印制电路板的设计与制作

E
-U
电路电流: I E
R0
R0 RL 电源内阻
端电压: U E IR0
电路功率: UI EI I 2R0
P PE P
负载 取用 功率
电源 产生 功率
内阻 消耗 功率
电源外特性:
U E
0
I
I
RL
负 载 电 阻
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2.开路状态
I=0 U=E P=0
SI
+
E
-
U
R0
3.短路状态
求： 当U 分别为 3V 和 1V 时，求IR的大小和方向? 解： (1) 假定电路中物理量的正方向如图所示；
(2) 列电路方程：U =UR + E
U =U - E R
IR
= UR R
=U- E R
(3) 计算 U = 3V
IR
=
3-2 1
= 1A
（实际方向与参 考方向一致）
U = 1V
IR
=
1-2 1
U=0
I E R0
I
+
E
-
U
R0
PE I 2R0
14
1.1.5 理想电路元件
1.理想电压源 （恒压源）:
Ia
Uab
+
E_
Uab
E
I
b
伏安特性
特点：(1）输出电 压不变，其值恒等于电动势。 即 Uab E；
（2）电源中的电流由外电路决定。 15
例2 恒压源中的电流由外电路决定 Ia
E
+ _
= -1A
（实际方向与参 考方向相反）
小结
(1) 在以后的解题过程中，一定要先假定“正方向” (即在图中标示物理量的参考方向)，然后再列方程 计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的.
(2) U 与I 的参考方向相同，称为关联参考方向 U 与 I的参考方向不同，称为非关联参考方向
a
IR b
UR
（关联参考方向）
2
1.1 电路的基本概念
1.1.1 电路的组成及电路模型 1.电路主要由三大部分组成：
电源（或信号源）： 提供电能（或信号）的部分； 例如电池、信号源等
负 载： 吸收或转换电能的部分；例如电灯、电动 机、电炉等
中间环节： 连接和控制的部分；例如导线和开关等。
3
2.电路模型
实际电路分析要考虑的电磁性质较为复杂，为了便于 分析计算，一般要将实际电路模型化，用理想元件 （电阻、电感、电容、恒压源、恒流源等）近似来代 替实际元件，这样得到电路称为电路模型，本课程所 讨论的电路都是指电路模型。
5
2. 参考方向
在复杂电路中难于判断元件中物理 问题的提出
量的实际方向，电路如何求解？
电流方向 AB？
E1
A IR B R
电流方向 BA？
E2
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解题步骤：
(1) 在解题前先任意设定一个正方向，作为参考方向； (2) 根据电路列出物理量间相互关系的代数表达式； (3) 根据计算结果确定实际方向：
I
+ _E
U
4
1.1.2 基本物理量的参考方向
1. 电路的基本物理量
基本物理量主要有：电流、电压、电动势
物理量
正方向
单位
电流(I或i) 正电荷移动的方向
A, kA, mA, A
电压(U或u)
高电位
低电位 V, kV, mV, V
电动势(E或e) 低电位 高电位
V, kV, mV, V
注意：1.直 流量符号用大写字母表示，交流量用小写字母表示 2. k：×103；m ：×10-3 ； ：×10-6
di 0 dt
u0
所以,在直流电路中电感相当于短路.
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电感的储能
电感是一种储能元件, 储存的磁场能量为：
WL

0t
uidt

0i
Lidi

1 2
Li2
WL

1 2
Li2
？电感中的电流是直流时, 储 存的磁场能量是否为0？
Is
U
R
设: IS=1 A
则: R=1 时， U =1 V R=10 时， U =10 V
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例4 a Is
Uab=?
I
_
E
+
电压源中的电流 如何决定？电流 源两端的电压等 于多少？
b 原则：Is不能变，E 不能变。
恒压源中的电流 I= IS
恒流源两端的电压 Uab = - E
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3. 电阻 R:表征电路中消耗电能的理想元件
若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反； 若未标参考方向，则计算结果的正、负无意义！
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物理量正方向的表示方法
1
正负号
a
+u
_b
2 箭头a
ub a
3 双下标
Uab
I
a
+ E_
R Uab
b
I
b R
Iab
8
源自文库
例1
R a
IR
+E -
b
U 已知：E=2V, R=1Ω
Uab
2 R1
R2
2
b
设: E=10V
则： 当R1接入， R2不接入时 ： I=5A 当R1 、R2 同时接入时： I=10A
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2、理想电流源 （恒流源):
I
a
Uab
Is
Uab
I
b
IS
伏安特性
特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电 流源电流 IS；
（2）输出电压由外电路决定。 17
例3 恒流源两端电压由外电路决定 I
a
IR b
UR
（非关联参考方向）
(3)为了避免列方程时出错，习惯上选择关联参考方向 ，这样只需标出U与 I其中之一的方向即可。 10
1.1.3 能量与功率
物理量 符号
单位
两者关系
电能 功率
W
焦耳（J） 千瓦时(kW.h),也称度
P 瓦特（W）, kW, mW
W=Pt
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功率的计算
设电路任意两点间的电压为 U ,流入此 部分电路的电
流为 I， 则这部分电路消耗的功率为:
aI
Ia
U R P=UI
+ U P = -U I
b
-
b
电源与负载的判别
若 P 0 则该元件吸收功率,为负载; 若 P 0 则该元件发出功率,为电源。
根据能量守衡关系 P（吸收）= P（发出）
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1.1.4 电源的工作状态
电源
S
1.有载工作状态
电源电动势 +
i uR
伏 - 安 特性 （线性电阻，u与i关联方向时）
u iR
（常用单位：、k、M ）
电阻元件是耗能元件
吸收功率
P ui i2R u2 （W）
R
消耗能量 W 0t uidt
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4.电感 L
i
i
u
u
L
伏 - 安 特性
u L di dt
（单位：H, mH, H）
当 i I (直流) 时,
第1章 电路的基本定律与分析方法
1.1 电路的基本概念 1.2 电路的基本定律 1.3 电路的分析方法
本章学习目标
理解物理量的参考方向概念。 掌握电源与负载的判别。 理解电路的工作状态与电气设备的额定值。 掌握各种理想电路元件的伏安特性。 掌握基尔霍夫定律内容。 掌握支路电流法、节点电压法等电路分析方法。 掌握电源等效变换、叠加原理、等效电源定理及其应用。 理解电位的概念，掌握电位的计算。