电路基础-第1章电路的基本概念课件

11.电流和电压的参考方向2.电路元件特性3.基尔霍夫定律

重点：第一章电路的基本概念（

basicconceptsofcircuit)11.电流和电压的参考方向重点：第一章电路的基本概念21.1电路和电路模型1.2电路的基本物理量1.3电功率和电能量1.4无源二端元件1.5有源二端元件1.6受控源1.7运算放大器第一章电路的基本概念1.8基尔霍夫定律21.1电路和电路模型1.2电路的基本物理量1.3电功33负载

电路是为了传输、转换电能或传递、处理信号，由一些电气设备或元件按一定方式联结起来的电流通路。1电源一、电路的作用与组成1）.电能的传输与转换（电力系统）发电机升压变压器输电线降压变压器电灯电动机

2中间环节1、电路的作用：1.1电路和电路模型（model)33负载电路是为了传输、转换电能或传递、处理信号，4一、电路的作用与组成2）.信号的传递与处理放大器话筒扬声器信号源负载2、电路的组成：1）电源(source)

：提供能量或信号（如：电池、发电机、信号源）；2）连接导线(line)：联通电路，输送电能；3）负载(load)：将电量转换为非电量（如：电机、电灯、扬声器）。1、电路的作用：4一、电路的作用与组成2）.信号的传递与处理放话筒扬声5二、电路的模型（

circuit

model）i当有电流通过时：L

实际的电路元件或器件其电磁性质是很复杂的。例如：白炽灯(lamp)电压电场储存电场能量CC电流磁场储存磁场能量L5二、电路的模型（circuitmodel）i当有电流通6二、电路的模型iiRRLC工程上，为了简化计算，常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，而把它看成理想电路元件。6二、电路的模型iiRRLC工程上，为了简化计算，常忽略实7构造手电筒的电路模型7构造手电筒的电路模型8电源负载连接导线电路实体SUSR电路模型用理想电路元件组成的电路，称为实际电路的电路模型。二、电路的模型8电源负载连接导线电路实体SUSR电路模型用理想电路元件组成9电压[u(t)]、电流[i(t)]、功率[p(t)]等。一、电路分析的基本变量1.2电路的基本物理量

currentvoltage电路分析:+–10V4A6

+–4

u已知电路的结构和元件参数

确定各部分电压和电流。激励和响应的概念:激励：电路中的电源。响应：电源作用下，电路各部分电压电流。9电压[u(t)]、电流[i(t)]、功率[p(t)10１、电流（安培Ａ）:直流电流（恒定电流）（ＤＣ）用Ｉ表示。交流电流（ＡＣ）

用i表示2、电压与电位（伏特Ｖ）

:电压：是两点间的电位差．电位：某点到参考点的电压。+–10V4A6

4

ＡＢdirectcurrentalternatingcurrent10１、电流（安培Ａ）:直流电流（恒定电流）（ＤＣ）用Ｉ11_+_US1US2R1R2R5R3R4IS+10V120

i11_+_US1US2R1R2R5R3R4IS+10V12012元件(导线)中电流流动的实际方向有两种可能。参考方向：任意假定一个方向即为电流的参考方向。１、电流的参考方向二、电流和电压的参考方向(referencedirection)i>0i<0电流方向的表示方法：

i箭头：双下标：

iAB或iBA实际方向实际方向i

参考方向AB元件12元件(导线)中电流流动的实际方向有两种可能。参考方向：13２.电压的参考方向u>0参考方向u+–+实际方向AB元件+

u

03k

+－ab6VI1.a、b哪点电位高？2.I=?13２.电压的参考方向u>0参考方向+–+实际方向AB元14电压参考方向的三种表示方式：(1)用箭头表示：(2)用正负极性表示：(3)用双下标表示：u+uABuAB电动势(E)和电压(U)的区别：SUSR+－E电动势(E)的实际方向是由负极指向正极，即电位升的方向；电压(Ｕ)的实际方向是由高电位指向低电位，即电压降的方向．14电压参考方向的三种表示方式：(1)用箭头表示：(2)15

元件的u，i通常采用相一致的参考方向，称之为关联参考方向。3.关联参考方向+–iu关联参考方向元件+–iu非关联参考方向元件看成电源看成负载15 元件的u，i通常采用相一致的参考方16元件1元件2元件3+++

ii1i2试判断下图中的三个元件,哪个是关联参考方向?16元件1元件2元件3+++ii1i2试判断下图中的三171.3电功率和电能量(power)一、电功率：单位时间内电场力所做的功。功率的单位：W(瓦)(Watt，瓦特)能量的单位：J(焦)(Joule，焦耳)171.3电功率和电能量(power)一、电功率：单位18二、功率的计算和判断u、

i

关联参考方向P>0吸收正功率(实际吸收)P<0吸收负功率(实际发出)p=ui

表示元件吸收的功率吸+–iu元件18二、功率的计算和判断u、i关联参考方向P>0吸19功率计算实例P=8×7=56W消耗功率的电路器件：电阻（灯泡等）：电能→热能电动机：电能→动能P=-8×7=-56W释放功率的电路器件：电池：化学能→电能发电机：机械能→电能

上述功率计算不仅适用于元件，也适用于任意二端网络。电阻元件在电路中总是消耗(吸收)功率，而电源在电路中可能吸收，也可能发出功率。AB7A+–8V元件AB7A+–8V元件练习P251.119功率计算实例P=8×7=56WP=-8×7=-56W20理想电路元件(ideal

circuitelements）

理想电路元件理想电源元件理想无源元件理想电压源理想电流源电阻R电感L电容C20理想电路元件(idealcircuitelemen211)电阻的外形图potentiometersSurfacemounted一、电阻元件

(resistor)1.4无源二端元件211)电阻的外形图potentiometersSurfa222).

符号电压与电流的参考方向设定为关联参考方向时：RRiu+3).

欧姆定律(Ohm’sLaw)u

Ri若为非关联参考方向,则u

Ri

公式必须和参考方向配套使用！222).符号电压与电流的参考方向设定为关联参考方向时：23令G

1/RG称为电导电导的单位：S(西)(Siemens，西门子)

线性电阻的伏安特性曲线:

Rtg

线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。

ui0线性电阻元件的伏安特性为一条过原点的直线则欧姆定律可表示为i

Gu

.23令G1/RG称为电导电导的单位：S(西)24电阻的额定功率与电阻值无关，主要取决于其组成材料、尺寸及形状。4).电阻的功率Riu+p吸

ui

i2R

u2/R电阻的用途?1、限制电流；2、分压；3、电位器→收音机中调节音量；4、与其它元件构成滤波电路、移相电路24电阻的额定功率与电阻值无关，主要取决于其组成材料、尺寸及25一、理想电压源：特点：(a)

电源两端电压由电源本身决定,与外电路无关；(b)

通过它的电流是任意的，由外电路决定。直流：US为常数交流：uS是确定的时间函数，如uS=Umsint电路符号:uS+_i

电源两端电压为uS，其值与流过它的电流i

无关。USui0u~i关系1.5有源二端元件

(source)25一、理想电压源：特点：(a)电源两端电压由电源本身决26例：US+–RIu若直流电源电压US=10V，

#对于R=1

的负载，则电流 I=U/R=10/1=10A;

#对于R=10

的负载，则电流 I=U/R=10/10=1A;若交流电源电压为220V，

#对于25W的灯泡，则电流 I=P/U=25/220=0.114A;#对于1000W的电炉子，则电流 I=P/U=1000/220=4.55A;(b)通过它的电流是任意的，由外电路决定。★

电压源的两端开路时，I=0，是允许的；但注意：电压源不许短路！26例：US+–RIu若直流电源电压US=10V，若交流电源27(a)电源电流由电源本身决定，与外电路无关；(b)电源两端电压是任意的，由外电路决定。直流：iS为常数交流：iS是确定的时间函数，如iS=ImsintiS+_uISui0V~i关系二、理想电流源：

电源输出电流为iS，其值与此电源的端电压u

无关。特点：电路符号:*★

电流源的两端短路时，U=0，是允许的；注意：电流源不许开路！★★

不要把电流源和电流表混淆。光电池、光电管27(a)电源电流由电源本身决定，与外电路无关；(b)电281、等效电压源和等效电流源三、电压源与电流源的等效变换目的是简化电路

电压源的串并联n个电压源的串联，可以用一个电压源等效替代。+_9Vºº3V+_+_12Vºº例：串联:281、等效电压源和等效电流源三、电压源与电流源的等效变换29

电流源的串并联n个电流源的并联可以用一个电流源等效替代。并联：iS1iS2iSkººiSºº29电流源的串并联n个电流源的并联可以用一个电流源等效30+_usºº元件+_usººiSºº外部电路元件iSºº外部电路对外等效变换的例子：该元件只影响电压源中的电流大小，而不影响外部电路。该元件只影响电流源的端电压大小，而不影响外部电路。练习P261.71.930+_usºº元件+_usººiSºº元件iSºº对外等效31一个实际电压源，可用一个理想电压源uS与一个电阻Rs串联的支路模型来表征其特性。

实际电压源模型uiUSUu=uS

–Rs

iRs:

电源内阻,一般很小。工作点Ii+_uSRs+u_uS=US时，其外特性曲线如下：RUI

RsI当它向外电路提供电流时，它的端电压U总是小于US

，电流越大端电压U越小。２、实际电源的电路模型及其等效变换31一个实际电压源，可用一个理想电压源uS与一个电阻Rs串联32工作点

实际电流源模型一个实际电流源，可用一个电流为iS

的理想电流源和一个内电导Gs

并联的模型来表征其特性。uiISUIi=iS–Gs

uiGs+u_iSiS=IS时，其外特性曲线如下：Gs:电源内电导,一般很小。GsUUI0当它向外电路供给电流时，并不是全部流出，其中一部分将在内部流动，随着端电压的增加，输出电流减小。32工作点实际电流源模型一个实际电流源，可用一个电流为33

电源的等效变换所谓的等效是指两种电源模型端口的电压、电流在转换过程中保持不变。u=uS

–Rs

ii=iS

–Gsui=uS/Rs

–u/Rs

比较，得等效的条件：iS=uS/Rs,Gi=1/RsiGs+u_iSi+_uSRs+u_33电源的等效变换所谓的等效是指两种电源模型端口的电压34(2)所谓的等效是对外部电路等效，对内部电路是不等效的。注意：(3)理想电压源与理想电流源不能相互转换。方向。(1)变换关系数值关系:iGs+u_iSi+_uSRs+u_34(2)所谓的等效是对外部电路等效，对内部电路是不等效的35I=0.5AU=20V+_15Ｖ_+8Ｖ7

7

I6A+_U5

5

10V+_+_U5∥5

2A6A对于串联支路，将电流源变换为电压源后，合并化简；对于并联支路，将电压源变换为电流源后，合并化简；5A3

4

7

2AI35I=0.5AU=20V+_15Ｖ_+8Ｖ77I6A+362

6V+_6A2Ai7

2

2

对于并联支路，将电压源变换为电流源后，合并化简。9A2Ai7

1

2

对于串联支路，将电流源变换为电压源后，合并化简；3626V+_6A2Ai722对于并联支路，将电压源371.6受控源(非独立源)(controlledsourceordependentsource)1.定义：电压源电压或电流源电流不