电工电子基本概念
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WXH
《电工电子技术》
总学时：80学时
2013年7月12日星期五
WXH
主讲教师：卫福娟
1
WXH
绪论
2013年7月12日星期五
WXH
电工电子学是一门研究电能在技术领域中应用的 技术基础课，它包括：电工技术和电子技术两部分。 电路理论： 直流、交流、暂态、非正弦。 电工技术： 磁路和电机： 变压器、电磁铁、 三相异步电动机及控制。
2013年7月12日星期五
WXH
WXH
计算较大的电压时用kV(千伏）， 计算较 小的电压时用mV(毫伏）。其换算关系为： 1kV=103V，1mV=10-3V 电压的实际方向规定为从高电位点指向 低电位点，即由“+”极指向“－”极，因此， 在电压的方向上电位是逐渐降低的。
18
2013年7月12日星期五
I +
c
U -
R d
特征
P=0
b
U=E=U0（开路电压）
37
1.4.3 电源短路
WXH WXH
2013年7月12日星期五
短路通常是 一种严重事故， 应该尽力预防。
a + E R0
b
I + U
c
R
d
-
U=0 特征 I=IS=E/R0 PE=△P=R0I2，P=0
38
1.7
2013年7月12日星期五
35
2013年7月12日星期五
WXH
WXH
各种电气设备的电压、电流及功率都有一 个额定值，额定值是标明设备在给定条件下能 正常工作而规定的正常允许值。 UN—额定电压
IN—额定电流
PN—额定功率
36
1.4.2电源开路（引伸为支路电流为零）
WXH WXH
2013年7月12日星期五
I=0
a + E R0
UI =EI -R0I I P=PE-△P a + E R0 b
I
+ U R
c
PE = P +△P
式中：P为电源输出功率；
PE为电源产生功率；
△P为内阻损耗的功率。
d
可以看出电源产生的功率和电路中 所有消耗的功率是平衡的。
功率的单位是瓦特（W）或千瓦（KW）。 31
三、电源与负载的判别方法
WXH WXH
14
2013年7月12日星期五
WXH
WXH
1、直流：其大小和方向均不随时间变化的
电流叫恒定电流，简称直流。
2、大小： 电流的强弱用电流强度来表示。
对于恒定直流， 电流强度I用单位时间 内通过导体截面的电量Q来表示，即
Q I t
15
2013年7月12日星期五
WXH
WXH
3、单位：A(安［培］)。 在1秒内通过导体
半导体器件、分离件放大器、 模拟电子线路： 电子技术： 集成运放、电源
数字电路：各种门电路、组合电路、 时序电路及555的应用电路。
2
一、电工电子学课程的作用和任务
2013年7月12日星期五
WXH WXH
电工电子学是研究电工技术和电子技术的 理论和应用的技术基础课程。作为技术基础课 程，它应具有基础性、应用性和先进性。 基础是指基本理论、基本知识和基本技能。 应用是指课程内容要理论联系实际，建立 系统概念，培养大家分析和解决问题的能力； 重视实验技能的训练。 先进性是指电工学课程内容和体系随着电 工技术和电子技术的发展应不断更新。
U=E
0 电源的外特性曲线
I
28
1.5
WXH
电阻元件
WXH
2013年7月12日星期五
欧姆定律是德国物理学家乔治· 欧姆在1826 年发现的（1787年—1854年） 流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比， 这就是欧姆定律。 U=RI，它是电阻元件的约束方程，也是 我们分析电路的主要的理论依据。
29
IL
+
a 4V U
1Ω
-4V
4Ω
-
-1A
b
那么，在一个电路中，电流和电压的参 考方向应该怎样选择呢？
24
2013年7月12日星期五
WXH
WXH
（1）为什么要引入参考方向？ a）复杂电路很难确定电流的实际方向。 b）交流电路中，电流本身就是交变的。
（2）参考方向的选择：原则上是任意的，实 际和电压的参考方向一起选。
2013年7月12日星期五
＜0电源
P=UI
I
关联方向
元件
＞0负载
+
U
-
P UI
＜0电源
I
非关联方向
元件
＞0负载
U
+
32
WXH
例题
试求电路中各元件的功率，并验证功率平衡。 1A I + 4Ω R 解：
2013年7月12日星期五
WXH
E
5V
a 4V
U
P UI 4 1 4W (吸收）
P0 U 0 I 11 1W (吸收）
PE EI 1 5 5W (发出）
R0
1Ω U0
b
PE P0 P 0
即： P 0
33
几点注意事项：
2013年7月12日星期五
WXH WXH
（1）功率与电压的平方成比，即电压增大1 倍，P增大4倍。
（2）P=UI为关联方向的关系式。 （3）在关联方向下功率大于0为耗能，小于 0为放能（电源与负载的判别）。 （4）对于独立电路来说 ∑P≡0。 （5）当R=RO时，电源输出功率为最大（最 大功率传输）。
6
第一部分 电路基础
2013年7月12日星期五
WXH WXH
电路基础是研究电路基本规律的一门学科， 它是一门具有丰富内容的学科，它的理论和 方法，在其它领域也得到了广泛的应用。
电路分析： 已知电路结构、元件参
电路 基础：
数，求电路中的电流、 电压和功率。
已知输出输入的条件， 电路综合：
7
求元件参数和电路结构。
2013年7月12日星期五
WXH
WXH
使用时应注意： 1）U=RI为关联方向得出的； 2）U= - RI为非关联方向； 3）伏安特性曲线。 线性电阻为一直线。
I+ IU U I（A） +
U（V）
0
30
二．功率及功率平衡
2013年7月12日星期五
WXH WXH
因为：U=E-R0I
所以各项同乘电流后可得功率平衡式：
计算微小电流时, 电流的单位用mA(毫安)、 μA(微安）或nA(纳安），其换算关系为： 1mA=10-3A，1μA=10-6A，1nA = 10-9A
习惯上，规定正电荷的移动方向表示电流
横截面的电荷为1C(库仑)时，其电流则为1A。
的实际方向。在外电路，电流由正极流向负极； 在内电路，电流由负极流向正极。
5
三、课程的学习方法
2013年7月12日星期五
WXH WXH
1、重点放在物理概念和基本分析法。 2、上课注意听讲，下课要看除教材外的 其它参考书及做适当的习题。解题前，要对所 学内容基本掌握；解题时，要看懂题意，注意 分析，用哪个理论和公式以及解题步骤也都要 清楚。习题做在本子上，要书写整洁，图要标 绘清楚，答数要注明单位。 3、要重视实践技能的培养。
R0
E1 + E2 + R
22
I
R1
R2
2013年7月12日星期五
WXH
WXH
参考方向的表示方法：a）箭头； b）双下标。 电流正负的意义： 正——表示参考方向和实际方向一致。 负——表示参考方向和实际方向相反。
23
二.电压和电动势的参考方向
WXH WXH
2013年7月12日星期五
1A
a)箭头； b)双下标； c)正负号。 5V
20
2013年7月12日星期五
WXH
WXH
电动势的方向规定为从低电位指向高电位， 即由“－”极指向“+”极。
I
A E B U RL
图1 .4
图 1 - 4电动势
21
1.3
WXH
电压和电流的参考方向
WXH
2013年7月12日星期五
一.电流的参考方向
+ E -
电流的实际方向为正电荷的运动方向。
+ U R I
34
四．额定值与实际值
WXH WXH
2013年7月12日星期五
通常负载都是并联运行的。当负载增加时， 电源输出的功率也相应增加。即电源输出的功 率和电流决定于负载的大小。 既然电源输出的功率和电流决定于负载 的大小，是可大可小的，那么，有没有一个 最合适的数值呢？回答是肯定的，这个合适 的值就是额定值。
16
WXH
二. 电压 电场力把单位正电荷从电场中点A移到点B
WXH
2013年7月12日星期五
所做的功WAB称为A、B间的电压,用UAB表示， 即： WAB UAB=
Q
电压的单位为V(伏［特］)。 如果电场力 把1C电量从点A移到点B所作的功是1J(焦耳)， 则A与B两点间的电压就是1V。
17
发电机
10
2013年7月12日星期五
WXH
WXH
（2）信息的传输与处理。
如：各种信息处理电路等。
话筒 扬声器
放 大 器
11
二、 电路模型
2013年7月12日星期五
WXH WXH
实际电路都是由一些实际的元器件所组成。 在分析电路时，我们要对实际电路建立数学模 型----电路模型。 所谓电路模型就是指一个实际元件在特定 的条件下，所表现的主要的电磁特性，而忽略 其次要因素，如R、L、C等。这种表示的参数， 我们称为集总参数。
4
2013年7月12日星期五
WXH
WXH
1883年爱迪生发现了热电效应。 1904年弗莱明发明了电子二极管。 1948年贝尔实验室发明了晶体管。 1958年生产出集成电路（到现在已经是超 大规模集成电路）。现在的集成电路线宽是 0.3um，可望达到0.01um（30个原子的宽度）。
未来的发展是《量子工学》
WXH
电压源与电流源及其等效变换
WXH
例题:求图示电路的电流I。
2 3 + 6
6V
+ 4V 4
I
1
I=？
下面我们讲解求解电路的另外一 种解题方法。
39
1.7.1、电压源
WXH WXH
2013年7月12日星期五
如果一个二端元件在任一时刻，在任 1．定义： 何 电路中，其端电压总能保持为某一给定的 时间函数，而与通过它的电流无关。 2．符号：
2013年7月12日星期五
WXH WXH
E I R0 R
a + E R0 I + U -
U RI
c
R
b
d
电源的伏安 特性是指电源对 外供电时，其端 电压U和流过其中 电流I的关系。此 种关系也称电源 的外特性。
27
2013年7月12日星期五
WXH
WXH
U=E-R0I
U E
理想电源的外 特性曲线
25
1.4功率及电源工作状态
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2013年7月12日星期五
主要讨论电路中电流、电压和功率方面的内容。
1.4.1
电源有载工作
c E—电动势 U—端电压 R d R0—电源内阻 R—负载
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所谓有载工作状态，是指电源与负载相 连通，构成一个电流的回路。
a + E R0
b
I
+ U
-
一、电压与电流
2013年7月12日星期五
WXH
WXH
下面我们看一个例题，
US
IL R2 US2 RL US1
IL
?U
S
-US1
R
求图示电路中的电流。
不会求的原因是 R+RL 电路中出现了两个回 路，我们对电路结构 的约束关系不了解， 所以不会求。
8
WXH
第一章
1.1
一、电路的组成
直流电路
开关 电 池 负 载
12
2013年7月12日星期五
WXH
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开关 电 池 负 载 + ER0
开关 + U -
R
13
2013年7月12日星期五
WXH
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1.2
电路的基本物理量 一. 电流
电流是由电荷的定向移动而形成的。当金 属导体处于电场之内时，自由电子要受到电场 力的作用， 逆着电场的方向作定向移动，这 就形成了电流
WXH
WXH
电压总是相对两点之间的电位而言的， 所
以用双下标表示，一个下标(如A)代表起点， 后一个下标(如B)代表终点。电压的方向则由 起点指向终点， 有时用箭头在图上标明。
19
三. 电动势
WXH WXH
2013年7月12日星期五
为了维持电路中有持续不断的电流，必须 有一种外力， 把正电荷从低电位处（如负极B） 移到高电位处（如正极A）。在电源内部就存在 着这种外力。 如图1.4所示，外力克服电场力把单位正电 荷由低电位B端移到高电位A端，所做的功称为电 动势，用E表示。 电动势的单位也是V。如果外 力把1C的电量从点B移到点A， 所做的功是1J， 则电动势就等于1V。
3
二、电工技术和电子技术发展概况
2013年7月12日星期五
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1785年库仑确定了电荷间的相互作用力， 电荷的概念开始有了定量的意义。 1826年欧姆发现了欧姆定律。 1831年法拉第发现了电磁感应定律。 1834年雅可比制造出第一台电动机。 1864年麦克斯韦提出了电磁波理论。 1888年赫兹通过实验获得了电磁波，证实 了麦克斯韦提出了电磁波理论。 1895年意大利和俄国分别进行了通信实验， 从而为无线电技术的发展开辟了道路。
2013年7月12日星期五
WXH
电路模型
1．电路：电流流通的路径称为 电路。
（1）电源：提供能量。 2．组成：
（2）负载：消耗能量。
（ 3）中间环节：连接电源和 负载的导线及控制元件。
9
2013年7月12日星期五
WXH
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3．作用
（1）电能的传输与转换。
如：输配电电路。
升压 变压器 降压 变压器 用户 负载
《电工电子技术》
总学时：80学时
2013年7月12日星期五
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主讲教师：卫福娟
1
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绪论
2013年7月12日星期五
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电工电子学是一门研究电能在技术领域中应用的 技术基础课，它包括：电工技术和电子技术两部分。 电路理论： 直流、交流、暂态、非正弦。 电工技术： 磁路和电机： 变压器、电磁铁、 三相异步电动机及控制。
2013年7月12日星期五
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WXH
计算较大的电压时用kV(千伏）， 计算较 小的电压时用mV(毫伏）。其换算关系为： 1kV=103V，1mV=10-3V 电压的实际方向规定为从高电位点指向 低电位点，即由“+”极指向“－”极，因此， 在电压的方向上电位是逐渐降低的。
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2013年7月12日星期五
I +
c
U -
R d
特征
P=0
b
U=E=U0（开路电压）
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1.4.3 电源短路
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2013年7月12日星期五
短路通常是 一种严重事故， 应该尽力预防。
a + E R0
b
I + U
c
R
d
-
U=0 特征 I=IS=E/R0 PE=△P=R0I2，P=0
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1.7
2013年7月12日星期五
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2013年7月12日星期五
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各种电气设备的电压、电流及功率都有一 个额定值，额定值是标明设备在给定条件下能 正常工作而规定的正常允许值。 UN—额定电压
IN—额定电流
PN—额定功率
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1.4.2电源开路（引伸为支路电流为零）
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2013年7月12日星期五
I=0
a + E R0
UI =EI -R0I I P=PE-△P a + E R0 b
I
+ U R
c
PE = P +△P
式中：P为电源输出功率；
PE为电源产生功率；
△P为内阻损耗的功率。
d
可以看出电源产生的功率和电路中 所有消耗的功率是平衡的。
功率的单位是瓦特（W）或千瓦（KW）。 31
三、电源与负载的判别方法
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2013年7月12日星期五
WXH
WXH
1、直流：其大小和方向均不随时间变化的
电流叫恒定电流，简称直流。
2、大小： 电流的强弱用电流强度来表示。
对于恒定直流， 电流强度I用单位时间 内通过导体截面的电量Q来表示，即
Q I t
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2013年7月12日星期五
WXH
WXH
3、单位：A(安［培］)。 在1秒内通过导体
半导体器件、分离件放大器、 模拟电子线路： 电子技术： 集成运放、电源
数字电路：各种门电路、组合电路、 时序电路及555的应用电路。
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一、电工电子学课程的作用和任务
2013年7月12日星期五
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电工电子学是研究电工技术和电子技术的 理论和应用的技术基础课程。作为技术基础课 程，它应具有基础性、应用性和先进性。 基础是指基本理论、基本知识和基本技能。 应用是指课程内容要理论联系实际，建立 系统概念，培养大家分析和解决问题的能力； 重视实验技能的训练。 先进性是指电工学课程内容和体系随着电 工技术和电子技术的发展应不断更新。
U=E
0 电源的外特性曲线
I
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1.5
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电阻元件
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2013年7月12日星期五
欧姆定律是德国物理学家乔治· 欧姆在1826 年发现的（1787年—1854年） 流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比， 这就是欧姆定律。 U=RI，它是电阻元件的约束方程，也是 我们分析电路的主要的理论依据。
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IL
+
a 4V U
1Ω
-4V
4Ω
-
-1A
b
那么，在一个电路中，电流和电压的参 考方向应该怎样选择呢？
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2013年7月12日星期五
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（1）为什么要引入参考方向？ a）复杂电路很难确定电流的实际方向。 b）交流电路中，电流本身就是交变的。
（2）参考方向的选择：原则上是任意的，实 际和电压的参考方向一起选。
2013年7月12日星期五
＜0电源
P=UI
I
关联方向
元件
＞0负载
+
U
-
P UI
＜0电源
I
非关联方向
元件
＞0负载
U
+
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例题
试求电路中各元件的功率，并验证功率平衡。 1A I + 4Ω R 解：
2013年7月12日星期五
WXH
E
5V
a 4V
U
P UI 4 1 4W (吸收）
P0 U 0 I 11 1W (吸收）
PE EI 1 5 5W (发出）
R0
1Ω U0
b
PE P0 P 0
即： P 0
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几点注意事项：
2013年7月12日星期五
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（1）功率与电压的平方成比，即电压增大1 倍，P增大4倍。
（2）P=UI为关联方向的关系式。 （3）在关联方向下功率大于0为耗能，小于 0为放能（电源与负载的判别）。 （4）对于独立电路来说 ∑P≡0。 （5）当R=RO时，电源输出功率为最大（最 大功率传输）。
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第一部分 电路基础
2013年7月12日星期五
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电路基础是研究电路基本规律的一门学科， 它是一门具有丰富内容的学科，它的理论和 方法，在其它领域也得到了广泛的应用。
电路分析： 已知电路结构、元件参
电路 基础：
数，求电路中的电流、 电压和功率。
已知输出输入的条件， 电路综合：
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求元件参数和电路结构。
2013年7月12日星期五
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使用时应注意： 1）U=RI为关联方向得出的； 2）U= - RI为非关联方向； 3）伏安特性曲线。 线性电阻为一直线。
I+ IU U I（A） +
U（V）
0
30
二．功率及功率平衡
2013年7月12日星期五
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因为：U=E-R0I
所以各项同乘电流后可得功率平衡式：
计算微小电流时, 电流的单位用mA(毫安)、 μA(微安）或nA(纳安），其换算关系为： 1mA=10-3A，1μA=10-6A，1nA = 10-9A
习惯上，规定正电荷的移动方向表示电流
横截面的电荷为1C(库仑)时，其电流则为1A。
的实际方向。在外电路，电流由正极流向负极； 在内电路，电流由负极流向正极。
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三、课程的学习方法
2013年7月12日星期五
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1、重点放在物理概念和基本分析法。 2、上课注意听讲，下课要看除教材外的 其它参考书及做适当的习题。解题前，要对所 学内容基本掌握；解题时，要看懂题意，注意 分析，用哪个理论和公式以及解题步骤也都要 清楚。习题做在本子上，要书写整洁，图要标 绘清楚，答数要注明单位。 3、要重视实践技能的培养。
R0
E1 + E2 + R
22
I
R1
R2
2013年7月12日星期五
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WXH
参考方向的表示方法：a）箭头； b）双下标。 电流正负的意义： 正——表示参考方向和实际方向一致。 负——表示参考方向和实际方向相反。
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二.电压和电动势的参考方向
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2013年7月12日星期五
1A
a)箭头； b)双下标； c)正负号。 5V
20
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电动势的方向规定为从低电位指向高电位， 即由“－”极指向“+”极。
I
A E B U RL
图1 .4
图 1 - 4电动势
21
1.3
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电压和电流的参考方向
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2013年7月12日星期五
一.电流的参考方向
+ E -
电流的实际方向为正电荷的运动方向。
+ U R I
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四．额定值与实际值
WXH WXH
2013年7月12日星期五
通常负载都是并联运行的。当负载增加时， 电源输出的功率也相应增加。即电源输出的功 率和电流决定于负载的大小。 既然电源输出的功率和电流决定于负载 的大小，是可大可小的，那么，有没有一个 最合适的数值呢？回答是肯定的，这个合适 的值就是额定值。
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WXH
二. 电压 电场力把单位正电荷从电场中点A移到点B
WXH
2013年7月12日星期五
所做的功WAB称为A、B间的电压,用UAB表示， 即： WAB UAB=
Q
电压的单位为V(伏［特］)。 如果电场力 把1C电量从点A移到点B所作的功是1J(焦耳)， 则A与B两点间的电压就是1V。
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发电机
10
2013年7月12日星期五
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（2）信息的传输与处理。
如：各种信息处理电路等。
话筒 扬声器
放 大 器
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二、 电路模型
2013年7月12日星期五
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实际电路都是由一些实际的元器件所组成。 在分析电路时，我们要对实际电路建立数学模 型----电路模型。 所谓电路模型就是指一个实际元件在特定 的条件下，所表现的主要的电磁特性，而忽略 其次要因素，如R、L、C等。这种表示的参数， 我们称为集总参数。
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2013年7月12日星期五
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1883年爱迪生发现了热电效应。 1904年弗莱明发明了电子二极管。 1948年贝尔实验室发明了晶体管。 1958年生产出集成电路（到现在已经是超 大规模集成电路）。现在的集成电路线宽是 0.3um，可望达到0.01um（30个原子的宽度）。
未来的发展是《量子工学》
WXH
电压源与电流源及其等效变换
WXH
例题:求图示电路的电流I。
2 3 + 6
6V
+ 4V 4
I
1
I=？
下面我们讲解求解电路的另外一 种解题方法。
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1.7.1、电压源
WXH WXH
2013年7月12日星期五
如果一个二端元件在任一时刻，在任 1．定义： 何 电路中，其端电压总能保持为某一给定的 时间函数，而与通过它的电流无关。 2．符号：
2013年7月12日星期五
WXH WXH
E I R0 R
a + E R0 I + U -
U RI
c
R
b
d
电源的伏安 特性是指电源对 外供电时，其端 电压U和流过其中 电流I的关系。此 种关系也称电源 的外特性。
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2013年7月12日星期五
WXH
WXH
U=E-R0I
U E
理想电源的外 特性曲线
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1.4功率及电源工作状态
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主要讨论电路中电流、电压和功率方面的内容。
1.4.1
电源有载工作
c E—电动势 U—端电压 R d R0—电源内阻 R—负载
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所谓有载工作状态，是指电源与负载相 连通，构成一个电流的回路。
a + E R0
b
I
+ U
-
一、电压与电流
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下面我们看一个例题，
US
IL R2 US2 RL US1
IL
?U
S
-US1
R
求图示电路中的电流。
不会求的原因是 R+RL 电路中出现了两个回 路，我们对电路结构 的约束关系不了解， 所以不会求。
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第一章
1.1
一、电路的组成
直流电路
开关 电 池 负 载
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开关 电 池 负 载 + ER0
开关 + U -
R
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1.2
电路的基本物理量 一. 电流
电流是由电荷的定向移动而形成的。当金 属导体处于电场之内时，自由电子要受到电场 力的作用， 逆着电场的方向作定向移动，这 就形成了电流
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电压总是相对两点之间的电位而言的， 所
以用双下标表示，一个下标(如A)代表起点， 后一个下标(如B)代表终点。电压的方向则由 起点指向终点， 有时用箭头在图上标明。
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三. 电动势
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为了维持电路中有持续不断的电流，必须 有一种外力， 把正电荷从低电位处（如负极B） 移到高电位处（如正极A）。在电源内部就存在 着这种外力。 如图1.4所示，外力克服电场力把单位正电 荷由低电位B端移到高电位A端，所做的功称为电 动势，用E表示。 电动势的单位也是V。如果外 力把1C的电量从点B移到点A， 所做的功是1J， 则电动势就等于1V。
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二、电工技术和电子技术发展概况
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1785年库仑确定了电荷间的相互作用力， 电荷的概念开始有了定量的意义。 1826年欧姆发现了欧姆定律。 1831年法拉第发现了电磁感应定律。 1834年雅可比制造出第一台电动机。 1864年麦克斯韦提出了电磁波理论。 1888年赫兹通过实验获得了电磁波，证实 了麦克斯韦提出了电磁波理论。 1895年意大利和俄国分别进行了通信实验， 从而为无线电技术的发展开辟了道路。
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电路模型
1．电路：电流流通的路径称为 电路。
（1）电源：提供能量。 2．组成：
（2）负载：消耗能量。
（ 3）中间环节：连接电源和 负载的导线及控制元件。
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3．作用
（1）电能的传输与转换。
如：输配电电路。
升压 变压器 降压 变压器 用户 负载