电工电子技术课件 1-1电路基本概念

电工电子技术基础目录1

直流电路2正弦交流电路3变压器与电动机4

常用低压电器与电气控制5半导体器件6基本放大电路7负反馈与集成运算放大器8直流稳压电源9门电路及组合逻辑电路10触发器及时序逻辑电路1.1电路基本概念第一章直流电路1.2直流电路分析方法1.1电路基本概念一、电路与电路模型第一章直流电路1、电路电路是电流流通的路径。它是由一些电气设备和元器件按一定方式连接而成，能够实现某些预期功能的电流通路。

一个完整的电路都可以看作由电源、负载及中间环节（包括开关和导线等）三部分组成。

右图显示手电筒电路，其电路组成的三个部分是：电源——干电池，负载——小灯泡，中间环节——开关和筒体的金属连片。

1.1电路基本概念一、电路与电路模型第一章直流电路1、电路电源是供应电能的设备，它把其他形式的能量转换为电能。负载取用电能，它把电能转换为其他形式的能量。中间环节是把电源和负载连接起来，为电流提供通路，把电源的能量供给负载，并根据负载需要接通或断开电路。

电源负载中间环节作用1.1电路基本概念一、电路与电路模型第一章直流电路1、电路一、是实现电能的传输和转换。二、实现信号的传递和处理。

电路作用功能1.1电路基本概念一、电路与电路模型第一章直流电路2、电路模型

根据实际电路元件的主要电磁特性，用一个或若干理想电路元件来模拟实际电路元件，再根据实际元件的连接方式，用理想导线连接起来，就构成了电路模型。

右图为手电筒电路的电路模型，也称电路图。在电路图中，将理想电路元件用特定的电路符号表示；理想导线可以画成直线、折线或曲线等。

1.1电路基本概念一、电路与电路模型第一章直流电路2、电路模型

理想的电路元件主要有电阻元件、电容元件、电感元件及电压源和电流源等。

理想元件都用规定的图形符号来表示，如图所示。1.1电路基本概念二、电路基本物理量第一章直流电路1、电流

电荷的定向运动形成电流。如果电流的方向不随时间变化，称为直流电流。如果电流的方向和大小都不随时间变化，称为稳恒直流电流。直流电流简称DC，用大写字母I表示。电流方向和大小随时间变化，称为交流电流，用小写字母i表示。在国际单位制中，电流的单位是安培(A)

1kA=103A1A=103mA1mA=103

A

电流的大小用电流强度来衡量。电流强度等于单位时间内通过导体某截面的电量。如果电流随时间变化，用小写字母i表示，即：如果电流不随时间变化，是恒定的（直流），则用大写字母I表示，即：1.1电路基本概念二、电路基本物理量第一章直流电路1、电流正电荷定向运动的方向。电流实际方向：也称假定正方向，可以任意选定，在电路中用箭头表示，且规定当电流的实际方向与参考方向一致时，电流为正，即i

＞0。如图a所示；当电流的实际方向与参考方向相反时电流为负值，即

i＜0。如图b所示。电流参考方向：图a图b1.1电路基本概念二、电路基本物理量第一章直流电路2、电压电压是用来描述电场力对电荷做功能力的物理量。在国际单位制中电压的单位为伏特，简称伏(V)，1kV＝103V1V＝103mV1mV＝103

V如果电压随时间变化，用小写字母u表示，即：如果电压不随时间变化，是恒定的（直流），则用大写字母U表示，即：1.1电路基本概念二、电路基本物理量第一章直流电路2、电压是从高电位端指向低电位端。其方向可用箭头表示，也可用“+”“–”极性表示。它还可以用双下标表示，如Uab表示电压方向由a指向b。电压参考方向：电压实际方向：电路中两点间的电压可任意选定一个参考方向，且规定当电压的参考方向与实际方向一致时电压为正值，即U＞0所示；相反时电压为负值，即U＜0。1.1电路基本概念二、电路基本物理量第一章直流电路2、电压关联方向：同一元件的电压参考方向和电流参考方向一致，电流和电压的这种参考方向称为关联参考方向。当电压参考方向和电流参考方向不一致时，称为非关联参考方向1.1电路基本概念二、电路基本物理量第一章直流电路3、电位在电路中任选一点为参考点，则某一点a到参考点的电压就称为a点的电位，用Va表示。电路中各点的电位都是相对参考点而言的。通常规定参考点的电位为零，因此参考点又称为零电位点；电位符号“”，电位的单位为伏特。上面例子说明电位与电压关系，两点间电压等于两点间的电位差。1.1电路基本概念二、电路基本物理量第一章直流电路3、电位电路中各点的电位值与参考点的选择有关，当所选的参考点变动时，各点的电位值将随之变动；在电路中不指定参考点而谈论各点的电位值是没有意义的；参考点一经选定，在电路分析和计算过程中，不能随意更改；习惯上认为参考点自身的电位为零，所以参考点也叫零电位点；在电子线路中，一般选择元件的汇集处，而且常常是电源的某个极性端作为参考点；在工程技术中，常选择大地、机壳等作为参考点。电位使用时注意事项1.1电路基本概念二、电路基本物理量第一章直流电路4、电动势电源力把正电荷Q从负极移到正极所做的功W与被移动的电荷量Q的比值，称为电源的电动势，用符号E表示，即电动势有方向，规定电源力推动正电荷运动的方向为电动势的实际方向；它从电源的负极经过内部指向正极，是电位升高的方向。可见电动势与实际电压的方向相反。电动势是电源的属性。电动势的大小取决于电源本身的构造，确定的电源具有确定的电动势，与外电路无关。1.1电路基本概念二、电路基本物理量第一章直流电路5、电功（电能）电功就是电能所做的功，也称为电能；当电流做功时，电能可转换为其他形式的能量(如机械能、热能等)。电功符号用W表示，单位为焦耳（J）。公式如下如果电路的负载是纯电阻，根据欧姆定律，上式可写成电功另一个常用单位是千瓦·小时(kW•h)，1kW·h就是1度电，1度电表示功率为1千瓦用电设备连续工作1小时说消耗的电能。换算关系如下1度=1kW·h=103W×3600s=3.6×106J1.1电路基本概念二、电路基本物理量第一章直流电路6、电功率电功率简称功率，定义为单位时间内元件吸收或发出的电能；表示电流做功的快慢，用p符号来表示；单位为瓦（W），功率公式如下：在交流电路时，用小写字母p表示如果电路中的负载是纯电阻，根据欧姆定律，上式可写成在直流电路时，用大写字母P表示1.1电路基本概念二、电路基本物理量第一章直流电路6、电功率【例1】有一支220V、l00W的电灯，接在220V的电源上，试求通过电灯的电流和电灯的电阻；如果每晚用3h，求1个月消耗多少电能?(1个月以30天计算)。解:由公式P=UI得：1.1电路基本概念三、电路的工作状态第一章直流电路1、有载状态当电源一定时，电路的电流取决于负载电阻。根据欧姆定律可求出电源向负载提供的电流为内阻RS电源的端电压U和负载端电压相等，即电源对外的输出功率（即负载获得的功率）等于理想电压源发出的功率减去内阻消耗的功率。1.1电路基本概念三、电路的工作状态第一章直流电路2、开路状态电路开路时，断路两点的电阻等于无穷大，因此电路中电流0电源的端电压称为开路电压(用UOC表示)，即UOC＝US。电源的输出功率

和负载吸收的功率P都为零。1.1电路基本概念三、电路的工作状态第一章直流电路3、短路状态电路短路时，由于外电路电阻接近于零，而电源的内阻RS很小。此时，通过电源的电流最大，称为短路电流(用ISC表示)，即电源和负载的端电压均等于零，即因为电源的端电压即负载的电压U＝0，电源对外的输出功率也为零，负载消耗的功率也为零，电源产生的功率全部被内阻消耗。其值为1.1电路基本概念四、电气设备额定值第一章直流电路额定值是指电气设备在电路的正常运行状态下，能承受的电压、允许通过的电流，以及它们吸收和产生功率的限额。常用的额定值有额定电压UN、额定电流IN和额定功率PN等。轻载：工作电流小于额定电流50%的工作状态是轻载；满载或全载：在额定电流工作下电路工作状态。空载：不接入任何负载的情况；超载：负载电流大于额定电流的电路运行情况称为超载。1.1电路基本概念五、电路基本元器件第一章直流电路1、电阻金属导体中的自由电子在做定向运动时，要跟金属正离子频繁碰撞，每秒的碰撞次数高达1015次，这些碰撞阻碍了自由电子的定向运动，表示这种阻碍作用的物理量就称为电阻。R=ρL/S(R电阻、S截面积、L长度、ρ电阻率)电阻接在电路中，电阻、电压、电流三者关系符合欧姆定律。1.1电路基本概念五、电路基本元器件第一章直流电路1、电阻常见的电阻1.1电路基本概念五、电路基本元器件第一章直流电路2、电容电容是电路中的基本元件之一，在各种电子产品和电力设备中有着广泛的应用。在电子技术中电容常用于滤波、移相、选频等电路，还能起到隔直、旁路等作用；在电力系统中电容可用来提高系统的功率因数。电容元件能储存电场能量；电容电路表示如图所示，若电容元件上电压的参考方向为由正极板指向负极板，则正极板上的电荷q与其两端电压u有以下关系

电容的大小不是由Q或U决定的。电容单位为法（F）、毫法（mF）、微法（uF）、皮法（pF）1F=103mF=106uF=109pF电容为C=εS/d。（ε为极板间介质的介电常数，S为极板面积，d为极板间的距离）电容作用：隔直通交1.1电路基本概念五、电路基本元器件第一章直流电路2、电容常见的电容1.1电路基本概念五、电路基本元器件第一章直流电路3、电感电感也是电路中的基本元件之一，在电子技术和电力系统中，常常可以看到用导线绕制而成的线圈，如收音机中的高频扼流圈。电感元件能储存磁场能量；在电路中一般用如图所示表示实际电感，用字母L表示。ΨL和ΦL都是由线圈本身的电流产生的，称为自感磁通和自感磁通链，磁通和磁通链的参考方向与电流参考方向之间满足右手螺旋定则，由电感作用：通直阻交ΨL=LiL称为线圈的自感或电感，单位为亨利（H）、毫亨（mH）1H=103mH1.1电路基本概念五、电路基本元器件第一章直流电路3、电感常见的电感1.1电路基本概念五、电路基本元器件第一章直流电路4、电压源1）理想电压源理想电压源是实际电源（如干电池、蓄电池等）的一种抽象。

1.1电路基本概念五、电路基本元器件第一章直流电路4、电压源2）实际电压源电压源的两个特点无论电源是否有电流输出，U=Us，与I无关