电工电子学(全).ppt
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3 分类
按联结电路的目的和电路的作用分：
• 力能电路 • 信号电路
1) 力能电路 (强电) • 电压高、电流和功率大 (106Kw、105Kw)。
• 实现能量的传输和转换。 • 电能传输效率高。
380V、220V；50Hz
发 电机
升压 变压器
输电...线
降压 变压器
照明电路
电灯 电炉
... 电动机
系X的统关存系在。，通但常内所部讲结非的构时建及变模系量。统功(大能写未字知母，) 建立U、系I统、响P应Y与激励
4) 系统故障
3 电路分析的基本方法
已知:激励、结构、参数 求解：电压、电流、功率
• 首先确定 1) 根据各元件电压和电流关系--元
件约束(由元件本身特点决定) U1=R1I U2=R2I U3=R3I
第一章 电路和电路元件
上海大学 自动化系 林小玲
第一章 电路和电路元件
§1.1 电路和电路基本物理量 §1.1.1 电路与电路模型
§1.1.2 电压、电流及其参考方向 §1.1.3 电路的功率和能量 §1.2 无源电路元件
§1.2.1 电阻元件 §1.2.2 电容元件 §1.2.3 电感元件 §1.3 独立电源元件 §1.4 电路的工作状态和电器设备的额定值
1. 电流的参考方向 (current reference direction)
电流 电流强度
带电粒子有规则的定向运动 单位时间内通过导体横截面的电荷量
de f Δq dq i(t)lim
Δt0Δt dt
单位
A（安培）、kA 、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A
1 A=10-6A
方向
电路模型近似地描述实际电路的电气特性。根据实际 电路的不同工作条件以及对模型精确度的不同要求，应当 用不同的电路模型模拟同一实际电路。现在以线圈为例加 以说明。
图1－3 线圈的几种电路模型
(a)线圈的图形符号
(b)线圈通过低频交流的模型
(c)线圈通过高频交流的模型
电路模型是对实际电路电磁性能的科学 抽象和概括,具有一般性。
光能 热能
机械能
电源
供电设备
非 电
电
能
能
中间环节
起传输和分配电 能的作用
负载
动力电路
吸收电能
电 能
非 电
能
2) 信号电路 (弱电)
• 传递和处理信号。
• 保证信号传递质量。
音频信号：16Hz~20kHz 正弦、方波、三角波 处理：放大、变换 、滤波 …
信号 源
非 电 信
电 信
号
号
放大器
中间环节
电信号转换、放 大，传递给扬声 器
第一章 电路和电路元器件
本章内容摘要
学习电工电子技术中的——电路基本组成 及常用的电路元件，是学习以下各章节的基础。 介绍电阻元件，电感元件，电容元件，独立电 源元件，半导体二极管和三极管等器件的工作 原理、特性曲线和参数。
第一章 电路和电路元器件
§1.1 电路和电路基本物理量 §1.1.1 电路与电路模型
注 具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，
在一定条件下可用同一模型表示； 同一实际电路部件在不同的应用条件下，其
模型可以有不同的形式
下页
电容器
电池
晶体管
电阻器
运算放大器
线圈
2. 电路模型 (circuit model)
开关
1 0 B A S E - T w a ll p la t e
灯泡
电
Rs
输入 X 系 统 输出 Y
输出(响应之一)
2 电路问题
输入 X
系 统 输出 Y
1) 系统分析
根据系统内部结构和参数，建立Y =f (X)关系。
u,i 关系 研究电路的
功能关系 2) 系统综合
根据激励X与响应Y的关系，构造系统的结构。通常所讲的设计。
时变量 (小写字母) u、i、p
3) 系统辨识
电路变量
规定正电荷的运动方向为电流的实际方向
元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:
I
Rl _
+ Ul
+
_ US
+ U2_ R2
_ U3 +
R3
2) 根据不同元件电压和电流关系--平衡约束(由KCL、KVL)
US =U1 + U2 + U3
• 然后
元件约束
--数学模型
平衡约束
• 最后 求解
§1.1.2 电流和电压的参考方向 (reference direction)
电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链、能 量、电功率等。在线性电路分析中人们主要关心的物理量 是电流、电压和功率。
一、实际电路
1. 系统
= 系统 △ { 部件 }
一定的目的
一定的组合方式 系统的概念是广义的，如天气系统、食物链系统、机械系统，化 工系统等。
2 电路
= 电路 △ 元件 、器件 、设备 目的
组合方式 电路是为了某种需要由某些电器设备或器件或元件按一定方 式组合起来的——电流通路。
元件：最小单位。
元件构成器件、器件构成设备、设备组成系统。
由实际电路元件组成的电路称为电路实体。
可将电路实体中各个实际的电路元件都用 表征其物理性质的理想电路元件代替。
用理想电路元件组合成的电路称为电路实 体的电路模型。
1.几种基本的电路元件： 电阻元件：表示消耗电能的元件 电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件 实物 电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件 电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件
功率低 (10-3w)
负载
电 信
号
非 电 信
号
二、电路模型
?
实际电气设备 如何对应
电路模型
• 元器件工作物理过程
电能
非电能
电能
电场能
电能
磁场能
非电能
电能
表示耗能 表示建立电场 表示建立磁场
有源元件
R
C L
无源元件
• 电气设备 (多种物理现象)
不对应! 对应!
基本模型 基本模型的组合
• 实际电路 理论分析 +测量 模型化
池 Us
导线
电路图 RL
电路模型
反映实际电路部件的主要电磁
性质的理想电路元件及其组合。
理想电路元件
有某种确定的电磁性能的理想元件
常用电路图来表示电路模型
(a) 实际电路 (b) 电图原1－理1图手电(c)筒电电路路模型 (d) 拓扑结构图
图1－2 晶体管放大电路 (a)实际电路 (b)电原理图 (c)电路模型 (d)拓扑结构图
电路模型特点：
1) 只见参数，不见设备 2) 联结关系不变，但不表示联结形 式不变。
来自百度文库
三、电路问题
力能: 电源
源
信号: 信号源
传输
负载(负荷)
1 激励、响应
• 激励--电源或信号源的电压(电流)，它推动电路工作。 也称输入
• 响应--由激励在电路各个部分产生的电压和电流。 也称输出
激励
响应
输入 发生在负载上的响应
按联结电路的目的和电路的作用分：
• 力能电路 • 信号电路
1) 力能电路 (强电) • 电压高、电流和功率大 (106Kw、105Kw)。
• 实现能量的传输和转换。 • 电能传输效率高。
380V、220V；50Hz
发 电机
升压 变压器
输电...线
降压 变压器
照明电路
电灯 电炉
... 电动机
系X的统关存系在。，通但常内所部讲结非的构时建及变模系量。统功(大能写未字知母，) 建立U、系I统、响P应Y与激励
4) 系统故障
3 电路分析的基本方法
已知:激励、结构、参数 求解：电压、电流、功率
• 首先确定 1) 根据各元件电压和电流关系--元
件约束(由元件本身特点决定) U1=R1I U2=R2I U3=R3I
第一章 电路和电路元件
上海大学 自动化系 林小玲
第一章 电路和电路元件
§1.1 电路和电路基本物理量 §1.1.1 电路与电路模型
§1.1.2 电压、电流及其参考方向 §1.1.3 电路的功率和能量 §1.2 无源电路元件
§1.2.1 电阻元件 §1.2.2 电容元件 §1.2.3 电感元件 §1.3 独立电源元件 §1.4 电路的工作状态和电器设备的额定值
1. 电流的参考方向 (current reference direction)
电流 电流强度
带电粒子有规则的定向运动 单位时间内通过导体横截面的电荷量
de f Δq dq i(t)lim
Δt0Δt dt
单位
A（安培）、kA 、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A
1 A=10-6A
方向
电路模型近似地描述实际电路的电气特性。根据实际 电路的不同工作条件以及对模型精确度的不同要求，应当 用不同的电路模型模拟同一实际电路。现在以线圈为例加 以说明。
图1－3 线圈的几种电路模型
(a)线圈的图形符号
(b)线圈通过低频交流的模型
(c)线圈通过高频交流的模型
电路模型是对实际电路电磁性能的科学 抽象和概括,具有一般性。
光能 热能
机械能
电源
供电设备
非 电
电
能
能
中间环节
起传输和分配电 能的作用
负载
动力电路
吸收电能
电 能
非 电
能
2) 信号电路 (弱电)
• 传递和处理信号。
• 保证信号传递质量。
音频信号：16Hz~20kHz 正弦、方波、三角波 处理：放大、变换 、滤波 …
信号 源
非 电 信
电 信
号
号
放大器
中间环节
电信号转换、放 大，传递给扬声 器
第一章 电路和电路元器件
本章内容摘要
学习电工电子技术中的——电路基本组成 及常用的电路元件，是学习以下各章节的基础。 介绍电阻元件，电感元件，电容元件，独立电 源元件，半导体二极管和三极管等器件的工作 原理、特性曲线和参数。
第一章 电路和电路元器件
§1.1 电路和电路基本物理量 §1.1.1 电路与电路模型
注 具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，
在一定条件下可用同一模型表示； 同一实际电路部件在不同的应用条件下，其
模型可以有不同的形式
下页
电容器
电池
晶体管
电阻器
运算放大器
线圈
2. 电路模型 (circuit model)
开关
1 0 B A S E - T w a ll p la t e
灯泡
电
Rs
输入 X 系 统 输出 Y
输出(响应之一)
2 电路问题
输入 X
系 统 输出 Y
1) 系统分析
根据系统内部结构和参数，建立Y =f (X)关系。
u,i 关系 研究电路的
功能关系 2) 系统综合
根据激励X与响应Y的关系，构造系统的结构。通常所讲的设计。
时变量 (小写字母) u、i、p
3) 系统辨识
电路变量
规定正电荷的运动方向为电流的实际方向
元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:
I
Rl _
+ Ul
+
_ US
+ U2_ R2
_ U3 +
R3
2) 根据不同元件电压和电流关系--平衡约束(由KCL、KVL)
US =U1 + U2 + U3
• 然后
元件约束
--数学模型
平衡约束
• 最后 求解
§1.1.2 电流和电压的参考方向 (reference direction)
电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链、能 量、电功率等。在线性电路分析中人们主要关心的物理量 是电流、电压和功率。
一、实际电路
1. 系统
= 系统 △ { 部件 }
一定的目的
一定的组合方式 系统的概念是广义的，如天气系统、食物链系统、机械系统，化 工系统等。
2 电路
= 电路 △ 元件 、器件 、设备 目的
组合方式 电路是为了某种需要由某些电器设备或器件或元件按一定方 式组合起来的——电流通路。
元件：最小单位。
元件构成器件、器件构成设备、设备组成系统。
由实际电路元件组成的电路称为电路实体。
可将电路实体中各个实际的电路元件都用 表征其物理性质的理想电路元件代替。
用理想电路元件组合成的电路称为电路实 体的电路模型。
1.几种基本的电路元件： 电阻元件：表示消耗电能的元件 电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件 实物 电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件 电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件
功率低 (10-3w)
负载
电 信
号
非 电 信
号
二、电路模型
?
实际电气设备 如何对应
电路模型
• 元器件工作物理过程
电能
非电能
电能
电场能
电能
磁场能
非电能
电能
表示耗能 表示建立电场 表示建立磁场
有源元件
R
C L
无源元件
• 电气设备 (多种物理现象)
不对应! 对应!
基本模型 基本模型的组合
• 实际电路 理论分析 +测量 模型化
池 Us
导线
电路图 RL
电路模型
反映实际电路部件的主要电磁
性质的理想电路元件及其组合。
理想电路元件
有某种确定的电磁性能的理想元件
常用电路图来表示电路模型
(a) 实际电路 (b) 电图原1－理1图手电(c)筒电电路路模型 (d) 拓扑结构图
图1－2 晶体管放大电路 (a)实际电路 (b)电原理图 (c)电路模型 (d)拓扑结构图
电路模型特点：
1) 只见参数，不见设备 2) 联结关系不变，但不表示联结形 式不变。
来自百度文库
三、电路问题
力能: 电源
源
信号: 信号源
传输
负载(负荷)
1 激励、响应
• 激励--电源或信号源的电压(电流)，它推动电路工作。 也称输入
• 响应--由激励在电路各个部分产生的电压和电流。 也称输出
激励
响应
输入 发生在负载上的响应