第一章电路的基本概念与定律_54048

1、电工学电子电工教研室李亚一章 电路的基本概念和定律o 第一节第一节 电路与电路模型电路与电路模型第一节第一节 电路与电路模型电路与电路模型主要内容主要内容一、电路一、电路二、电路模型二、电路模型 一、电路一、电路 1.1.电路的组成电路的组成 电路电路由电源、负载和中间环节等元器件按一定方式连接起来，由电源、负载和中间环节等元器件按一定方式连接起来，为电流的流通提供路径的总体，也称为网络。为电流的流通提供路径的总体，也称为网络。 如图如图1-11-1为手电筒电路，它由负载、电源、联接导体三部分组成。为手电筒电路，它由负载、电源、联接导体三部分组成。 图图11 手电筒电

2、路手电筒电路 (a) 实际电路实际电路 (b) 电原理图电原理图 (c) 电路模型电路模型（1）电源）电源（2）负载）负载（3）中间环节）中间环节电路中电能或电信号的发生器称为电源。电路中电能或电信号的发生器称为电源。电路中的用电器称为负载。电路中的用电器称为负载。其作用是将电源和负载连接起来，形成其作用是将电源和负载连接起来，形成闭合路径，并实现对整个电路的控制、闭合路径，并实现对整个电路的控制、保护和测量。主要包括：连接导线、控保护和测量。主要包括：连接导线、控制电器（如开关、继电器等）、保护电制电器（如开关、继电器等）、保护电器（如熔断器）、测量仪表（如电压表、器（如熔断器）、测量仪表（

3、如电压表、电流表等）。电流表等）。激励和响应、输入和输出激励和响应、输入和输出2.2.电路的作用电路的作用(1)(1)电能的传输与转换电能的传输与转换 例如：电力网络将电能从发电厂输送到各个工厂、广大农村和千例如：电力网络将电能从发电厂输送到各个工厂、广大农村和千家万户，再通过负载把电能转换成其他形式的能量。家万户，再通过负载把电能转换成其他形式的能量。(2)(2)实现信号的传输、处理和存贮实现信号的传输、处理和存贮 例如：电视接收天线将含有图像和声音信息的高频电视信号通过例如：电视接收天线将含有图像和声音信息的高频电视信号通过高频传输线送到电视机中，经过选择、变频、放大和检波等处理，高频传输

4、线送到电视机中，经过选择、变频、放大和检波等处理，恢复出原来的图像和声音信息，在显像管上呈现图像并在扬声器恢复出原来的图像和声音信息，在显像管上呈现图像并在扬声器中发出声音。中发出声音。二、电路模型二、电路模型 实际器件的应用中一般同时存在以下三种现象： （1）电能的消耗现象 （2）电磁能存贮现象 （3）电场能量的储存 实际电阻器电阻与电感的性质 实际电源含有内阻 实际电感器电感、电阻、电容(二端元件)理想元件实际元件的理想化模型 实际元件的理想化满足一定条件、忽略次要性质、突出主 要性能 1、理想电路元件、理想电路元件常用理想元件及符号常用理想元件及符号(a)实际电路实际电路 (b)电原理图

5、电原理图 (c)电路模型电路模型 2、电路模型电路模型是实际电路抽象而成，它近似地反映实际电路是实际电路抽象而成，它近似地反映实际电路的电气特性，它由理想元件组成。的电气特性，它由理想元件组成。如图为晶体管放大电路。如图为晶体管放大电路。第二节第二节 电路变量电路变量主要内容主要内容一、电流一、电流二、电压二、电压三、电功率和电能三、电功率和电能 电路的特性是由电流、电压和电功率等物理量来描述的。电路分析的电路的特性是由电流、电压和电功率等物理量来描述的。电路分析的基本任务是计算电路中的电流、基本任务是计算电路中的电流、 电压和电功率。电压和电功率。 一、电流一、电流 1.1.电流电流 单位时

6、间内通过导体横截面的电荷定义为电流（电流强度），用符号单位时间内通过导体横截面的电荷定义为电流（电流强度），用符号i i 表示，其数学表达式为表示，其数学表达式为 ) 11 (dd tqi 电流的SI单位是安培(A)。分类：恒定电流、时变电流、交变电流恒定电流恒定电流: :量值和方向均不随时间变化的电流，量值和方向均不随时间变化的电流， 称为称为恒定电流恒定电流，简称为，简称为 直流直流(dc(dc或或DC)DC)，一般用符号，一般用符号I I表示。表示。时变电流时变电流: :量值和方向随时间变化的电流，称为时变电流，一般用符号量值和方向随时间变化的电流，称为时变电流，一般用符号i i表示。时

7、表示。时变电流在某一时刻变电流在某一时刻t t的值的值i i ( (t t) ) ，称为瞬时值。，称为瞬时值。交流电流交流电流: :量值和方向作周期性变化且平均值为零的时变电流，称为交流电流，量值和方向作周期性变化且平均值为零的时变电流，称为交流电流，简称为交流简称为交流(ac(ac或或AC)AC)。 2.电流的参考方向 为了电路分析和计算的需要，我们任意规定一个电流参考方向，用为了电路分析和计算的需要，我们任意规定一个电流参考方向，用箭头标在电路图上。若电流实际方向与参考方向相同，电流取正值；箭头标在电路图上。若电流实际方向与参考方向相同，电流取正值；若电流实际方向与参考方向相反，电流取负值

8、若电流实际方向与参考方向相反，电流取负值。根据电流的参考方向以及电流量值的正负，就能确定电流的实际方向。+-IR电流电流：从高电位：从高电位 指向低电位。指向低电位。 今后，在分析电路时，必须事先规定电今后，在分析电路时，必须事先规定电流变量的参考方向。所计算出的电流流变量的参考方向。所计算出的电流i i( (t t)0)0，表明该时刻电流的实际方向与参考方向相同；表明该时刻电流的实际方向与参考方向相同；若电流若电流i i( (t t)0)0)0，表明该时，表明该时刻刻a a点的电位比点的电位比b b点电位高；若电压点电位高；若电压u uab(ab(t t)0)0吸收；p0吸收；p0 (或或G

9、 0)时，时，p 0，这表明，这表明正电阻总是吸收功率，正电阻总是吸收功率，不可能发出功率不可能发出功率。当。当R0 (或或G0，实际吸收功率。当p0，实际发出功率。 电压源和电流源的电压与电流采用非关联参考方向时，其功率为 p=-uiRS越大越大斜率越大斜率越大1 1、实际电压源模型、实际电压源模型-由理想电压源串联一个电阻组成由理想电压源串联一个电阻组成伏安特性伏安特性IUUSUIRS+-USRLU = US IRS当当RS = 0 时，时，电压源电压源模型就变成模型就变成恒压源恒压源模型模型R RS S称为电源的内阻或输出电阻称为电源的内阻或输出电阻四、实际电源的电路模型四、实际电源的电

10、路模型ISRSabUabIIsUabI外特性外特性 2、实际电流源模型、实际电流源模型RSR RS S越大越大特性特性越越陡陡I = IS Uab / RS-由理想电流源并联一个电阻组成由理想电流源并联一个电阻组成当当 内阻内阻R RS S = = 时，时，电流源电流源模型就变成模型就变成恒流源恒流源模型模型主要内容主要内容一、受控源的引入一、受控源的引入二、四种受控源二、四种受控源第七节第七节 受控源受控源一、受控一、受控源的引入源的引入 受控源是用来表示电路的某一器件中所发生的物理现象的一种模型，它反映了电路中某处的电压或电流能控制另一处的电压或电流的关系。独立源和非独立源的异同独立源和非

11、独立源的异同相同点：相同点：两者性质都属电源，均可向电路提供电压或电流。两者性质都属电源，均可向电路提供电压或电流。不同点：不同点：独立电源的电动势或电流是由非电能量提供的，其大小、方独立电源的电动势或电流是由非电能量提供的，其大小、方向和电路中的电压、电流无关；向和电路中的电压、电流无关； 受控源的电动势或输出电流，受电路中某个电压或电流的控受控源的电动势或输出电流，受电路中某个电压或电流的控制。它不能独立存在，其大小、方向由控制量决定。制。它不能独立存在，其大小、方向由控制量决定。 如电子电路中的晶体管，就可以用电流控制电流源来描述集电极电流与基极电流之间的工作性能ic=ibibiciei

12、1i2i1U11 UU电压控制电压源电压控制电压源+-1 UU+-U电压控制电流源电压控制电流源U112 UgI I212 UgI 电流控制电流源电流控制电流源12 III2I112 III1+-1 IrU电流控制电压源电流控制电压源1 IrU +-U二、四种受控源二、四种受控源例1-17 计算1-37电路中的US和受控源的功率。6IUS0.1I10.98I5 9.8V+_解 流过5电阻的电流即流过CCCS的电流58 . 998. 0IAIII04. 096. 1298. 01VIIUS004.1204. 01 . 0261 . 061I=2A根据KCL，在节点a处所以 0.1电阻两端电压为

13、0.10.04=0.004V 受控源功率 p=(0.98I)u=(0.982)(0.004-9.8)=1.96(-9.796)=-19.2W 例：如图所示电路，求例：如图所示电路，求u u、i i1 1。 解：该电路含有一个电压为解：该电路含有一个电压为4 4i i1 1的受控源，在求解含有受控源的的受控源，在求解含有受控源的电路时，可将受控源当作独立电源处理。电路时，可将受控源当作独立电源处理。5Ai1i2+ 10Vab15+ 4i1+ u对节点对节点a列列KCL方程：方程： i2=5+i1对图示回路列对图示回路列KVL方程：方程：5i1+i2=4i1+10 由以上两式解得：由以上两式解得： i1=