电路的基本概念与基本定律

1、电路的基本概念与基本定律1 1 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律1.1 电路的作用与组成部分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。处理各种信号的电子系统的组成和工作原理。电路：电路：电路功能分类：电路功能分类： 模拟电路（也称模拟电路（也称:模拟电子技术、模拟电子线路）模拟电子技术、模拟电子线路） 数字电路（也称数字电路（也称:数字电子技术、数字电子线路）数字电子技术、数字电子线路）电路的基本概念与基本定律1.2 电路和电路模型电路和电路模型 最简单的电路：以及参见图最简单的电路：以及参见图1.2.1组成：组成： 电源、负载、中间环节（导线、开关、控制设

2、备）电源、负载、中间环节（导线、开关、控制设备）电源：电源：4种种 电压源、电流源、受控电压源、受控电流源。电压源、电流源、受控电压源、受控电流源。负载：负载： 通常用电阻表示。通常用电阻表示。中间环节：中间环节： 电阻、电感、电容、晶体管、开关、导线等。电阻、电感、电容、晶体管、开关、导线等。电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律电 阻电路的基本概念与基本定律电 容电路的基本概念与基本定律电 感电路的基本概念与基本定律晶 体 管电路的基本概念与基本定律1.3 电压和电流、以及电压、电流的参考方向电压和电流、以及电压、电流的参考方向 P11电流：电流：单位时间

3、内通过导体横截面的电量单位时间内通过导体横截面的电量 符号：符号：I、i 定义定义 单位：单位：Ampere安培（安培（A）、毫安（）、毫安（mA）、微安（）、微安（A）等）等 方向：方向：正电荷的运动方向正电荷的运动方向电压：电压：电场力对电荷作功的能力的大小电场力对电荷作功的能力的大小 符号：符号：U、u 定义定义 单位：单位：Volt伏特（伏特（V）、毫伏（）、毫伏（mV）、微伏（）、微伏（ V）等）等 方向：方向：电压方向是由高电位指向低电位电压方向是由高电位指向低电位注意点：注意点：电压符号的下标，电压符号的下标，Uab= Ua- UbtQI QWUab电路的基本概念与基本定律电动势

4、：电动势：电源内部非电场力对电荷作功的能力，电源内部非电场力对电荷作功的能力，P12 符号：符号：E 定义定义 单位：单位：伏特（伏特（V）、毫伏（）、毫伏（mV）、微伏（）、微伏（ V）等）等 方向：方向：电动势方向是电源内部的负极指向正极，电位升高电动势方向是电源内部的负极指向正极，电位升高QWEab电路的基本概念与基本定律最基本的电路元器件：最基本的电路元器件： 电阻电阻 R、电感、电感 L、电容、电容 C电阻：电阻：消耗电能的器件消耗电能的器件 符号：符号：R 单位：单位：ohm欧姆（欧姆（）、千欧（）、千欧（ k ）、兆欧（）、兆欧（M ） 关系：关系： M =1000 k k =1

5、000 电容：电容：存储电荷（存储能量）的器件存储电荷（存储能量）的器件 符号：符号：C 单位：单位：farad法拉第（法拉第（F）、微法（）、微法（ F ）、皮法（）、皮法（pF ）等）等 关系：关系：F= 106F、 F =106pF电路的基本概念与基本定律电感：电感：产生磁场（存储能量）的器件产生磁场（存储能量）的器件 符号：符号：L 单位：单位：henry亨利（亨利（H）、毫亨（）、毫亨（mH ） 微亨（微亨（H ）等）等 关系：关系：H= 1000mH、 mH =1000 H p (pico ) = 10-12 (微微微微)n (nano ) = 10-9 (十亿分之一十亿分之一)(

6、micro ) = 10-6 (百万分之一百万分之一)m (milli) = 10-3 (千分之一千分之一)K (Kilo) = 1000 (千千)M (Mega) = 1000 K = 106 (百万百万)G (Giga) = 109=1000M (十亿十亿)T (Tera) = 1012=1000G (万亿万亿)电路的基本概念与基本定律各种电源符号：各种电源符号： 直流电源直流电源 电压源电压源 电流源电流源 受控电压源受控电压源 受控电流源受控电流源 电压恒定电压恒定 电流恒定电流恒定 电压、电流受其他支路控制电压、电流受其他支路控制 电阻等于电阻等于0 电阻电阻EU0I0I0(x)U0

7、(x)电路的基本概念与基本定律电流、电压和电动势的参考方向电流、电压和电动势的参考方向 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 计算结果计算结果0（正号）表明实际方向（极性）和参考方向相同（正号）表明实际方向（极性）和参考方向相同 计算结果计算结果 0：关联参考方向，吸收功率，负载：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：非关联参考方向，放出功率，电源电路的基本概念与基本定律例例：求下列各器件所标的未知量。：求下列各器件所标的未知量。元件元件A:吸收的功率吸收的功率PA=32=6W元件元件B:吸

8、收的功率吸收的功率PB=4=U(1)U=4V元件元件C:放出的功率放出的功率PC=(52)=10W元件元件C实际吸收功率实际吸收功率10WA吸收吸收PA=？3V2AB吸收吸收PB=4WU=?1AC放出放出PC=?5V2A电路的基本概念与基本定律1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 名词术语名词术语1、支路：、支路： 1个两端元件串联，同一支路电流相同。个两端元件串联，同一支路电流相同。2、结点：、结点：3条支路的连接点。条支路的连接点。(结点：亦称节点结点：亦称节点)3、回路：、回路：一个闭合路径。一个闭合路径。4、网孔：、网孔：不含其他支路的的回路。不含其他支路的的回路。5、广义结点：、广义结点

9、：一个封闭面。一个封闭面。6、虚拟回路：、虚拟回路：不完全闭合路径。不完全闭合路径。 结点：结点：node 支路：支路：branch 回路：回路：loop 网孔：网孔：mesh电路的基本概念与基本定律 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）Kirchhoff s current law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过一个结点的电流代数和为0。 即：即： I = 0独立独立KCL方程数：方程数：N-1 (结点数结点数)注意点：注意点：应用应用KCL时，要规定电流的正负。时，要规定电流的正负

10、。若规定流入结点电流为若规定流入结点电流为+，则流，则流出结点电流为。出结点电流为。反之规定也可以。反之规定也可以。结点结点a： I1+I2-I3=0结点结点c： -I1-I2+I3=0这两个KCL不独立电路的基本概念与基本定律基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL）Kirchhoff s voltage law沿任何回路环绕一周，回路内各段电压的代数和为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，回路内所有的或沿任何回路环绕一周，回路内所有的电压升电压升=电压降电压降即：即： U = 0独立独立KVL方程数：方程数：M-(N-1) M支路数，支路数，N节点数节点

11、数注意点：注意点：1、先设定各支路电流参考方向，电压参考方向。、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。、选定回路环绕方向。3、列、列KVL方程时，电压参考方向与环绕方程时，电压参考方向与环绕 方向一致，该电压取方向一致，该电压取+号。电压参考号。电压参考 方向与环绕方向相反，该电压取方向与环绕方向相反，该电压取号。号。0RIRIURIRIU0UUUUUU44332S22111S432S2111S电路的基本概念与基本定律各类电源性质简介各类电源性质简介独立源独立源受控源受控源(实质是无源器件实质是无源器件)名称名称电压源电压源（恒压源）（恒压源）电流源电流源（恒流源）（恒

12、流源）电压控制电压控制电压源电压源电流控制电流控制电压源电压源电压控制电压控制电流源电流源电流控制电流控制电流源电流源符号符号电压电压恒定恒定随外电路随外电路变化变化控制支路控制支路电压电压u决定决定控制支路控制支路电流电流i决定决定随外电路随外电路变化变化随外电路随外电路变化变化电流电流随外电路随外电路变化变化恒定恒定随外电路随外电路变化变化随外电路随外电路变化变化控制支路控制支路电压电压u决定决定控制支路控制支路电流电流i决定决定电阻电阻0（短路）（短路）（开路）（开路）无源器件无源器件无源器件无源器件无源器件无源器件无源器件无源器件U0I0I0(i)U0(i)I0(u)U0(u)电路的基

13、本概念与基本定律例例: 已知：已知：R1=1，R2=2，R3=3，US1=5V，US=5I1求：电阻求：电阻R3上的电流上的电流I3 。解：解：。KCL: 结点结点a I1=I3 +I2KVL:回路回路I 3I35+1I1=0 回路回路II 2I2+5I1(3I3)=0整理得：整理得：III0I3I2I55I3I0III32131321050III325301111321电路的基本概念与基本定律1.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算 电位（电势）：电位（电势）：电场某点与参考点之间的电压，电场某点与参考点之间的电压，P26 符号：符号：Ua、ub 单位：单位：伏特（伏特（V）、毫

14、伏（）、毫伏（mV）、微伏（）、微伏（ V）等）等 参考点：参考点：在电路中指定的一个在电路中指定的一个0电位点。电位点。 参考点符号：参考点符号：举例：举例：同一电路三种表示。同一电路三种表示。R1=20k，R2=5k，R3=6k电路的基本概念与基本定律解解: 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。假设电流方向从左流向右，从上流向下。116RUIa223aUIR 33aUIR12363aaaUUURRR 1735aUV电路的基本概念与基本定律作业作业:P12 1.3.2P14 1.4.2、1.4.3P20 1.5.2、1.5.4、1.5.5P25 1.6.1、1.6.2、1.6.3、1.6.