电工学课件 第一章直流

15
当数值过大或过小时， 常用十进制的倍数表示。
SI制中，一些常用的十进制倍数的表示法：
BUCT
符号 T
中文 数量 太
G
M
k
c 厘
m 毫
微
n 纳
p 皮
吉 兆 千
1012 109 106 103 10–2 10–3 10–6 10–9 10–12
16
3). 电位
：
BUCT
为分析的方便，常在电路中选某一点为参考点， 把任一点到参考点的电压称为该点的电位。
10
电路的基本概念( basic concepts ) 二、电路的模型（ circuit model）
实际的电路元件或器件其电磁性质 是很复杂的。
1.1
BUCT
例如：白炽灯 ( lamp )
当有电流通过时：
电流磁场储存磁场能量L
L
C
电压电场储存电场能量 C
i
11
1.1
电路的基本概念( basic concepts ) L
BUCT
一、电路的作用与组成
1、电路的作用： 2）.信号的传递与处理 话筒 扬声器 放 大 器 负载
信号源 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）。
i
U~I关系
31
(b) 电源两端电压是任意的，由外电路决定。
BUCT
注意：
电流源不允 许开路！
2 0.5A
+ 1V _ (a)
32
电源与负载的判别 1.根据电压、电流的实际方向判别 电源：U和I的实际方向为非关联方向，发出功率 负载：U和I的实际方向为关联方向，取用功率
BUCT
2.利用公式计算功率
i2
i3 列KCL方程：
i1 – i 2 + i3 – i4 = 0
整理得： i1+ i3 = i2 + i4
即 i i
入
出
35
电路如图1-1所示，元件所吸收的功率为（
3mA 10k
20k 1mA I
元件
）。
BUCT
+
30V
+
i入 i出
即：1mA =3mA+I I= -2mA
一 、几个名词：
1. 支路 (branch)：电路中通过同一电流的每个分支。 (b) a + + b=3 uS1 3 uS2 3 _ 2 1 1 _ 2 n=2 R3 R1 R2 l=3 b 2. 节点 (node): 三条及以上支路的连接点称为节点。( n ) 3. 回路(loop)：由支路组成的闭合路径。( l )
例: A I N B
已知：UAB=3V, I = – 2A 求：N的功率，并说明它是电源还是负载. 解：用方法1，在N上的电压和电流的实际 方向相反，所以是发出功率，为电源
P=UI = (–2)×3= – 6W
是发出功率，所以是电源。
33
1.2
基尔霍夫定律( Kirchhoff’s laws )
BUCT
37
三、基尔霍夫电压定律 （KVL)：
BUCT
b + U2 – U1 – + a U5
c – U3 + d –
在任一瞬间，沿任一回路绕行 方向，回路中各段电压的代数 和恒等于零。
U =0 U1+U2 –U3 –U4 + U5 =0
–
+ e + U4
38
KVL推广应用于假想的闭合回路
BUCT
I
A UA UAB UB
1) 电阻的外形图
BUCT
potentiometers
24
2). 符号
R
BUCT
3). 欧姆定律 (Ohm’s Law)
电压与电流的参考方向设定为 关联参考方向时： i R
uRi
+

u
若为非关联参考方向, 则
uRi
公式必须和参考方向配套使用！
25
4). 电阻的功率 R
BUCT
i
+
p吸 ui i2R u2 / R
BUCT
电路符号: 特点：
i
uS
_
(a) 电源两端电压由电源本身决定,与外电路无关；
+
u US
直流：US为常数 交流： uS是确定的时间函数，如 uS=Umsint 0
u~i 关系 29
i
(b) 通过它的电流是任意的，由外电路决定。
BUCT
例：
若直流电源电压US=10V， I
+
US
–
u
R
# 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;
注意：
电压源不允 许短路！
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2). 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。
BUCT
电路符号: + 特点：
iS
u
_
u
0
IS
(a) 电源电流由电源本身决定，与外电路无关；
直流：ＩS为常数 交流： iS是确定的时间函数，如 iS=Imsint
BUCT
二、电路的模型
i i
R
C
R
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。
12
构造手电筒的电路模型
BUCT
13
二、电路的模型
BUCT
S
电 源
负载
连接导线 电路实体
US
R
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。
14
1.1
电路的基本概念( basic concepts )
2013年春季
绪论：
1.为什么学？
非电专业的技术基础课.
获得电工技术和电子技术 的基本理论、基本 知识和基本技能。
BUCT
电工技术：实现了由机械化时代向电气化时代的 转变
电子技术：促进了通信、控制、和计算机的迅速 发展
2
2. WHAT学什么？
电工技术：
直流电路、交流电路、暂态电路；(电路理论) 变压器、电动机和电气自动控制
BUCT
1.2
1.3 1.4 1.5
基尔霍夫定律( Kirchhoff’s laws )
电路分析方法简介( methods of analysis) 叠加原理( Superposition Theorem ) 戴维宁定理( Thevenin-Norton Theorem )
8
1.1
电路的基本概念( basic concepts )
u
5). 电路的开路与短路
i
R
当R=0，视其为短路。 i为有限值时，u=？
+ u –
当R=，视其为开路。
u为有限值时，i=？
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6). 电阻的用途
BUCT
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、移相电路等等。
27
令 G 1/R
G 称为电导 电导的单位： S (西)
A
US
R
B
根据KVL可列出：
C
B
根据 U = 0
US+ IR UAB=0
或
UA UB UAB=0 UAB= UA UB
39
UAB= US+ IR
1、电路如图1-1所示，元件所吸收的功率为（
3mA 10k
20k 1mA I
元件
）。
BUCT
考点：1、KCL 2、KVL
+
30V
+
U
+
–
5
成 绩 评 定：
平时成绩（10%）；
BUCT
实验成绩（20%）；
期末考试（闭卷 70%）。
6
有关规定：
1、课前预习指定章节；
2、必须独立完成作业，严禁抄袭；
BUCT
3、在每周课前，课代表收本班作业，按学号
顺序排好交上来。
7
第1章 直流电路
（Direct Current Circuit) 1.1 电路的基本概念( basic concepts )
BUCT
电子技术：
模拟电子电路（半导体器件、放大电路及集成运算放大器） 数字电子电路（组合逻辑电路、时序逻辑电路）
3
3. How 如何学？
各部分的特点:
BUCT
电路理论部分:注意理论的严密和计算的精确
电机、电器和电子技术：应用特性，用工程 近似的分析方法
电子技术：注重概念的理解，计算少。
b –（n – 1)---------KVL方程
共 b 个方程
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支路电流法求解电路的步骤
1、 确定支路数b ，假定各支路电 流的参考方向 2 、 应用KCL对结点A列方程 R1 + – I1 R2
A
I2 + –
BUCT
u
(2) 用正负极性表示：
+
(3) 用双下标表示：
u uAB
B
A
20
4. 关联参考方向
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(是为了减少公式中负号) 。
BUCT
i
+
i u
–