第01章直流电路

大小：单位正电荷从电场中的a点移到b点所作的功 方向：把电位降低的方向作为电压的实际方向。 表示：交流电压 uab等 直流电压 Uab等
单位：在SI制中
1伏特(V)=1焦耳/库仑(J/C)
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问题：
1、如何来表示实际电压的方向。
答：先设定参考方向，如果与参考方向相同的 方向为正；如果与参考方向相反的方向为负。
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3.讨论
线性电感： L＝ΨL/i =常量(图1.6.3) 非线性电感： L＝ΨL/i =变量
当电感元件两端电压和通过电感元件的电流在关联参考 方向下根据楞次定律，有： d L
u
u L di 把ΨL＝Li代人上式，得电压与电流关系： dt
上式可见，在任何时刻，线性电感元件的电压与该时刻电 流的变化率成正比。当电流不随时间变化（直流电流），则 电感电压为零。这时电感元件相当于短接。 电感元件具有阻交流通直流的作用。
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电工电子基础
电子教案
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本学期基本安排及要求：
基本安排： 教材分两个学期学习，本学期学习第1~6章， 主要内容是电工技术部分知识；下学期学习第7~16 章，主要内容是电子技术部分知识。
基本要求：
1、重视基本概念的掌握，理解基本规律。
两块彼此靠近又互相绝缘的导 体(平行板)就构成了电容器 图1.6.4电容元件的符号
1. 工作原理：利用电容元件充、放电的原理而工作。
2. 电容概念：当电容元件上电压的参考方向由正极板 指向负极板，则正极板上的电荷q与其两端电压u有以 下关系： q=Cu 或 C = q/u C称为该元件的电容 单位：1法拉(F)=106μF＝1012 PF
1.2 电路的基本物理量
1.2.1 电流 1、概念：单位时间内流过导体截面积的电 荷〔量〕定义为电流强度 。 2、定义：
大小：单位时间内流过导体截面积的电荷〔量〕
方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的实际方向。
表示：直流 U、I、E等，交流 i、u、e等
单位：在SI制中
1安培(A)=1库仑/秒
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满载工作状态；电流小于额定电流时，称为轻载工作状态； 超过额定电流时，称为过载工作状态。
工作时：
U=RI=US－R0I
I=US/(R+R0)
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1.8 基尔霍夫定律
1.8.1 支路、节点、回路
1.支路：电路中每一段不 分支的电路. （如BAFE、 BCDE、BE） 2.节点： 电路中三条或三
2、电位的定义如何？它与电压之间有何异同点。 答：相同点：单位相同；伏特(V) 不同点：定义不同：单位正电荷从电场中的a点移到b 点所作的功 ；正负符号表示意义不同：电压为电位降 低方向，电位为高低。参考点关系不同：有，没有 联系： Uab=Va－Vb
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1.7.2理想电流源 1.理想电流源特点：电流iS(t)是确定的时间函数。 与电流源两端的电压无关。
当iS为直流电流源时， iS(t)=I 。
2. 表示方法：
见图1.7.5
3. 伏安特性： 见图1.7.6
常见的理想电流源： 直流电流源和正弦交流电流源。
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对结点c有：-i3-ibc+ica=0
把上面3个方程式左右边相加，得：
i1+i2+i3=0
结论推广：在电路中对任一闭 合面电流的代数和为零，即流进闭 合面的电流等于流出闭合面的电流。
1.3.1 电流的参考方向
1.3.2 电压的参考方向
问题：电压与电流是标量还是矢量？
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1.4 功率
1、 概念：电能量对时间的变化率，称为功率， 也就是电场力在单位时间内所做的功。 2、定义：
dW p dt
在SI制中，功率的单位 1瓦特(W)=1kW/h 3、讨论：
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1.7.4 电路的短路和开路 1. 开路状态：
电路有三种状态： 通路(工作状态)、断路、短路
当R＝∞时（断开）时，I＝0，U＝US，称电路ab间开路。
2. 短路状态：
当R＝0时，U＝0，I＝US/R0，称电路ab间短路
3. 工作状态：当电气设备的电流等于额定电流时，称为
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3. 实际电源的两种模型及其等效变换 实际电源可用两种电路模型来表示，一种为理 想电压源和一电阻（内阻R0）的串联模型(实际电压 源)来表示；还有一种为理想电流源和电阻（内阻R0） 的并联模型(实际电流源)来表示，见图1.7.9
两种模型之间可以相互变换。如何变换呢？
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证明：
在图1.7.10中 在图1.7.11中
us u i R0 R0 u i is R0
比较上述两式，对外电 路等效，即u、i相同， 可得结论：
us is R0
证毕
R0 R0
i0R su u
注意：电
压源与电流 源的等效变 换是指对外 电路等效
1.2.3 电动势
1、概念： 非电场力即局外力把单位正电荷在电 源内部由低电位b端移到高电位a端所做的功 2、定义：
dW e(t ) dq
大小：非电场力把单位正电荷在电源内部由低电 位b端移到高电位a端所做的功 方向：在电源内部从低电位指向高电位 表示：交流电动势 e 直流动势 E
单位：在SI制中，单位与电压相同
2、上课听讲，课后复习。
3、注重理论联系实际，做好电工电子实验。 4、勤于思考，勇于质疑。
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第一章 直流电路
内容提要 本章主要讨论电路模型、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、基尔霍夫定律等电路的 基本定律对直流电路进行分析计算
(关联参考方向) (非关联参考方向) (图1.5.3伏安特性) (图1.5.4伏安特性)
u 常量 i u 2、非线性电阻： R 变量 i
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问题：
1、由公式 p=ui=Ri2=u2/R=Gu2≥0来说明电阻的能 量特性。
答：电阻是耗能元件。 2、如何描述电阻元件的导电特性？其单位如何？ 答：引入电导的概念：G=1/R，单位为西门子(S)。 电导越大，说明该电阻元件导电能力越大。
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问题：
1、请举例说明某种实际电路各部分的作用。 答： 电源：提供能量； 开关：控制； 负载：获得能量等目的； 导线：能量或信号的通路
2、如何来表示一个电路？
答：用电路模型。
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1.7.3 实际电源两种模型的等效变换
1. 实际电压源的模型
可用一个理想电压源与电阻相串联的模型来表征. + RS I +a U
U US U=US
US
U=Us-RsI
-b
0
I
2.实际电流源的模型
实际电压源模型及其伏安特性
可用一个理想电流源与电阻相并联的模型来表征.
实际电流源模型及其伏安特性
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1.6 电感元件 电容元件
1.6.1电感元件
一个线圈就是一个电感元件
符号
1. 工作原理：利用电磁感应的原理而工作。 2. 电感概念：当磁通链ΨL的参考方向与电流i参考方向 之间满足右手螺旋定则时，有公式：
ΨL＝Li
即
L ＝ ΨL / i
上式中的L即称为线圈的自感或电感。单位： 1亨利(H) =1Wb/A
电流的代数和等于零。即在电路中对任一节点，在任 一时刻流进该节点的电流等于流出该节点的电流。
2.公式： ∑i= 0
或
∑i入=∑i出
如果规定：流进电流为负，流出电流
为正。在图1.8.2中 ：
-i1-i2+i3=0
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3.讨论
在图1.8.1中，对结点a有： -i1+i2+i3=0 对结点b有：-i3-i2+i1=0 在图1.8.3中，对结点a有：-i1-ica+iab=0 对结点b有：-i2-iab+ibc=0
在图1.4.1中电阻吸收的功率为： t时间内所消耗的电能为 ： P＝UI W＝Pt
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问题：
1、功率有没有正负？意义如何？
关联参考方向：
P＝UI＞0，元件吸收功率
P＝UI＜0，元件发出功率
非关联参考方向：
P＝UI＞0，元件发出功率
P＝UI＜0，元件吸收功率
1.7 电压源、电流源及其等效变换
1.7.1 理想电压源 1. 理想电压源特点：电压源两端的电压uS(t)为确定 的时间函数，与流过的电流无关。
当uS为直流电压源时，uS(t)＝U 。
2. 表示方法：见图1.7.1
3. 伏安特性：图1.7.2