其参考方向三、关联参考方向四、电能和电功率,返回,第三节理想电路元件,一、无源理想元件二、有源理想元件,返回,第四节基尔霍夫定律,一、基尔霍夫电流定律（KCL)二、基尔霍夫电压定律（KVL),返回,第五节电路中的电位及其计算,一、电位二、电源的习惯画法,返回,什么是电路呢？例如电子诱饵,R水,A,B,3V,返回,一、电路,电路是由某些电气元件按一定方式连接起来的总体，它提供了电流流通的路径。,电路主要由电源、负载和中间环节三部分组成。,1.定义:,2.组成:,返回,例如：手电筒电路,电源,中间环节,负载,*一般不希望中间环节产生能量或信号的转换,返回,返回,2.常见的理想电路元件,返回,3.手电筒的电路模型,电源,中间环节,负载,电路模型只反映实际电路的作用及其相互的连接方式，不反映实际电路的内部结构、几何形状及相互位置。,返回,S,一、电流及其参考方向,1.定义：,在电场的作用下，电荷有规则的定向移动形成电流，我们把单位时间内通过导体横截面积的电荷量定义为电流强度。,i=dq/dt,大小和方向都随时间改变的叫交流用i表示大小和方向都不随时间改变的叫直流用I表示,返回,2.单位：,1安培（A）=1000毫安(mA)1毫安(mA)=1000微安(A),4.参考方向：在分析和计算电路时往往任意选定某一方向作为电流的正方向，也称参考方向。,返回,二、电压及其参考方向,*参考方向与实际方向的关系在规定的参考方向下，若计算结果I0参考方向与实际方向一致I0参考方向与实际方向一致U0，说明元件在吸收功率，一定是负载，求出的P0，说明元件在发出功率，一定是电源。,例1、在图示电路中,Uab=5V，I2A，求:(1)各个元件的功率;(2)这段电路上的总功率.,返回,解:,(吸收）,(吸收）,(吸收）,(吸收）,（发出）,Uab=5V，I2A,A,1,4,+,10V,I,R1,R2,E1,E2,B,+,5V,返回,例2、,图中五个元件代表电源或负载。参考方向如图所示。已知：I1=4A、I2=6A、U1=140V、U2=90V、U3=60V、U4=80V、U5=30V。（1）试标出各电流和电压的实际方向；（2）判断哪些元件是电源，哪些是负载；（3）计算各元件功率。,U,I,电流、电压同相负载电流、电压反相电源,元件1、2电源元件3、4、5负载,P1=140V4A560WP290V6A540WP480V4A320WP530V6A180WP3(560+540320180)W600W,返回,1.电阻元件,i,u,R,电压与电流关系u=iR满足欧姆定律R=u/i,若R为常数称为线性电阻若R随u，i的变化而变化称为非线性电阻只有线性电阻才满足欧姆定律,功率,返回,一、无源理想元件,*P总是大于0即P0电阻是耗能元件。(一般电阻上电压与电流取关联参考方向。),返回,=LiL=iL单位是亨利(H)L为常数称为线性电感L不是常数称为非线性电感,返回,*若i=I，uL=0电感对直流相当于短路,*它是一种储能元件不消耗能量,返回,WL=,1,2,Li2,返回,返回,电压与电流关系,i=,dq,dt,=,C,duC,dt,若uCUC则i0*电容元件对直流相当于开路,返回,WC=,t,0,Pdt,=,CuC,2,1,2,电容是一种储能元件,不消耗电能,电路中能量转换过程电阻耗能元件电电感源储能元件电容,返回,1.电压源理想电压源(恒压源),US,I,U,返回,二、有源理想元件,实际电压源,US,U,R0,U=USIR0,I,当R0R时，R00,U=US,返回,2.电流源理想电流源(恒流源),I,IS,U,返回,实际电流源,IS,I,U,R0,I=ISUR0,返回,例1、电路如图，求理想电压源和理想电流源的功率。,US1V,R1,IS1A,解:该电路为串联电路各元件的电流均为IS.,PUS=USIS=1WPR=IS2R=1WPIS=(PUS+PR)=2W,此时电压源吸收功率(负载),返回,在电路中起电源作用，但其大小和方向受电路中其它支路的电流或电压控制，这种电源称为受控源。,VCVS,CCVS,VCCS,CCCS,u1,ri1,i1,gu1,常见的受控电流源和电压源，如下图,3.受控源,返回,电流控制的电流源,Ii,ri,Ii,I0,r0,电压控制的电压源,ri,r0,ui,u0,ui,返回,几个概念支路:电路中的每一分支叫做支路。一个支路通过同一个电流。节点:由三条或三条以上的支路相连接的点叫做节点。回路:电路中的任一闭合路径叫做回路。,第四节基尔霍夫定律,返回,图中有6个节点,纯属失误,图中有4个节点,图中有6条支路,图中有8条支路,图中有3个回路,图中有7个回路,你犯了严重错误,不好意思又错了,聪明的脑瓜,OK！,恭喜你!,一、基尔霍夫电流定律(KCL)对于电路中的任一节点，在任一瞬间流入节点的电流之和一定等于流出该节点的电流之和。(第一定律),如图：I1I2I3,对电路中的任一节点，在任一瞬间，该节点上电流代数和等于零。I如图I1I2I3,规定流入节点的电流取正,流出节点的电流取负。,返回,IiIO,推广：适用于封闭面,IB,IC,IE,IBICIE满足三极管电流分配关系,返回,例：标出图中未知电流大小。,2A8A,3A,3,4,6A,1A,5A,二、基尔霍夫电压定律(KVL)在任一瞬间，沿任一闭合回路绕行一周，各部分电压降的代数和等于零，即U。与绕向一致的电压取正，反之取负。,返回,R1,R2,U1,U2,I1,I2,US1,US2,a,U1US1US2U2=0I1R1US1US2I2R20,在电路中任意回路绕行方向上电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和USIR,规定与绕向一致的电压和电流取正，反之取负。,US1US2I1R1I2R2,返回,推广:适用于开口电路U开=U,说明:上述两定律适用于任何变化的电压和电流。,例1.已知E1=7V，E2=16V，E3=14V，R1=16R2=3，R3=9。求：K打开时，Uab=？K闭合时，I3=？,1、K打开，I3=0UR3=0,E1+Uab+E3E2=0Uab=714+16=9V,2、K闭合，Uab=0E1+E3E2+I3R3=0I3=(E1E3+E2)R3=99=1A,返回,一、电位电路中某点的电位等于该点到参考点之间的电压，参考点就是零电位点。,Ue=0I=9/9A=1AUa=5VUb=5V2V=3VUc=5V6V=1VUd=4VUab=2V,第五节电路中电位的计算,返回,e,5V,4V,a,b,c,d,3,2,4,若参考点选在d点则：Ua=9VUb=7VUc=3VUd=0VUe=4VUab=2V,电路中某点的电位与参考点的选择有关，而任意两点之间的电压与参考点的选择无关。