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ch1电路及其分析方法
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1.6 电阻串并联联接的等效变换
1.6.1 电阻的串联
I
特点: + + (1)各电阻一个接一个地顺序相联； U1 R1 (2)各电阻中通过同一电流； – U + (3)等效电阻等于各电阻之和； U2 R 2 R =R1+R2 – – (4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。 两电阻串联时的分压公式： I R1 R2 U1 U U2 U + R1 R2 R1 R2 U R 应用： 降压、限流、调节电压等。 –
A
I1
1
E2
2
R2
B
I3
3
R3
I2
支路：电路中的每一个分支。（流同一电流） 结点：三条或三条以上支路的联结点
回路：由支路组成的闭合路经。 回路绕行方向： 人为规定的回路的绕向 独立回路及选取方法：至少有一条其他回路没有包含的支路。 网孔：内部不含支路的回路。 网孔是回路的一个子集，按网孔选定的回路都是独立的。
1．定律:
B
在任一瞬间，回路中沿任意回路绕行方向，回路中各 段电压的代数和恒等于零。（或电动势等于电压降）。 即： U = 0 （ 电位降低取正，电位升高取负） 或： E= I R （当E和I的正方向与回路绕向相同取正， 相反取负。）
2、 KVL 推广应用于假想的闭合回路
A + + U + UA _
5、关联方向：
1) 若把U 与I 的参考方向按相同方向假设，则称为关联方向 2) 若把U 与I 的参考方向按相反方向假设，则称为非关联方向
6、
欧姆定律
的参考方向关联， 的参考方向非关联，
I
若：U、I 若：U、I
则：U = IR 则：U = －IR
1.6 电阻串并联联接的等效变换
1.6.1 电阻的串联
I
特点: + + (1)各电阻一个接一个地顺序相联； U1 R1 (2)各电阻中通过同一电流； – U + (3)等效电阻等于各电阻之和； U2 R 2 R =R1+R2 – – (4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。 两电阻串联时的分压公式： I R1 R2 U1 U U2 U + R1 R2 R1 R2 U R 应用： 降压、限流、调节电压等。 –
A
I1
1
E2
2
R2
B
I3
3
R3
I2
支路：电路中的每一个分支。（流同一电流） 结点：三条或三条以上支路的联结点
回路：由支路组成的闭合路经。 回路绕行方向： 人为规定的回路的绕向 独立回路及选取方法：至少有一条其他回路没有包含的支路。 网孔：内部不含支路的回路。 网孔是回路的一个子集，按网孔选定的回路都是独立的。
1．定律:
B
在任一瞬间，回路中沿任意回路绕行方向，回路中各 段电压的代数和恒等于零。（或电动势等于电压降）。 即： U = 0 （ 电位降低取正，电位升高取负） 或： E= I R （当E和I的正方向与回路绕向相同取正， 相反取负。）
2、 KVL 推广应用于假想的闭合回路
A + + U + UA _
5、关联方向：
1) 若把U 与I 的参考方向按相同方向假设，则称为关联方向 2) 若把U 与I 的参考方向按相反方向假设，则称为非关联方向
6、
欧姆定律
的参考方向关联， 的参考方向非关联，
I
若：U、I 若：U、I
则：U = IR 则：U = －IR
CH1-常用低压控制电器
◘
额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。
CH1 常用低压控制电器
第三节 继电器
◘ 作用：控制、放大、联锁、保护和调节
◘ 分类：
• 按用途分：控制和保护继电器 • 按动作原理分：电磁式、感应式、电动式、电子式、 • 机械式 • 按输入量分：电流、电压、时间、速度、压力
• 按动作时间分：瞬时、延时继电器
可取代阻容式、空气式、电动机式等时间继电器。我国生产的产品有
JSJ系列和JS14P系列等。
CH1 常用低压控制电器
◘ 时间继电器的选用
• 选用时间继电器时，首先应考虑满足控制系统所提出的工艺要求和
控制要求，并根据对延时方式的要求选用通电延时型或断电延时型。 对于延时要求不高和延时时间较短的，可选用价格相对较低的空气
第一节 概述
电器是接通和断开电器或调节、控制和保护电器及电气设
备 用的电工器具。
一、低压电器的分类
2. 按动作原理分：手动电器、自动电器
塑壳式断路器（即可手动，又可自动）
CH1 常用低压控制电器
第一节 概述
电器是接通和断开电器或调节、控制和保护电器及电气设
备 用的电工器具。
一、低压电器的分类
3. 按功能分：
CH1 常用低压控制电器
三、接触器的符号
KM
线圈
KM
动合(常开)主触点 KM
KM
动合(常开)辅助触点 动断(常闭)辅助触点
CH1 常用低压控制电器
四、接触器的主要技术指标 额定电压
交流接触器： 127、220、380、500V 直流接触器： 110、220、440V
额定电流
交流接触器：5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A 直流接触器：40、80、100、150、250、400、600A
ch1 电路的基本概念
A UAB B
UDA
UBC
D
UCD
C
解：(1)由基本的KVL定律可得: UAB ＋ UBC ＋ UCD ＋ UDA ＝ 0 即：5＋（－4）＋ UCD ＋（－3）＝ 0 则 UCD ＝ 2V
[毫安mA 微安uA] 1uA = 10-6A 换算：1mA = 10-3A
二、电压和电动势及其参考方向：
1、电压：
（1）电压：电场力把电位正电荷从电路中的一点 移到另外一点所作的功，为这两点之间的电压。 dw u dq
（2）分类：直流电压U、交流电压u。
（3）实际方向：规定由高电位端指向低电位端。
外力在电源内部克服电场力把单位正电荷从负
极移到正极所做的功。
（2）实际方向：在电源内部由负极指向正极。 （3）单位：伏特（V：Volt)
三、电功率：
1、概念：描述电路元件中电能变换的速度，其值为 单位时间内元件所吸收或输出的电能。
dw p ui dt 2、单位：瓦（W）
P UI
3、计算：
5、正负：当电流的实际方向与其参考方向一致时，其值 为正；当电流的实际方向与其参考方向相反时， 其值为负。
I
1
I
10
1
10V I1=1A
10V
10
I1=-1A
6、表示方法： a、用箭头来表示，箭头的方向为其参考方向；
b、用双下标表示，例如Iab表示电流参考方向由a
指向b。
7、单位：安培（A：Ampere）
1 2 W Li 2
（储能元件）
1.4 电源元件
一、独立电源：
能够独立向外电路提供能量的电源，分为电压 源和电流源。
1、理想电源： 是实际电源的理想化模型，分为理想电压源和 理想电流源。
UDA
UBC
D
UCD
C
解：(1)由基本的KVL定律可得: UAB ＋ UBC ＋ UCD ＋ UDA ＝ 0 即：5＋（－4）＋ UCD ＋（－3）＝ 0 则 UCD ＝ 2V
[毫安mA 微安uA] 1uA = 10-6A 换算：1mA = 10-3A
二、电压和电动势及其参考方向：
1、电压：
（1）电压：电场力把电位正电荷从电路中的一点 移到另外一点所作的功，为这两点之间的电压。 dw u dq
（2）分类：直流电压U、交流电压u。
（3）实际方向：规定由高电位端指向低电位端。
外力在电源内部克服电场力把单位正电荷从负
极移到正极所做的功。
（2）实际方向：在电源内部由负极指向正极。 （3）单位：伏特（V：Volt)
三、电功率：
1、概念：描述电路元件中电能变换的速度，其值为 单位时间内元件所吸收或输出的电能。
dw p ui dt 2、单位：瓦（W）
P UI
3、计算：
5、正负：当电流的实际方向与其参考方向一致时，其值 为正；当电流的实际方向与其参考方向相反时， 其值为负。
I
1
I
10
1
10V I1=1A
10V
10
I1=-1A
6、表示方法： a、用箭头来表示，箭头的方向为其参考方向；
b、用双下标表示，例如Iab表示电流参考方向由a
指向b。
7、单位：安培（A：Ampere）
1 2 W Li 2
（储能元件）
1.4 电源元件
一、独立电源：
能够独立向外电路提供能量的电源，分为电压 源和电流源。
1、理想电源： 是实际电源的理想化模型，分为理想电压源和 理想电流源。
测控电路第5版_CH1绪论
第二节 对测控电路的主要要求(2)
影响测控电路精度的主要因素有哪些？ 其中那几个因素是最基本的？
1、噪声与干扰★ 2、失调与漂移，主要是温漂★ 3、线性度与保真度 4、输入与输出阻抗的影响
第二节 对测控电路的主要要求(3)
为什么说测控电路是测控系统中最灵活 的环节，它体现在哪些方面？
1、模数转换与数模转换 2、信号形式的转换 3、量程的变换 4、信号的选取 5、信号处理与运算
谢谢光临
Thanks for listening
请提问
Question, please
锁 存 器
锁 存 指 令
计 算 机
电路
辨向电路
指令传感器 手动采样
图1-7 增量码数字式测量电路的基本组成
第四节 测控电路的类型与组成(7)
测量电路 传感器 扰动量
给定 机构
设定 电路
放大 电路
转换 电路
执行 机构
被控 对象
输 出
控制电路
图1-8 开环控制系统的基本组成
第四节 测控电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的类型与组成(8)
第三节
测控电路的输入信号 与输出信号(1)
一、模拟式信号
(一)非调制信号
x 2 1
0 图1-2 非调制模拟信号
t
举例： 温度信号； 流量信号； 力信号
第三节
测控电路的输入信号 与输出信号(2)
(二)已调制信号 例：用电感传感器测量工件轮廓形状 几个重要概念： 1、载波频率（carrying frequency) 2、载波信号（carrying signal) 3、调制信号（modulating signal) 4、已调信号（modulated signal) 5、调幅信号（amplitude modulated signal) 6、调频信号（frequency modulated signal)
第1讲电路的基本概念及定律
dw du p= = ui = Cu dt dt
1 1 Cudu = Cu 2 ( t ) − Cu 2 ( t 0 ) u ( t0 ) 2 2 WC>0，充电，以电场能量的形式储存； >0，充电，以电场能量的形式储存；
wC = ∫
u( t )
WC<0，放电，元件释放电能； <0，放电，元件释放电能； 五、非线性电容 非线性电容的电容值C不等于一个常数， 非线性电容的电容值C不等于一个常数，即：
R u i B
电阻符号为： 电阻符号为：
A
根据欧姆定律： 根据欧姆定律： u = Ri 电压单位为伏特，电流单位为安培，则电阻R单位为欧姆（Ω）。 电压单位为伏特，电流单位为安培，则电阻R单位为欧姆（
i = Gu
G=1 R
R A
u
G为电导，单位为西门子（S）。 为电导，单位为西门子（ 欧姆定律在非关联参考方向情况下
学习方法 1 掌握基本概念、基本理论和基本的分析 方法 2 通过习题来巩固和加深所学理论 、培 养分析能力和运算能力 3 在实验中体会电学现象
考核方法 平时成绩占30% 考试成绩占70%
六、作业 1、作业写在活页纸上，不用作业本 2、作业请学习委员按学号排序
第1讲 电路的基本概念及定律 讲
1-1 电路的作用、组成及电路模 电路的作用、 型 1-2 电路变量及电路的参考方向 1-3 1-4 1-5 理想电路元件 电路的状态 基尔霍夫定律
电感的符号为： 电感的符号为：
1-2 电路变量及电路的参考方向
一、电流和电流的参考方向 <一> 电流（又叫电流强度） 电流（又叫电流强度）
dq 单位时间内通过的电量， 单位时间内通过的电量，即：i = dt 正电荷定向移动的方向为电流的实际方向 电流的实际方向。 正电荷定向移动的方向为电流的实际方向。
1 1 Cudu = Cu 2 ( t ) − Cu 2 ( t 0 ) u ( t0 ) 2 2 WC>0，充电，以电场能量的形式储存； >0，充电，以电场能量的形式储存；
wC = ∫
u( t )
WC<0，放电，元件释放电能； <0，放电，元件释放电能； 五、非线性电容 非线性电容的电容值C不等于一个常数， 非线性电容的电容值C不等于一个常数，即：
R u i B
电阻符号为： 电阻符号为：
A
根据欧姆定律： 根据欧姆定律： u = Ri 电压单位为伏特，电流单位为安培，则电阻R单位为欧姆（Ω）。 电压单位为伏特，电流单位为安培，则电阻R单位为欧姆（
i = Gu
G=1 R
R A
u
G为电导，单位为西门子（S）。 为电导，单位为西门子（ 欧姆定律在非关联参考方向情况下
学习方法 1 掌握基本概念、基本理论和基本的分析 方法 2 通过习题来巩固和加深所学理论 、培 养分析能力和运算能力 3 在实验中体会电学现象
考核方法 平时成绩占30% 考试成绩占70%
六、作业 1、作业写在活页纸上，不用作业本 2、作业请学习委员按学号排序
第1讲 电路的基本概念及定律 讲
1-1 电路的作用、组成及电路模 电路的作用、 型 1-2 电路变量及电路的参考方向 1-3 1-4 1-5 理想电路元件 电路的状态 基尔霍夫定律
电感的符号为： 电感的符号为：
1-2 电路变量及电路的参考方向
一、电流和电流的参考方向 <一> 电流（又叫电流强度） 电流（又叫电流强度）
dq 单位时间内通过的电量， 单位时间内通过的电量，即：i = dt 正电荷定向移动的方向为电流的实际方向 电流的实际方向。 正电荷定向移动的方向为电流的实际方向。
ch1 基本概念及定义
7
注意：
1）闭口系与系统内质量不变 的区别； 2）开口系与绝热系的关系； 3）孤立系与绝热系的关系。
8
Simple compressible system
最重要的热力系统
只交换热量以及可逆的功中的体积变化功
Moving Boundary Work
简单可压缩系统
体积变化功
Compression Work
状态参数的积分特征
状态参数变化量与路径无关，只与初终态有关。 数学上： 1
1, a
a
dz
1
2
dz dz z2 z1
1,b
2
2
b
2
d z 0
山高度变化
11
例：温度变化
状态参数的微分特征
设 z =z (x , y)
dz是全微分
z z dz dx dy x y y x
pb
pv 当 p < p p p p b v b p
26
注意： 只有绝对压力 p 才是状态参数
不同环境大气压力发生变化，即使绝对压 力不变，表压力和真空度仍有可能变化。
p > pb
p < pb
pe p pb
pv pb p
27
3 比体积及密度 Specific volume
18
温度测量 Temperature measurement
要求：感应元件应随物体的冷热程度不同有显著的变化。
物质 （水银，铂电阻） 温度计
特性 （体积膨胀，阻值）
基准点 Reference state 刻度 Scale 温标 Temperature scale
ch1电路的基本概念与基本定律.ppt
(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中 各点的电位也将随之改变；
(2) 电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考 点的不同而变， 即与零电位参考点的选取无关。
• 借助电位的概念可以简化电路作图
c 20 a 5
c 20 d
+140V
E1
+ 4A 6
140V -
6A +
10A
E2
- 90V
b
5 d
点评：这是一个基本的题，训练对参考方向和功率平衡的理解， 要求熟练掌握。
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试求图中部分电路中的电流I，I1和电阻R。
设Uab=0
解：广义的电I流 6定 A 律 由电压定 Ua律 b2+2I1 0I1 -1 Ua b0Up aUp b而Rp aRp b4I4 6A23A 由电流定 IR 律 3-(-1)4A且I13+(-1)2A Uab0IRRI11 R0.5
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（3）由于电路元件上U，I参考方向一致，所以电源发出的功率 Ps=|U1I 1 + U2I2| =|140×(-4)+(-90)× 6|=1100W （负载取用的功率） PL=U3I3 + U4I 1 + U5I2 =60×10+ (-80)×(-4)+30×6=1100W （功率平衡）
1. 根据 U、I 的实际方向判别
电源： U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出，
负载：
（发出功率）；
U、I 实际方向相同，即电流从“-”端流出。 （吸收功率）。
2. 根据 U、I 的参考方向判别
U、I 参考方向相同，P =UI 0，负载；
CH1
5
+ _ + CCVS + I1 _ U2 I1 +
5 + U2
IS
+
IS
+ E
U1 _
I1 I1 I1
_
5 5
5 5
-
I1 I1 I1
I1 U2
+ +
E
I1 VCVS R1 + R 1
+ _
2.电容元件
电路 的其 它部 分
i(t)
+
0.2F
v(t)
2s t
i(t) 1A -1A
1s
w (t) v(t) 5V 2.5J
1s
2s
t
1s
2s
t
Ch1电路的基本概念和基本定律 1.2电阻、电感、电容元件
3.电感元件 1)电感是存贮磁场能量的元件 2）电感的伏安关系
u d di L dt dt
Ch1电路的基本概念和基本定律 1.1电路中的基本物理量
电路中电位的计算 例4 如图，确定电路中各点的电位
c d
c´
I
d´
b
a
Ch1电路的基本概念和基本定律 1.1电路中的基本物理量
例5
如图，分别求K断开和接通时a点的电位
K断开
K合上
Ch1电路的基本概念和基本定律 1.1电路中的基本物理量
K 1 n
n 1 1 ＝ L并 k 1 L k
Ch1电路的基本概念和基本定律
1.3 电压源和电流源
电压源
电流源 受控源
关键问题 理想电源和电源模型
ch1-PN结
PN结电流方程 PN结电流方程
由半导体物理可推出: 由半导体物理可推出:
I
PN结两端的电压与 结两端的电压与 UT 流过PN结电流的关系式 流过 U 结电流的关系式 = I S (e 1)
i D/mA 1.0
饱和电流; 式中 Is → 饱和电流 UT = kT/q →等效电压 k → 波尔兹曼常数; 波尔兹曼常数; T=300k(室温)时 UT= 26mv (室温)
Ch1 二极管及其基本电路
学习指导1.2 PN结的形成及性 结的形成及特性小结
学习指导
PN结是半导体器件的核心环节. 主要内容: PN结的形成及特性; 学习目标: 1,了解以下基本概念:扩散运动,漂移 运动,及PN结正偏,PN结反偏; 2,了解PN结的形成过程 3,掌握PN结的单向导电性;
1.2 PN结的形成及特性 结的形成及特性
小 结
半导体中有两种载流子:电子和空穴. 1,半导体中有两种载流子:电子和空穴.载 流子有两种运动方式:扩散运动和漂移运动. 流子有两种运动方式:扩散运动和漂移运动. PN结是各种半导体器件的基本结构形式 结是各种半导体器件的基本结构形式. 2,PN结是各种半导体器件的基本结构形式. PN结的重要特性是单向导电性. PN结的重要特性是单向导电性. 结的重要特性是单向导电性
扩散运动=漂移运动时 扩散运动 漂移运动时 达到动态平衡 达到动态平衡
内电场
因浓度差 多子的扩散运动
PN结的形成 PN结的形成 动画二
由杂质离子形成空间电荷区 空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移 扩散运动 漂移运动 动态平衡 PN 结
内电场阻止多子扩散
多子从浓度大向浓度小的区域扩散,称扩散运动 多子从浓度大向浓度小的区域扩散 称扩散运动 扩散运动产生扩散电流 少子向对方漂移,称漂移运动 少子向对方漂移 称漂移运动 漂移运动产生漂移电流. 漂移运动产生漂移电流. 扩散电流=漂移电流,PN结内总电流=0. 扩散电流=漂移电流,PN结内总电流=0. 结内总电流=0 稳定的空间电荷区又称高阻区 稳定的空间电荷区 又称高阻区 也称耗尽层
Ch.1电路基本概念、定律
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电压参考方向的标注方式：
13.8.5
⑴用参考极性表示
电工电子学
chapter 1
17
⑵用箭头表示
+ u −
⑶用双下标表示 a
u
b
uab
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6）关联参考方向
13.8.5
对于一个元件，电流和电压的参考方向，可以 相互独立地任意确定，但为了方便起见，常将电流 和电压参考方向取为一致，称关联方向，即电流从 电压标以“+‖号的端点流入，并从标以“”号的 端点流出；反之，如不一致，称非关联方向。 i
电工电子学
chapter 1
22
(2) 如果元件上的U、I为关联参考方向 p＝ui 0，吸收功率，负载； p = ui 0，发出功率，电源。 如果元件上的U、I为非关联参考方向
p = －ui 0，吸收功率，负载； p = －ui 0，发出功率，电源。
注：用参考方向判断和用实际方向判断的结果一致
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二、电路的基本物理量
13.8.5
电路的工作是以其中的电压、电流、功率等物理 量来描述的。 电流 电压 功率
电 路 的 基 本 概 念
9
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电工电子学
chapter 1
1.1
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1、电流(Current)（I，i）及参考方向
a I R U
电工电子学
chapter 1
20
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ch1电路基本概念
第1章电路模型和电路定律 重点：电压、电流的参考方向2. 电路元件特性3. 基尔霍夫定律1.1 电路和电路模型电的特点1、电能是一种优良的能量形式便于转换、输送、控制；2、电信号是一种良好的信息载体电的应用技术电力技术（强电）——电能的产生、输送、分配、转换电子技术（弱电）——电信号的获取、传输、变换、处理电力系统中负载：电路——由实际元器件构成的电流的通路。
电路组成电源：可将其他形式的能量转换成电能、向电路提供电能的装置。
可将电能转换成其他形式的能量、在电路中接收电能的设备。
中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、控制和保护部件统称为中间环节，如导线、开关及各种继电器等。
电路的功能电子技术中的电路可对电信号进行传递、变换、储存和处理。
的电路可对电能进行传输、分配和转换。
电的应用靠电路来实现性质的理想电路元件及其组合。
2. 电路模型(circuit model)s R LR s U 10BASE-T wall plate导线电池开关灯泡●理想电路元件有某种确定的电磁性能的理想元件，可以用严格的数学表达式描述。
●电路模型路模型可表示为：实际电路器件品种多，电磁特性多元而复杂，直接画在电路图中困难而繁琐，且不易定量描述。
i R RL 消耗电能的电特性可用电阻元件表征产生磁场的电特性可用电感元件表征由于白炽灯中耗能的因素大大于产生磁场的因素，因此L 可以忽略。
理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性惟一、精确，可定量分析和计算。
白炽灯电路几种基本的电路元件：电阻元件：表示消耗电能的元件；u = f (i)电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件； = f(i)电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件；q = f(u)电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件注●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；（如耗能元件都可用电阻表示）●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例3. 集总参数电路由集总元件构成的电路集总元件假定发生的电磁过程都集中在元件内部进行集总条件λ<<d f(Hz)5025k 500M 30G λ(m)6x10612km 0.60.01f C =λ分布参数电路：电器器件的几何尺寸与其上通过的电压、电流的波长属同一数量级。
电路理论课件华科汪建版ch1讲稿
延迟单位冲激函数(tt0) 3）一些重要性质
0 t0 t
**与单位阶跃函数的关系
(t)
= lim
0
p(t)
= lim
0[11(t)
–1(t-)]
**与普通函数f(t)的乘积
d1(t) = dt
(t)f(t)= (t)f(0)
dr(t) dt =
d1(t)t dt
=(t)t+1(t) =
1(t)
**冲激函数是偶函数，即(t)= (-t)
1-3-2 基尔霍夫电压定律（KVL）
1、定律内容 uk(t) =0
1-3-2 基尔霍夫电压定律（KVL）
1、定律内容 uk(t) =0
例
- i1
+ u1
1
u1+ u6 – u7 – u4= 0
1
i2 2
2 i3 i5
3
2、备注
5 4
• 定律与电路元件的性质无关 • 对虚拟回路也适用
i4 5 i7 7
1-1 电路的基本概念
1-1-1 电路
+
–
1、电路的3个基本组成部分
电源 负载 中间环节
电路（电网络）是互相连接起来的电源与负载的总体， 电流能在其中流通. 电路中存在三种基本电磁效应.
2、集中参数电路和分布参数电路
集中参数电路 u(t) i(t) 常微分方程 dmax0.01min 分布参数电路 u(x,t) i(x,t) 偏微分方程 dmax0.01min
• 电压真实方向的习惯规定:从高电位指向低电位
+
E
UR
-
R1
R2
R5
R3
R4
• 电压参考方向的表示，意义 R6
ch1电路的基本概念及基本元件
1.2.2
电压
一、电压的概念
电压(voltage)也叫电位差，如图1-3所示，图中M为部分
电路，a、b两点之间的电压为单位正电荷由高电位点（a）转 移到低电位点（b）时电场力所做的功，用u或U表示
a +
M
u －
b
图 1-3 电压的定义
式中，w代表能量，单位为焦耳（用字母J表示）。 正电荷 从a点转移到b点过程中电场力做功时，u为“正”，即a点 为高电位（+）端，b点为低电位（－）端。正电荷从a点转 移到b点过程中外力做功时，u为“负”，即a点为低电位
§1－1 电路和电路模型
1.1.1 电路的组成和作用 电路（circuit）是指电流流经的通路，是为了某种需 要由一些电气设备或器件按一定的方式联合起来构成的通 路。电路种类繁多，应用广泛，在电子信息、通信、自动
控制、电力、计算机等领域用来完成各种各样的任务。如
电力系统中发电、输电、配电、电力拖动、电热、电气照 明等完成电能传输和转换的电路；再如电子信息、通信工 程等领域中对语音、文字、图像等信号传输、处理和接收 的电路；还有完成控制、存储等复杂功能的大规模及超大
i a + u b a u + i b
（a）
（b）
1.2.4 功率
功率(power)和能量是电路中的重要变量，电路在正常工作 时常伴随着电能与其它形式能量的相互转换。器件或设备 在使用时都有功率的限制，不能超过额定值，否则会损坏。
如图方框表示一段电路，当正电荷从该段电路的电压“+” （a）端运动到“－”（b）端时，电场力对电荷做功，电 路吸收能量；当正电荷从电压“－”端（b）运动到“+”端 （a）时，电场力对电荷做负功，电路向外释放能量。
南京邮电大学交换技术课件CH1_PPT
• 由于分组的长度较小，存储转发的时延将显著下降。
版 权 所 有，请 勿 复 制
分组交换技术－2
– 每个分组包含一个分组头，其中有可供选路的信息和其它控制信息。 – 分组交换节点对所收到的各个分组分别处理，按其中的选路信息选择去向， 发送到能到达目的地的下一交换节点。
• 正是由于分成多个分组，也增加了开销。为此，分组长度的确定是一个重要的问题。
3. 4.
版 权 所 有，请 勿 复 制
电路交换的特点总结－1
固定分配带宽，且为通信用户所独占。
连接建立后，即使无信息传送，此连接也不能被其它用户使用。 这里的“连接”指的是“通信信道”。 在模拟通信系统中就是实线连接； 在数字通信系统中就是PCM系统中的一个时隙，每个通信用 户被指定分配一个固定的时隙，称为同步时分（STD－ Synchronous Time Division）。
版 权 所 有，请 勿 复 制
1.2.1 电路交换－多速率电路交换
• • • 电路交换建立的连接通路通常只有一种传送速率，例如64kb/s。 为了适应多种业务的需要，例如较高带宽的业务，可以采用多速率电路交换，也 就是将几条连接捆绑起来给用户使用。 虽然多速率电路交换可以根据业务需要提供不同的带宽，但是其速率类型极其有 限，仅限于某个基本速率（例如8kb/s或64kb/s）的整数倍，无法满足业务多样 性的需求，而且交换机的实现比较复杂，成本将显著增加。 因此，多速率电路交换并没有得到实际应用。
报文
报文交换的基本过程和时延的构成
版 权 所 有，请 勿 复 制
分组交换技术－1
• • 机制：存储转发（store and forward）。 分组交换和报文交换的不同之处：
– 分组交换首先将报文分割为若干较小的数据包，称为分组（packet）； – 然后分别发送各个分组； – 接收端再将这些分组组装为原来的报文。
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分组交换技术－2
– 每个分组包含一个分组头，其中有可供选路的信息和其它控制信息。 – 分组交换节点对所收到的各个分组分别处理，按其中的选路信息选择去向， 发送到能到达目的地的下一交换节点。
• 正是由于分成多个分组，也增加了开销。为此，分组长度的确定是一个重要的问题。
3. 4.
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电路交换的特点总结－1
固定分配带宽，且为通信用户所独占。
连接建立后，即使无信息传送，此连接也不能被其它用户使用。 这里的“连接”指的是“通信信道”。 在模拟通信系统中就是实线连接； 在数字通信系统中就是PCM系统中的一个时隙，每个通信用 户被指定分配一个固定的时隙，称为同步时分（STD－ Synchronous Time Division）。
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1.2.1 电路交换－多速率电路交换
• • • 电路交换建立的连接通路通常只有一种传送速率，例如64kb/s。 为了适应多种业务的需要，例如较高带宽的业务，可以采用多速率电路交换，也 就是将几条连接捆绑起来给用户使用。 虽然多速率电路交换可以根据业务需要提供不同的带宽，但是其速率类型极其有 限，仅限于某个基本速率（例如8kb/s或64kb/s）的整数倍，无法满足业务多样 性的需求，而且交换机的实现比较复杂，成本将显著增加。 因此，多速率电路交换并没有得到实际应用。
报文
报文交换的基本过程和时延的构成
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分组交换技术－1
• • 机制：存储转发（store and forward）。 分组交换和报文交换的不同之处：
– 分组交换首先将报文分割为若干较小的数据包，称为分组（packet）； – 然后分别发送各个分组； – 接收端再将这些分组组装为原来的报文。
CH1 电路的基本概念
2015年5月15日星期五
3
第一章 直流电路
• 通过直流电路介绍电路的基本概念、定律和分析方法 • 直流电（Direct Current，简称DC），是指方向和时间不 作周期性变化的电流（电压），又称恒定电流；所通过的 电路称直流电路 • 交流电也称“交变电流”，简称“交流”。一般指大小和 方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形 式是正弦电流。
18
1.1.2电路中主要物理量及参考方向
• • 电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁通、电位、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。 电流、电压等量的大小、方向对分析电路具有重要影响，所以应规定其 正方向。又因为规定的方向与实际方向可能存在差异，所以，规定的方 向称为参考方向。 电流（电压）的参考方向：参考方向可以任意选择。但一经选定，就不 再改变。分析电路时，在选定参考方向下，要根据电量计算结果值的正 或负来确定它的实际方向： 如：按参考方向计算出的电流数值为正（负）时，表明电流的实际方向 与参考方向一致（相反）。
电路中除了独立电源，还存在不独立的电源，即受控源。 受控源是电路器件在一定条件下的理想化模型，表现特性既像独立电源那 样能输出电流、电压、电功率等，同时又受控于电路某部分的电压或电流 ，即受控源的电压和电流是电路中某支路的电压或电流的函数。
2015年5月15日星期五 16
①基本理想电路元件有三个特征：
• 只属于一个回路的支路上，支路电流=回路电流 • 属于多个回路的支路，支路电流=各回路电流相加
2015年5月15日星期五
15
基本的理想电路元件：
无源元件： 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 电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件 电源元件： 电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成电能的元件。 受控源：
纳米材料导论_Ch1_(基本概念)
Detection, and Protection • 4. Nanoscale Instrumentation, and Metrology • 5. Nano-Electronics, -Photonics, and -Magnetics • 6. Healthcare, Therapeutics, and Diagnostics • 7. Efficient Energy Conversion and Storage • 8. Microcraft and Robotics • 9. Nanoscale Processes for Environmental
纳米材料导论
（特性、制备与应用）
Introduction to Nanomaterials: Properties, Synthesis and Applications
社社会会需需求求与与学学科科发发展展
• 2001年3月，美国国家科学技术顾问委员会 （NSTC）在《纳米科技的社会影响-- SOCIETAL IMPLICATIONS OF NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY》 的报告中对纳米技术在全球的市场容量进行了 预测，在今后10—15年内，每年纳米技术的市 场容量超过一万亿美元。其中，纳米材料和加 工为3400亿美元/年；纳米电子和集成电路为 6000亿美元/年；纳米药物为1800亿美元/年； 纳米催化剂为1000亿美元/年；交通运输（包括 汽车、飞机、铁路、桥梁等）为700亿美元/年。 这些数据显示，纳米材料拥有巨大的市场。
Improvement
主主要要研研究究内内容容
Five R&D categories in nanotechnology: · Nanostructure properties（纳米结构的性能）: Investigate biological, chemical, electronic, magnetic, optical, and structural properties in nanostructures. · Synthesis and processing（合成与加工）: Enable atomic and molecular control of material building blocks to provide the means to assemble and utilize these tailored building blocks for new processes and devices in a wide variety of applications. Extend the traditional approaches to patterning and microfabrication to include parallel processing with proximal probes, stamping, and embossing. Give particular attention to the interface with bionanostructures and bioinspired structures, to multifunctional and adaptive nanostructures, to scaling approaches, and to affordability at commercial scales.
纳米材料导论
（特性、制备与应用）
Introduction to Nanomaterials: Properties, Synthesis and Applications
社社会会需需求求与与学学科科发发展展
• 2001年3月，美国国家科学技术顾问委员会 （NSTC）在《纳米科技的社会影响-- SOCIETAL IMPLICATIONS OF NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY》 的报告中对纳米技术在全球的市场容量进行了 预测，在今后10—15年内，每年纳米技术的市 场容量超过一万亿美元。其中，纳米材料和加 工为3400亿美元/年；纳米电子和集成电路为 6000亿美元/年；纳米药物为1800亿美元/年； 纳米催化剂为1000亿美元/年；交通运输（包括 汽车、飞机、铁路、桥梁等）为700亿美元/年。 这些数据显示，纳米材料拥有巨大的市场。
Improvement
主主要要研研究究内内容容
Five R&D categories in nanotechnology: · Nanostructure properties（纳米结构的性能）: Investigate biological, chemical, electronic, magnetic, optical, and structural properties in nanostructures. · Synthesis and processing（合成与加工）: Enable atomic and molecular control of material building blocks to provide the means to assemble and utilize these tailored building blocks for new processes and devices in a wide variety of applications. Extend the traditional approaches to patterning and microfabrication to include parallel processing with proximal probes, stamping, and embossing. Give particular attention to the interface with bionanostructures and bioinspired structures, to multifunctional and adaptive nanostructures, to scaling approaches, and to affordability at commercial scales.
13直流电路(3)讲解
i1
i2
in
u
G1 G2
Gn
u
Geq
3、分流公式（与电阻成正比）
ik
uGk
Gk Geq
i
k 1, 2,, n
电流表档位原理电路图
谢谢观看！
5
2、电流源（Current source）
可提供一个独立而稳定的电流 IS 。
I＝ IS＝定值 ＋ IS
U 电流源
U （V）
－
电流源的特点：
O
I（A）
IS
1）输出电流 I 等于电源电流 IS ，由电源本身所确定， 与输出电压和外电路的状态无关（禁止开路！）。
2）输出电压 U的大小与极性和外电路有关，服从欧姆定律。
－
电源这时的状态称为有载或称负载状态。
负载工作时具体可分为三种工作状态：
满载 → P =PN 超载 → P﹥PN 欠载 → P﹤PN
2.开路（Open circuits）
当某一部分电路与电源断开，
该部分电路中没有电流，亦无
能量的输送和转换，这部分电
S1
路所处的状态称为开路。
E
EL1
S2 EL2
电源不输出电功率的物理状态称为空载。
例：在图示直流电路中，已知 US＝3 V，IS＝3 A，R＝1 。 求：(1) 电压源的电流和电流源的电压；(2) 讨论电路的功
率平衡关系。
［解］(1) 由于电压源与电流源串联
I＝IS＝3 A 根据电流的方向可知
U＝US＋RIS ＝( 3 + 1 3 ) V = 6 V
(2) 功率平衡关系
I ＋ US
开路的特点：
有
I＝0
开路处的电流等于零；
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电工电子学B
1.2 电路的基本物理量
一、电流及其参考方向：
1、电流：电荷在导体中有规则的定向移动形成电流，亦 叫电流强度，简称电流i。 i dq dt
2、分类：直流电流I、交流电流i。
3、实际方向：习惯上规定正电荷移动的方向为电流的实 际方向。
4、参考方向：任选某一方向为其参考方向，也叫其正方 向。
路模型。
导线
电 池
2021/2/24
开关
Ro
+
R
灯
E
-
S
Hale Waihona Puke 泡手电筒的电路模型
电工电子学B
几个概念：
激励：作用于电路上的电源或信号源的电压或电流， 也称为输入。
响应：由激励在电路各部分产生的电压或电流，也称 为输出。
电路分析：在已知电路结构和元件参数的条件下，分 析电路的激励与响应之间的关系。
2021/2/24
电工电子学B
本章的基本要求：
一、理解电压与电流参考方向的意义 二、能正确而熟练的应用电路基本定律 三、了解电路的三种状态及额定值的意义 四、会计算电路中某点的电位
2021/2/24
电工电子学B
1.1 电路的作用和组成
电路：由各种元件相互连接而构成的电流的通路。
一、电路的作用： 1、实现电能的传输、转换；
2021/2/24
电工电子学B
5、正负：当电流的实际方向与其参考方向一致时，其值 为正；当电流的实际方向与其参考方向相反时， 其值为负。
I1
I1
10V
10
10V
10
I1=1A
I1=-1A
2021/2/24
电工电子学B
6、表示方法： a、用箭头来表示，箭头的方向为其参考方向； b、用双下标表示，例如Iab表示电流参考方向由a指向b。
三、电功率： 1、概念：描述电路元件中电能变换的速度，其值为单位时
间内元件所吸收或输出的电能。
p dw ui dt
2、单位：瓦（W）
P UI
3、计算：
（1）当电流和电压为关联参考方向时： p u i
（2）当电流和电压为非关联参考方向时：p u i
（3）若 p 0，表示该元件吸收功率； （负载）
若 p 0 , 表示该元件产生功率。（电源）
举例：教材P4 例1－1
2021/2/24
电工电子学B
确定图中各元件上的电流、电压和功率，并指出是吸收 功率还是输出功率
I
E+ 10V -
R1 20
I = E /(R1+R2) =10/(20+30) =0.2A
+U1
+
U2
_
R2
30
U1= R1 I = 20*0.2 = 4V U2= R2 I = 30*0.2 = 6V
第一章 电路的基本概念
南京工业大学信息科学与工程学院电子系
2021/2/24
电工电子学B
第一章 电路的基本概念
1.1 电路的作用和组成 1.2 电路的基本物理量 1.3 电阻、电容和电感元件 1.4 电源元件 1.5 电路的工作状态 1.6 电路的基本定律 1.7 电路中电位的概念及计算
2021/2/24
电
灯
2、实现信号的传递与处理。 池
泡
话筒
2021/2/24
放 扬声器 大 器
电工电子学B
二、电路的组成及模型：
1、组成：电源、负载和中间环节。
电源: 提供 电能的装置
池电
灯
泡
中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
2021/2/24
电工电子学B
负载: 取用 电能的装置
2、模型：
为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模 型化，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，从而构成与实际电路相对应的电
u －R i （非关联参考方向） 令G 1/R G 称为电导 单位：西门子（S：Siemens）
2021/2/24
电工电子学B
功率： p ui Ri2 u2 R
能量：W
t
pdt
t Ri2dt
（耗能元件）
t0
t0
非线性电阻元件：伏安曲线不是通过坐标原点的一条直 线。
2021/2/24
7、单位：安培（A：Ampere） [毫安mA 微安uA] 换算：1mA = 10-3A
1uA = 10-6A
2021/2/24
电工电子学B
二、电压和电动势及其参考方向：
1、电压： （1）电压：电场力把电位正电荷从电路中的一点移到
另外一点所作的功，为这两点之间的电压。 u dw
dq （2）分类：直流电压U、交流电压u。
（3）实际方向：规定由高电位端指向低电位端。
（4）参考方向：任选某一方向为其参考方向，也叫其正 方向。
2021/2/24
电工电子学B
（5）正负：电压值为正时，电压的实际极性和参考极性相 同，否则相反。
+
实际方向
（参考方向） U
U>0
+
实际方向
（参考方向） U
U<0
2021/2/24
电工电子学B
（6）表示方法： a、用极性“＋”、“－”表示，参考方向由正指向负；
PE= -E I = -10*0.2 = -2W 输出功率 P1= U1 I = 4*0.2 = 0.8 W 吸收功率
P2= U2 I = 6*0.2 = 1.2 W 吸收功率
2021/2/24
电工电子学B
1.3 电阻、电感和电容元件
一、电阻元件：
i
u
R
i
0
u
tan R
R为电阻，单位：欧姆（）
线性电阻元件：伏安曲线为通过坐标原点的一条直线。 欧姆定律： u R i （关联参考方向）
+
U
I
关联参考方向
+
U
I
非关联参考方向
2021/2/24
电工电子学B
3、电动势： （1）概念：描述了电源中外力做功的能力，它的大小等于
外力在电源内部克服电场力把单位正电荷从负 极移到正极所做的功。
（2）实际方向：在电源内部由负极指向正极。
（3）单位：伏特（V：Volt)
2021/2/24
电工电子学B
电工电子学B
二、电容元件：
i
+
C 称为电容器的电容
+
u
C 对线性电容元件有：q = Cu
线性电容元件：库伏特性曲线在u－q平面上为通
过原点的直线。
单位：法拉（F）[微法F 纳法nF 皮法pF]
1F=10-6F 1nF=10-9F 1pF=10-12F
2021/2/24
电工电子学B
电压、电流关系：i dq dCu C du （直流相当于断路） dt dt dt
b、用双下标表示，例如Uab表示其参考方向由a指向b。
（7）单位：伏特（V：Volt) [毫伏mV 微伏uV 千伏kV ] 换算：1mV ＝ 10－3V 1uV ＝ 10－6V 1kV ＝ 103V
2021/2/24
电工电子学B
2、关联与非关联参考方向： 关联参考方向：电流和电压的参考方向一致； 非关联参考方向：电流和电压的参考方向不一致；