电子工程师培训教程(经典电路分析)0

电路的性质与地位，CUST电子信息工程系，电路，导论，电路，是电气与电子信息专业的技术基础课，也是所有“强电专业”和“弱电专业”的必修课。它不仅是电气电子信息专业课程体系中数学、物理等科学基础课程的后续课程，也是所有电气电子信息专业后续技术基础课程和专业基础课程的基础。在电气信息专业的人才培养方案和课程体系中，起着承上启下的重要作用。(1)电气工程及自动化专业；(2)自动化；(3)计算机科学与技术；(4)电子科技；(5)通信工程；(6)电子信息工程；(7)生物医学工程；(8)电气工程和自动化；(9)信息工程；以上信息引自Xi交通大学电路多媒体教室。电路是以下专业的必修课。本课程的特点和任务如下。电路课程理论严谨，逻辑性强。它对于培养学生的辩证思维能力，树立理论联系实际的科学观，提高学生分析问题和解决问题的能力具有重要作用。通过电路课程的学习，学生掌握了电路的基本理论、电路分析计算的基本方法和实验的初步技能，并为后续课程准备了必要的电路知识。电压和电流的参考方向，基尔霍夫定律，本章的重点：第1章电路元件和电路定律，电路元件的特性，本章的难点：实际方向和参考方向的关系和区别，基尔霍夫定律，电路元件的特性，1.1电路和电路模型，1。电路：整个电气设备，为电流提供通路。该电路主要由电源、负载、连接线和开关组成。提供能量或信号的发电机。负载：将电能转换成其他形式能量的电气设备或处理信号的设备。线路、开关：将电源和负载连接到路径上的设备。* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *，1。实际电路元件、电阻器、电容器、线圈、电池、运算放大器、晶体管的内部结构。电路模型，低频信号发生器，2。通过互连实际电路元件而形成的实际电路(1)，变频器的主电路，(2)通过互连实际电路元件而形成的实际电路(2)，以及(3)理想电路元件：根据实际电路元件所具有的电磁特性而构想的具有某一单一电磁特性的元件，并且其U，I关系可以由简单的数学公式严格地表示。几个基本电路元件：电阻元件：消耗电能的元件。感应元件：代表各种感应线圈产生的磁场并储存磁场能量的元件。电容器元件：指各种电容器产生电场并储存电场能量的元件。电源元件：将其他形式的能量转换成电能的各种元件。由理想元件及其组合代表的实际电路元件与实际电路具有基本相同的电磁特性(数学)，我们称之为电路模型。有时一个实际的电路元件需要几个理想元件的组合来体现它的实际特性。上图中的干电池。实际电路，电路模型，实际电路元件在不同的工作条件下具有不同的电路模型。例如感应线圈。本课程侧重于电路模型，而非实际电路。(a)线圈图形符号(b)线圈通过低频交流电的模型(c)线圈通过高频交流电的模型，线圈的几种电路模型，3。集总参数元件和集总参数电路，集总参数元件(假设):在任何时候，流入双端元件一个端子的电流必须等于流出另一个端子的电流，并且两个端子之间的电压是单一值。集总参数电路：由集总参数元件组成的电路。对于实际的电路众所周知，电磁波的传播速度与光速相同，即v=3105km公里/秒(km/s)，(1)如果电路的工作频率为f=50Hz，周期t=1/f=1/50=0.02秒波长=31050.02=6000km，则一般电路尺寸要小得多。(2)如果电路的工作频率为f=50MHz，周期t=1/f=0.02106s=0.02 ns波长=31050.02106=6m。此时，一般电路尺寸是可比的，因此不能将电路视为高频下的集总参数电路。电路中的主要物理量是电压、电流、电荷和磁通量。电流、电压和电势通常用于线性电路分析。此外，电力和电能也是重要的物理量。电流：带电粒子的运动形成电流。电流的大小用电流强度来表示：单位时间通过导体部分的电量。单位：A(安培，安培)，1.2电流和电压的参考方向，当数值过大或过小时，通常用十进制倍数表示。在SI系统中，一些常用的十进制倍数表示如下：符号TGMkcmnp中国太赫兹纳米量10121091061031021031061091012、2。电压：电场中某两点a和b之间的电压(压降)UAB等于电场力将点电荷q从a点到b点移动到点电荷q所做的功WAB之比，即单位：伏(伏特，伏特)。当点电荷Q从B移动到A时，需要一个外力来克服电场力来做同样的工作，WAB=WBA。这时，它可以被视为等效于做负功的电场力WAB，那么从B到A的电压是，3。电势：为了便于电路分析，通常选择某一点作为电路中的参考点，从任何一点到参考点的电压称为该点的电势。参考点的电位一般被选为零，所以参考点也称为零电位点。电势用与电压相同的单位表示，也是伏特。设置点C为电势参考点，然后C=0，A=UAC，B=UBC，D=UDC，两点之间的电压和电势的关系：仍然设置点C为电势参考点，C=0，UAC=A，UDC=D，UAD=UAC-UDC=AD。以前，结论：电路中任意两点之间的电压等于两点之间的电势差。例2，1.5v，1.5v，Uab=1.5V，Ubc=1.5V.寻求一个；b；c；Uac，(1)A点为参考点，a=0，UAB=Abb=AUAB=1.5V，UBC=BCC=BUBC=1.51.5=3V，UAC=AC=0-(3)=3V，(2)B点为参考点，b=0，UAB=Aba=buab=1.5V，UBC=BCC=BUBC=1.5V，UAC=AC=1结论：电路中的潜在参考点可以任意选择。当选择不同的电势参考时，电路中每个点的电势是不同的，但是任意两点之间的电压保持不变。电动势：局部外力克服电场力，通过电源内部将单位正电荷从负极移动到正极的功称为电源电动势。E的单位与电压相同，也是V (V)。根据能量守恒：UAB=eBA。电压代表电位降，电动势代表电位上升，即从A到B的电压，其数值等于从B到A的电动势。电场力将单位正电荷从A移动到B (UAB)所做的功与克服电场力将相同单位正电荷通过电源内部从B移动到A(eBA)所做的功相同，因此UAB=eBA。电流和电压的参考方向1。电流的参考方向和元件(电线)中电流的实际方向有两种可能性：参考方向：任何选定的方向都是电流的参考方向。有两种电流参考方向：箭头的方向是电流的参考方向。例如，电流的参考方向是从A点到b点，为什么要引入参考方向？实际电路中的一些电流是交变的，实际方向无法标出。电流的大小和实际方向只能通过标记参考方向并添加与之匹配的表达式来指示。一些复杂电路的某些分支无法阻止电压(压降)的参考方向有三种表示电压参考方向的方法：(1)用箭头表示：箭头指向电压(压降)的参考方向，(2)用正极性和负极性表示：从正极到负极的方向是电压(压降)的参考方向，(3)用双下标表示：例如UAB，从a到b的方向是电压(压降)的参考方向，(4)概述：(1)电压和电流的参考方向是任意假定的。分析前必须对电路进行标记。(2)一旦假定了参考方向，必须在图纸的相应位置(包括方向和符号)进行标注，在计算过程中不得任意改变。当参考方向不同时，表达式符号也不同，但实际方向保持不变。(4)参考方向也称为假定方向和正方向。随后的讨论将在参考方向下进行，无论实际方向如何。(3)组件或分支的U和I通常采用相同的参考方向来减少公式中的负号，称为关联参考方向，如图(A)所示。相反，它被称为非关联参考方向，如图(b)所示。图(a)相对参考方向，图(b)非相对参考方向，1.3电功率和能量，1。电功率：单位时间电场力所做的功。功率的单位是瓦特。功率与电压和电流密切相关。当正电荷通过该元件从电压的“极”移动到电压的“极”时，对应于该电压的电场力将对电荷做功，此时，该元件吸收能量；相反，当正电荷通过该元件从电压的“-”极移动到电压的“-”极时，电场施加负功，该元件向外释放电能。从t0到t，由该元件吸收的电能可以根据电压ii的定义获得。电能，电能的单位：j(焦耳，焦耳)，因此，(1-1)，当u，I的参考方向一致时，p0代表元件吸收的功率；当U和I的参考方向相反时，p0表示元件发射的功率。我和u都是时间和世代数的函数。因此，电能W也是时间和世代数的函数。功率是能量随时间的导数，能量是功率随时间的积分。根据等式(1-1)，元件吸收的电功率为：当p0时，元件吸收功率；当p0吸收正功率(吸收)时，p0发射正功率(发射)，P0，du/dt0，然后i0，q，P0，电容吸收功率。当电容放电时，u0、du/dt0、i0、q、p0、di/dt0、u0、p0，电感吸收电能。当电流降低i0、di/dt0、u0、p0时，电感发射功率。功率表明，电感可以在一段时间内吸收外部提供的能量，并将其转换为磁场能量进行存储，然后在另一段时间内将能量释放回电路。因此，电感元件是无源元件和能量存储元件，并且它本身不消耗能量。U，我取相关的参考方向，(1)感应器的储能只与当时的电流值有关，感应器电流不会跳变，反映储能不会跳变；(2)感应器储存的能量必须大于或等于零。从t0到T，电感储能的变化：电感储能表明：电容元件与电感元件的比较：电容C，电感L，变量，电流I，磁链，关系，电压U，电荷q，(1)元件方程的形式相似；(2)如果u-i、Q-、C-L、i-u互换，电感元件方程可由电容元件方程得到；(3)C和L称为对偶元素，Q等称为对偶元素。*显然，R和G也是一对双元素：I=U/RU=I/G，U=RII=GU。结论：1.7独立电源两端的电压总是能保持恒定值或某一时间函数。其值独立于流过它的电流的元素称为理想电压源。理想电压源、定义、常用干电池和充电电池、实验室用DC稳压电源、用示波器观察DC稳压电源电压随时间变化的波形(1)电压和电流的参考方向不相关；电流(正电荷)从低电势移动到高电势，并且外力克服电场力以从电源获得功率。(2)电压和电流的参考方向相关；物理意义：吸收能量，作为一个负载，或发射负功，例如，计算图中所示电路中每个元件的功率。溶液，发射，吸收，吸收，满足：p(发射)=p(吸收)，实际电压源不允许短路。因为它的内阻小，如果短路，电流很大，就可能烧坏电源。实际的电压源，考虑到内阻、伏安特性，一个好的电压源要求，它的输出电流总是能保持一个固定值或一定的时间函数，它的值与两端的电压U无关的元件称为理想电流源。(1)电流源的输出电流由电源本身决定，与外部电路无关；它与电流源两端的电压方向和大小无关。电流源两端的电压由电源和外部电路共同决定。理想电流源的电压和电流关系，例如伏安关系，外部电路，电流源不能打开！实际电流源可以由稳流电子设备产生，例如晶体管的集电极电流与负载无关。光伏电池在一定的光照下被激发产生一定的电流值。(1)电压和电流的参考方向不相关；(2)电压和电流的参考方向相关；例如，吸收功率并作为负载，或发射负功，以计算图中所示电路各元件的功率。溶液，发射，吸收，满足：p(发射)=p(吸收)，实际电流源不允许开路。由于其内部电阻较大，如果电路开路且电压很高，电源可能会烧毁。实际电流源，考虑到内阻、伏安特性、良好的电流源要求、1.8受控电源(非独立电源)，电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数，而是由电路中某处的电压(或电流)控制，称为受控源、电路符号、受控电压源、1。定义，受控电流源，(1)电流受控电流源(CCCS)，电流放大系数：根据受控量和受控量是电压U还是电流I，受控源可分为四种类型：当受控量是电压时，用受控电压源表示；当受控量是电流时，它由受控电流源表示。分类，四端元件，输出，受控部分，输入，控制部分，g:传输电导，(2)压控电流源(VCCS)，(3)压控电压源(vcvs)，电压放大系数，(4)压控电流源(CCVS)，r:传输电阻，例如，电路型号，3。受控源和独立源之间的比较，(1)独立