电工学基础从零开始(ppt)

I2
对图(b)，不关联有, U = – IR
所以 :RU6 3Ω I 2
线性电阻的概念：
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段 电路电压与电流的比值为常数。
即： RU常数 I
电路端电压与电流的关系称为伏安特性。
线性电阻的伏安特性是一
条过原点的直线。这个是电 阻模型。另外也提供了一种 测量电阻的方法。即伏安法。
电工学基础从零开 始(ppt)
优选电工学基础从零开始
第1章 电路的基本概念与基本定律
1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 欧姆定律 1.5 电源有载工作、开路与短路 1.6 基尔霍夫定律 1.7 电路中电位的概念及计算
第1章 电路的基本概念与基本定律
另外在模拟电路中，同一个电路在不同的工作环境下（如高频或低频）它 的模型也不一样，主要也是矛盾发生了变化。
手电筒的电路模型
I
++
E
–U
Ro
–
电池
S 开关
导线
R 灯泡
今后分析的都是指电路模 型，简称电路。它由理想元 件组成。在电路图中，各种 电路元件都用规定的图形符 号表示。
电池是电源元件，其 参数为电动势 E 和内阻 Ro；
I
有载：0<R<∞
+ E
+
U
R
特征:
R0
I
E
I R0 + R
① 电流的大小由负载决定。
负载端电压： U = IR，或 U = E – IR0
U 电源的外特性 E
在电源有内阻时，I U 。
当 R0<<R 时，则U E ，表明当负载 变化时，电源的端电压变化不大，即带
负载能力强。对应外特征曲线越平。
际电路相对应的电路模型。（理论上的分析都是模型的分析！）
（如何理解“理想”？套用哲学的术语：理想的过程就是保留主要 矛盾，舍去次要矛盾的过程！）
理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件。
例： 如一个白炽灯，一般将它理想化为纯电阻，当实际上它还有少量的 电感和电容存在，只是这些于电阻相比是次要矛盾，可以忽略。
+
+
U I R U = I R U I R U = – IR
–
–
关联
不关联
结论：对欧姆定律而言，在电压与电流处于关联 时，取正号，不关联时取负号。
例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。
+
UI 6V 2A
R
– (a)
+
U 6V
I R
– –2A
(b)
解：对图(a)，关联，有, U = IR
所以 :RU63Ω
中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
信号处理：
信号源:
放大、调谐、检波等
提供信息 话筒
放 扬声器
大
器
直流电源:
负载
提供能源
直流电源
电路分析，就是在已知电路的结构和元件参数的 条件下，讨论电路的激励与响应之间的关系。
电路分析与设计的区别
• 电路分析：已知电路结构，得到电路的功 能。应用电路仿制，没有知识产权。
灯泡主要具有消耗电能 的性质，是电阻元件，其 参数为电阻R；
筒体用来连接电池和灯 泡，其电阻忽略不计，认 为是无电阻的理想导体。
开关用来控制电路的 通断。
1.3 电压和电流的参考方向
1. 电路基本物理量的实际方向
物理中对基本物理量规定的方向
物理量 电流 I
实际方向
单位
正电荷运动的方向 kA 、A、mA、μA
电压 U 电动势E
高电位 低电位 (电位降低的方向)
低电位 高电位 (电位升高的方向)
kV 、V、mV、
μV
kV 、V、mV、
μV
2. 电路基本物理量的参考方向
(1) 参考方向
在分析与计算电路时，对
电量任意假定的方向。
+ E
_
Ia +
RU _
(2) 参考方向的表示方法
b
电流： I
箭标 aR b
• 电路设计：按照客户的要求，构建电路， 使之实现相应的功能。创新的工作，往往 有知识产权。
1. 2 电路模型
如何理解模型：
模型往往是用数学的方法将研究对象理想化，使之反映事物的主要 矛盾。
电路模型化：为了便于用数学方法分析电路, 用足以反映其电磁性质 的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实
参考 方向
若 U = 5V，则电压的实际方向从 a
+ U – 指向 b；
a R b 若 U= –5V，则电压的实际方向从 b
注意：
指向 a 。
在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负之分。
1.4 欧姆定律（关联）
电压与电流关联：电压降方向和电流方向一致；反之 不关联。上述的方向是指参考方向。
内阻 消耗 功率
电压：
正负极性 a + U –
b
双下标 Iab
双下标 Uab
(或电压)计算值为正值； 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)计算值为负值。
例： I aR
若 I = 5A，则电流从 a 流向 b；
b 若 I = –5A，则电流从 b 流向 a 。
I/A
o
U/V
线性电阻的伏安特性
1.5 电源有载工作、开路与短路
图中电阻R为负载，
I
K
R0为电源内阻。根据
+ E
+
负载电阻R的不同将电源
U
R
分为三种工作状态。
R0
I
（1）有载：0<R<∞
（2）开路：R→∞（往往用开关断开来实现）
（3）短路：R＝0。
1.5 电源有载工作、开路与短路
1.5.1 电源有载工作
0
I
1.5.1 电源有载工作
I
+ E
+
U
R
特征:
R0
① 电流的大小由负载决定。 I E ② 在电源有内阻时，I U 。 R0 + R
负载端电压 U = IR 或 U = E – IRo
③ 电源输出的功率由负载决定。
UI = EI – I²Ro P = PE – P
负载 取用 功率
电源 产生 功率
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
(2)实现信号的传递与处理
电灯 电动机 电炉
...
话筒 放 扬声器 大 器
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路 工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
电源: 提供 电能的装置
负载: 取用 电能的装置
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
电灯 电动机
电炉
...
本章要求: 1.理解电压与电流参考方向的意义； 2. 理解电路的基本定律并能正确应用； 3. 了解电路的有载工作、开路与短路状态，
理解电功率和额定值的意义； 4. 会计算电路中各点的电位。
1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备 或电路元件按一定方式组合而成。
1. 电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换