电路的概念与基本物理量.ppt
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第一章-电路及基本元器件PPT课件
图1-7
.
电工电子技术基础 3、二极管的伏安特性曲线（硅管）
.
电工电子技术基础
五、半导体三极管
1、三极管的结构
图1-8
.
电工电子技术基础 2、三极管的电流放大作用 三极管工作在放大状态的条件是：发射结正偏，集电 结反偏。
.
电工电子技术基础
(1)电流分配关系：发射极电流等于基极电流和集电极电
流之和，即：
图1-9
.
电工电子技术基础
(1)输入特性 死区电压：硅管约为0.5V，锗管约为0.2V； 导通电压(发射结)：硅管约为0.7V，锗管约为0.3V。 (2)输出特性
截止区： UBE小于死区电压，IC≈ 0，UCE ≈UCC，。
饱和区：集电结正向偏置 ，UCE＜UBE， IC≈ UCC/RC 。
放大区：发射结正偏，集电结反偏 , IC≈βIB。
图1-2
.
图1-3
电工电子技术基础
三、电功率和电能
1、电功率
电流通过电路时传输或转换电能的速率称为电功率，
简称为功率，用符号p表示。
当电压与电流为关联参考方向时，功率的计算公
式为：
p dW ui dt
当电压与电流为非关联参考方向时，功率的计算
公式为：
pui
.
电工电子技术基础 2、电能 电路在一段时间内吸收的能量称为电能。在国际单 位制（SI）中，电能的单位是焦耳（J）。1J等于1W的用 电设备在1s内消耗的电能。电力工程中，电能常用“度” 作单位，它是千瓦小时（kWh）的简称，1度等于功率为 1kW的用电设备在1小时内消耗的电能。
图1-23
.
电工电子技术基础 在电子电路中，电源的一端通常是接地的，为了作
.
电工电子技术基础 3、二极管的伏安特性曲线（硅管）
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电工电子技术基础
五、半导体三极管
1、三极管的结构
图1-8
.
电工电子技术基础 2、三极管的电流放大作用 三极管工作在放大状态的条件是：发射结正偏，集电 结反偏。
.
电工电子技术基础
(1)电流分配关系：发射极电流等于基极电流和集电极电
流之和，即：
图1-9
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电工电子技术基础
(1)输入特性 死区电压：硅管约为0.5V，锗管约为0.2V； 导通电压(发射结)：硅管约为0.7V，锗管约为0.3V。 (2)输出特性
截止区： UBE小于死区电压，IC≈ 0，UCE ≈UCC，。
饱和区：集电结正向偏置 ，UCE＜UBE， IC≈ UCC/RC 。
放大区：发射结正偏，集电结反偏 , IC≈βIB。
图1-2
.
图1-3
电工电子技术基础
三、电功率和电能
1、电功率
电流通过电路时传输或转换电能的速率称为电功率，
简称为功率，用符号p表示。
当电压与电流为关联参考方向时，功率的计算公
式为：
p dW ui dt
当电压与电流为非关联参考方向时，功率的计算
公式为：
pui
.
电工电子技术基础 2、电能 电路在一段时间内吸收的能量称为电能。在国际单 位制（SI）中，电能的单位是焦耳（J）。1J等于1W的用 电设备在1s内消耗的电能。电力工程中，电能常用“度” 作单位，它是千瓦小时（kWh）的简称，1度等于功率为 1kW的用电设备在1小时内消耗的电能。
图1-23
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电工电子技术基础 在电子电路中，电源的一端通常是接地的，为了作
电工电子技术基础知识ppt课件
2、变量和常量的关系（变量：A、B、C…）
加：A+0=A 乘: A ·0=0
A+1=1A 源自1=AA+A=AA ·A=A
3、与普通代数相似的定理
非：A A0
AA1 AA
交换律 A B B A A B B A
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43
结合律 A B C A B C A B C A B C 分配律 A B C A B AC A B C A B A C
____、中间环节三部分组成。 • A．电阻 B．电容 C．电感 D．负载
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17
1.2 正弦交流电的基本知识
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18
1.2.1 正弦量 的三要素
1 频率与周期 2 振幅和有效值 3 相位、初相、相位差
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19
引言
随时间按正弦规律变化的交流电压、电流称为正 弦电压、电流。
0
频率( f ): 单位时间内的周期数 单位(Hz)。
2 t T/2 Ｔ t
T
角频率(ω ): 每秒钟变化的弧度数，单位(rad/s)。
三者间的关系示为：
f =1/ T ω =2 /T=2 f
我国和大多数国家采用50Hz作为电力工业标准
频率(简称工频)，少数国家采用60Hz。
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21
2 振幅和有效值
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15
物理中对基本物理量规定的方向
物理量 电流 I
电压 U
实际方向
正电荷运动的方向
高电位 低电位 (电位降低的方向)
单位
kA 、A、mA、 μA
kV 、V、mV、 μV
电动势E
低电位 高电位 (电位升高的方向)
第1章 电路的基本知识.ppt
来代替，如图1-24所示.这种实际电流源的伏安关系式为
（1-24）
图1-25为实际电流源的伏安特性曲线。其中，实际电流源 的开路电压UOC=R0′Is，短路电流ISC=IS。
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1.6 基尔霍夫定律
基尔霍夫定律(Kirchhoff's Law)是德国物理学家基尔霍 夫于1845年提出来的。基尔霍夫定律是电路中各电流、电 压都必须遵守的基本规律。基尔霍夫定律有两大定律:第一定 律，也叫电流定律(Kirchhoff's Current Law)，简写为 KCI;第二定律，也叫电压定律(Kirchhoff's Voltage Law)，简写为KVI。
线性电阻元件的图形符号如图1-9所示。在电压和电流参考
方向关联的情况下，其伏安特性曲线如图1-10所示，表达
式为
u=Ri
（1-10）
满足欧姆定律。其中，R为电阻元件，它一方面表示了这个 元件是电阻元件，另一方面也表示了该元件的参数。
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1. 3 电阻元件
线性电阻元件也可用另一个参数电导表征，电导用符号G表 示，其定义为
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1. 2 电路的主要物理量
我们规定电压降低的方向为电压的实际方向。其表示方法有 三种，如图1-3所示，且都表示电压的参考方向由A指向B。
对于任意一个元件的电流或电压参考方向可以独立设定。如 果电流和电压的参考方向相同，则称为关联参考方向，如图 1-4(a)所示;如果电流和电压的参考方向不相同，则称为非 关联参考方向，如图1-4(b)所示。
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1.5 电压源和电流源
1.5.2电流源
理想电流源是一种能给电路提供稳定电流的理想元件。理想 电流源输出的电流始终保持恒定值Is或为给定的时间函数is， 而与加在它上面的电压无关，简称电流源。实际电路元件中 的光电池，其输出电压受外电路的影响很大，但输出的电流 却近似恒定，可近似地视为电流源。常用的晶体管也可看作 输出电流受控制的电流源。电流源在电路中的图形符号如图 1-18所示，其中Is和is、为电流源的源电流，箭头表示其参 考方向。
第1章 1-2电路模型及电路基本物理量
结论2：电位随参考点的不同而不同，是一个相对参考点的值 结论3：两点间的电压不随参考点的变化而变，是一个绝对的值
注意：某点电位为正，说明该点电位比参考点电位高
某点电位为负，说明该点电位比参考点电位低
9、电动势：在电源内部，依靠电源力（非静电力），把单位正电荷从电源 负极搬运到正极所做得功。 表示符：用“E”表示 电动势单位：伏特 V
(d)非关联 p u i (3) (2) 6W＜0发出功率
(e)非关联 p u i 3 (2) 6W＞0消耗功率
四、电能及其计量
若p为电路吸收的功率，则电路在dt时间内消耗的电能为
dw pdt uidt
若通电时间△t=t-t0，则时间△t内电路消耗的总电能为
电压源
i
L
电感
+ u －
iC
电容
+ u －
以上均为二端元件
电流源
us
+
－
Us +－
is
3、（理想）电路模型： 由理想电路元件组成的电路 如：手电筒电路模型
US: 电源 R: 负载 S: 中间环节
本书中的所有电路均为理想电路模型 复习思考题：P 3
§1.2 电路的基本物理量
电路的分析，就是求解电路中的物理量 基本物理量：电流、电压和电功率
8、电位：电路中的某点相对于参考点的电压
用“VX”表示， x 电位单位：伏特 V
参考点：电位为零点，也称接地点，符号：“ ”
左图所示：O点为参考点 a点电位Va=Uao b点电位Vb=Ubo a、b间电压Uab=Uao-Ubo=Va-Vb 结论1：两点间电压=两点间电位差
左图所示：b点为参考点 a点电位Va=Uab b点电位Vb=0 a、b间电压Uab=Va=Va-Vb
注意：某点电位为正，说明该点电位比参考点电位高
某点电位为负，说明该点电位比参考点电位低
9、电动势：在电源内部，依靠电源力（非静电力），把单位正电荷从电源 负极搬运到正极所做得功。 表示符：用“E”表示 电动势单位：伏特 V
(d)非关联 p u i (3) (2) 6W＜0发出功率
(e)非关联 p u i 3 (2) 6W＞0消耗功率
四、电能及其计量
若p为电路吸收的功率，则电路在dt时间内消耗的电能为
dw pdt uidt
若通电时间△t=t-t0，则时间△t内电路消耗的总电能为
电压源
i
L
电感
+ u －
iC
电容
+ u －
以上均为二端元件
电流源
us
+
－
Us +－
is
3、（理想）电路模型： 由理想电路元件组成的电路 如：手电筒电路模型
US: 电源 R: 负载 S: 中间环节
本书中的所有电路均为理想电路模型 复习思考题：P 3
§1.2 电路的基本物理量
电路的分析，就是求解电路中的物理量 基本物理量：电流、电压和电功率
8、电位：电路中的某点相对于参考点的电压
用“VX”表示， x 电位单位：伏特 V
参考点：电位为零点，也称接地点，符号：“ ”
左图所示：O点为参考点 a点电位Va=Uao b点电位Vb=Ubo a、b间电压Uab=Uao-Ubo=Va-Vb 结论1：两点间电压=两点间电位差
左图所示：b点为参考点 a点电位Va=Uab b点电位Vb=0 a、b间电压Uab=Va=Va-Vb
第1章 电路的基本知识
i u R
图1-17
非关联 放出功率
关联 吸收功率
电工电子技术基础
对于直流电或正弦交流电，电阻所吸收的功率可以写为
P IU U
2
I R
2
R
Байду номын сангаас
(1-7)
电功率P也可表述为：单位时间内电流所做的功，单位是 瓦(W),或KW、mW、μ W等。 二.电功〔电能) 定义为：电流通过负载所做的功，与电功率的关系为：
电工电子技术基础
例1-1 指出 图1-6 ( a ), ( b)中电流的真实方向，电流参考方向 已用箭头表示在图上。
a
i 2A a
b
a
图1-6
i 3 A b
b
解：
(a) 电流i为正值,说明实际电流方向与参考方向一致, 电流的真实方向为由a到b;
(b) 电流i为负值,说明实际方向与参考方向相反, 电流的真实方向为由b到a。
+
－
图1-4 电工电子技术基础
② 电流的参考方向
在较复杂的电路中,某支路ab其实际电流方 向在求解前往往很难判断.但描述电路元件性质 和连接方式规律的公式的列写都与电流的方向
有关。
电工电子技术基础
为此在进行分析之前,我们必须给各支路的电流 一个假定的正方向用箭头表示,称为电流的参考方向, 也称为假定方向。
储存的电场能
t
ui d t
0
u
Cu d u
1 2
Cu
2
0
C 是储能元件
电工电子技术基础
§ 1.5 电压源与电流源
一个电源可以用两种模型来表示。用电压的形式 表示称为电压源，用电流的形式表示称为电流源。
图1-17
非关联 放出功率
关联 吸收功率
电工电子技术基础
对于直流电或正弦交流电，电阻所吸收的功率可以写为
P IU U
2
I R
2
R
Байду номын сангаас
(1-7)
电功率P也可表述为：单位时间内电流所做的功，单位是 瓦(W),或KW、mW、μ W等。 二.电功〔电能) 定义为：电流通过负载所做的功，与电功率的关系为：
电工电子技术基础
例1-1 指出 图1-6 ( a ), ( b)中电流的真实方向，电流参考方向 已用箭头表示在图上。
a
i 2A a
b
a
图1-6
i 3 A b
b
解：
(a) 电流i为正值,说明实际电流方向与参考方向一致, 电流的真实方向为由a到b;
(b) 电流i为负值,说明实际方向与参考方向相反, 电流的真实方向为由b到a。
+
－
图1-4 电工电子技术基础
② 电流的参考方向
在较复杂的电路中,某支路ab其实际电流方 向在求解前往往很难判断.但描述电路元件性质 和连接方式规律的公式的列写都与电流的方向
有关。
电工电子技术基础
为此在进行分析之前,我们必须给各支路的电流 一个假定的正方向用箭头表示,称为电流的参考方向, 也称为假定方向。
储存的电场能
t
ui d t
0
u
Cu d u
1 2
Cu
2
0
C 是储能元件
电工电子技术基础
§ 1.5 电压源与电流源
一个电源可以用两种模型来表示。用电压的形式 表示称为电压源，用电流的形式表示称为电流源。
电工电子学B.ppt
2020/1/14
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
2020/1/14
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；
b、用双下标表示，例如Uab表示其参考方向由a指向b。
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。
2020/1/14
电工电子学B
5、正负： 当电流的参考方向与其实际方向一致时，其值 为正；当电流的参考方向与其实际方向相反时， 其值为负。
I1
2020/1/14
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。
2020/1/14
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
+
U
I
非关联参考方向
2020/1/14
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。
电工电子学(全)ppt课件
答： A 电压、电流参考方向非关联； B 电压、电流参考方向关联。
注 (1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。
(2) 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包 括方向和符号），在计算过程中不得任意改变。
（3）参考方向不同时，其表达式相差一负号，但实际 方向不变。
编辑版pppt
30
§1.1.3 电路的功率和能量
• 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 号
电 信 号
放大器
中间环节
电信号转换、放 大，传递给扬声 器
编辑版pppt
功率低 (10-3w)
负载
电
非
信
电
号
信
号
7
二、电路模型
?
实际电气设备 如何对应
电路模型
Δt0Δt dt
编辑版pppt
20
单位
A（安培）、kA 、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A
1Hale Waihona Puke A=10-6A方向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:
实际方向
A
B
实际方向
A
B
问题 复杂电路或电路中的电流随时间变化时，
电流的实际方编向辑版往pp往pt 很难事先判断
§1.3 独立电源元件
§1.4 电路的工作编状辑态版pp和pt 电器设备的额定值
2
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。
注 (1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。
(2) 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包 括方向和符号），在计算过程中不得任意改变。
（3）参考方向不同时，其表达式相差一负号，但实际 方向不变。
编辑版pppt
30
§1.1.3 电路的功率和能量
• 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 号
电 信 号
放大器
中间环节
电信号转换、放 大，传递给扬声 器
编辑版pppt
功率低 (10-3w)
负载
电
非
信
电
号
信
号
7
二、电路模型
?
实际电气设备 如何对应
电路模型
Δt0Δt dt
编辑版pppt
20
单位
A（安培）、kA 、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A
1Hale Waihona Puke A=10-6A方向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:
实际方向
A
B
实际方向
A
B
问题 复杂电路或电路中的电流随时间变化时，
电流的实际方编向辑版往pp往pt 很难事先判断
§1.3 独立电源元件
§1.4 电路的工作编状辑态版pp和pt 电器设备的额定值
2
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 电路基础
第一章 电路的基础知识本章主要讨论电路的基本模型、电路的基本物理量、电路的基本元件。
引进了电流电压的参考方向的概念。
应用欧姆定律、基尔霍夫两定律等对直流电路进行分析。
这些内容是学习电工技术的基础。
我们在分析时先从直流电路出发，得出一般规律，以后再将这些规律和论扩展到交流。
1．1 电路及其主要物理量一、电路的基本概念 1．电路电路是为实现和完成人们的某种需求，由电源、导线、开关、负载等电气设备或元器件组合起来，能使电流流通的整体。
简单地说，就是电流流过的路径。
电路按其功能可分为两类：一类是为了实现电能的传输、分配和转换，例如电炉在电流通过时将电能转换成热能，这类电路称为电力电路。
另一类是为了实现信号的传递和处理。
例如电视机可将接收到的信号经过处理，转换成图像和声音，这类电路称为信号电路。
2．电路的组成图1-1(a)是手电筒的实际电路，它由电池、电珠、开关和金属连片组成。
当我们将手电筒的开关接通时，金属片把电池和电珠连接成通路，就有电流通过电珠，使电珠发光。
这时电能转化为热能和光能。
其中，电池是提供电能的器件，称为电源；电珠是用电器件，称为负载；金属连片相当于导线，它和开关是连接电源和负载，起传输和控制电能作用的，称为中间环节。
3．电路模型实际电路中电气元件的品种繁多，在电路分析中为了简化分析和计算，通常在一定条R L(a)实际电路(b)电路原理图(c)电路模型图1-1 手电筒电路件下，突出实际电路元件的主要电磁性质，忽略其次要因素，把它近似地看作理想电路元件。
例如用“电阻”这个理想的电路元件来代替电阻器、电阻炉、灯泡等消耗电能的实际元件，用内电阻和理想电压源相串联的理想元件组合来代替实际的电池等等。
用一个理想电路元件或几个理想电路元件的组合来代替实际电路中的具体元件，称为实际电路的模型化。
在电路分析中，常用的理想电路元件只有几个，它们可以用来表征千万种实际器件。
由理想电路元件构成的电路称为电路模型。
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例如：一个线圈在有电流通过时 理想电路元件
i
消耗电能
+
u
–
（电阻性） R
产生磁场 储存磁场能量 L （电感性）
忽略R L
为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下 常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质， 把它看成理想电路元件。
将实际电路中的元件用理想电路元件表示， 称为实际电路的电路模型。
电路的概念及基本物理量
主要内容
电路的组成部分 电路的作用 电路的基本物理量
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一、电路的组成
电路：由电气器件或设备，按一定方式连接起来 ，完成能量的传输、转换或信息的处理、传递。
组成：电源、负载和中间环节。
开关S
启辉器
220V
镇流器L
日光灯管R
二、电路的作用 日光灯实际电路
A
A
U
U
B
U=4V
B
U= -4V
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电源两端的电压
结论：
当电压的参
电动势正方向表示电位升
考方向与电动
电压正方向表示电位降
势的参考方向
A
相反时 U E
A
当电压的参
E
U
E
U 考方向与电动 势的参考方向
B
E 5V
B
E 5V
相同时
U E
U VA VB 5V U VB VA 5V
uab
dA dq
uab Va Vb
单位： V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）
实际方向： 由高电位端指向低电位端
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电压的方向可用箭头表示,
也可用字母顺序表示( uab)，
也可用+，- 号表示。
R
u
a
b
+u -
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四、 电动 板经电源内部移到 “+” 极板所 做的功。
参考方向
参考方向
（参考方向与实际方向相同） （参考方向与实际方向相反）
I 0 (I 2A)
I 0 (I 2A)
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六、电压的参考方向
电压实际方向：由高电位端指向低电位端(客观存在） 电压的参考方向： 任意假定
如果A、B的实际电位为： VA 6V VB 2V
I U
P UI
关联
I 非关联 U
P UI
若 P > 0，电路实际吸收功率，元件为负载；
（U和I的实际方向相同，是负载）
若 P < 0，电路实际发出功率元件为电源。
（U和I的实际方向相反，则是电源）
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e
dA dq
单位： V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）
实际方向：由低电位端指向高电位端
电动势的方向用+，- 号表示，
也可用箭头表示。
+
E
–
U=E
I
+ UR -
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五、 电流的参考方向
电流的实际方向： 正电荷运动的方向(客观存在）
电流的参考方向： 任意假定
实际方向（2A）
实际方向（2A）
3.电流的实际方向
正电荷运动的方向。(客观存在）
电流的方向可用箭头表示,
也可用字母顺序表示( iab )
iR
a
b
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二、电位
定义：电场力把单位正电荷从一点移到参考点所做
的功。
（电路中电位参考点：接地点，Vo= 0） 单位： V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）
三、电压
定义： 电场力把单位正电荷 从一点移到另一点所 做的功。
1. 实现电能的传输、分配和转换。 2. 完成信号的处理和传递。
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三、 电路模型
实际电路的 分析方法
用仪器仪表对实际电路进行测量，
把实际电路抽象为电路模型，用电路 理论进行分析、计算。
实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或 器件所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电 阻器等，它们的电磁性质是很复杂的。
UE
U E
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注意：
1. i、u、e 的参考方向可任意假定。但一经选定，分 析过程中不应改变。
2. 电路中标出的方向一律指参考方向。
3. 同一元件的 u、 i 同方向，称为关联参考方向。
+
–
U
I
I R或 U
–
+
关联参考方向
+
–
I RU
I R 或U
R
–
+
非关联参考方向
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二、电路模型
开关S
启辉器Q
220V
镇流器L
日光灯管R
实际电路
s
+
R
电路模型
us -
L
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电路的基本物理量
一、电流 1.电流的定义
带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动
形成电流。单位时间内流过导体截面的电荷量定义
为电流强度。
i dq
2.电流的单位
dt
A（安培）、mA(毫安）、μA（微安）
七、 功率
功率是电场力在单位时间内所做的功。
当电阻元件电流和电压
的参考方向关联情况下，电 +
阻吸收的电功率为：
I
U
R
P UI
–
电阻在t 时间内消耗的电能：
p dW dt
关联参 考方向
W pt 1kWh（1千瓦小时称为1度）
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当元件
电流和电压的 参考方向关联 情况下，吸收 的电功率为：