1电路与电子学基础
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6kΩ － 12V ＋ 4kΩ S
I=12÷(20+4)=0.5mA Va=0.5×4=2V
I
20kΩ ＋ 12V －
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电路分析导论
功率和能量
• 电流能使电动机转动、电炉发热、电灯发光，说明电流具 有做功的本领。电流做功的多少通常用能量来衡量。 单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电能W为焦耳【J】 若U【kV】；I【A】；t【h】时，电能W为度【kW· h】 1000W的电炉加热1小时 1度电的概念 100W的灯泡照明10小时
元件吸收正功率，说明元件是负载。
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元件
电路分析导论
1.2.1 电阻元件
1.2 电路基本元件
U
R
电阻元件图符号
电阻产品实物图 由电阻的伏安特性曲线可得，电阻元件上的电压、电流 关系为即时对应关系，即： U
I 0 线性电阻元件伏安特性
u iR 或者 R
电阻元件上的电压、电流关系遵循欧姆定律。即元件通过 电流就会发热，消耗的电能为：
1A=103mA=106μA=109nA
• 电流的方向
习惯上规定以正电荷移动的方向为电流的正方向。 电路图上标示的电流方向为参考方向，参考方向是为列 写方程式提供依据的，实际方向根据计算结果来定。
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电路分析导论
电压与电位
a
S
R0
I
+
U
+ _
b US
RL
–
路端电压U。 电压的大小反映 了电场力作功的 本领；电压是产 生电流的根本原 因；其方向规定 由“高”电位端 指向“低”电位 端。
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电路分析导论
仔细理解下面的例题
• 图示电路，若已知元件吸收功率为－20W，电压U为 5V，求电流I。 U I
解
P －20 I= = 5 = －4A U
+
元件
• 图示电路，已知元件中通过的电流为－100A，电压U 为10V，求电功率P。并说明元件性质。 U I +
解 P = UI = 10×(-100) = 1000W
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电路分析导论
1.在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？
2.应用参考方向时，你能说明“正、负”、 减”及“相同、相反”这几对词的不同之处 “加、 吗？ 电路分析中引入参考方向的目的是：为分析和计算 电路提供方便和依据。
应用参考方向时，“正、负”是指在参考方向下， 电压、电流数值前面的正负号，如某电流为“－5A”， 说明其实际方向与参考方向相反，某电压为“＋100V”， 说明该电压实际方向与参考方向一致；“加、减”指 参考方向下电路方程式中各量前面的加、减号；“相 同”是指电压、电流为关联参考方向，“相反”指的 是电压、电流参考方向非关联。
R
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电路分析导论
1.2.2 电感元件
Ψ
L
电感产品实物图 对线性电感元件而言，任一瞬时，其电压和电流的关系为 微分(或积分)的动态关系，即： u L di L dt 显然，只有电感元件上的电流 发生变化时，电感两端才有电压。因此，我们把电感元件称 为动态元件。动态元件可以储能，储存的磁能为：
集总参数 元件有何 特征？
学好本课程，应注意抓好四个主要环节：提前预习、 认真听课、及时复习、独立作业。还要处理好三个基本 关系：听课与笔记、作业与复习、自学与互学。
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电路分析导论
1.1.2 电路分析的基本变量
电流
• 电流的大小
稳恒直流情况下
单位换算
dq i= dt Q I= t
…… （1-1）
学习电路与电子学基础，要求透彻理解其中的诸多重 要概念，掌握其基本定理、定律分析电路的方法，并能 运用它们分析和解决电路中的一些实际问题。
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电路分析导论
目录
第1章 电路分析导论 第2章 电路分析方法和定理 第3章 正弦电路的稳态分析 第4章 非正弦周期电流电路 第5章 电路的动态分析 第6章 双口网络 第7章 半导体器件基础 第8章 基本放大电路 第9章 集成运算放大器基础 第10章 放大电路中的反馈 第11章 集成运放运算和信号处理电路 第12章 信号发生变换电路 第13章 直流稳压电源
电路中某点电位数值上等于该点到参考点的电压。
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电路分析导论
电压、电流的方向问题
• 关联和非关联
a
＋
I
负载 元件
a
＋
I
电源 元件
U －
U －
b 关联参考方向
b 非关联参考方向
实际电源上的电压、电流方向总是非关联的，实际负载上 的电压、电流方向是关联的。因此，假定某元件是电源时， 其电压、电流方向应选取非关联参考方向；假定某元件是负 载时，其电压、电流方向应选取关联参考方向。
a
+US1
d
– US2
Vc = – US2
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电路分析导论
电位的计算应用举例
• 举例1：分别以A、B为参考点计算C和D点的电位及
UCD。
3 C + 10 V – A I 2 D – 5V +
解 以A为参考点时
10 + 5 I= 3+ 2 =3A VC = 3 3 = 9 V VD= 3 2= – 6 V UCD = VC VD = 15 V 以B为参考点时 UCD = VC – VD= 15 V
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电路分析导论
电路中各点电位的计算
电路中某一点的电位是指由这一点到参考点的电压；
a + US1 _ R1 I3 d b R2 c
原则上电路参考点可以任意选取
US2 + 若以d为参考点，则: Va = US1
R1 b R2 R3 c
_
通常可认为参考点的电位为零值 Vb = I3 R3
R3
简 化 电 路
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电路与电子学基础
第1章 电路分析导论
1.1 电路 及其模型
1.4 等效变 换
1.2 电路基 本元件
1.3 基尔 霍夫定律
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电路分析导论
本章的学习目的和要求
本章内容是贯穿全课程的重要理论基础，要求在 学习中给予足够的重视。通过对本章学习，要求理 解理想电路元件和电路模型的概念；进一步熟悉电 压、电流、电功率和能量等基本物理量的概念；深 刻理解和掌握参考方向在电路分析中的作用；初步 理解和掌握基尔霍夫定律的内容及其应用；领会电 路等效的概念和掌握电路等效的基本方法。
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电路分析导论
为什么要在电 路图中预先标出 参考方向？
在电路图上预先标出电压、电流的参考方 向，目的是为解题时列写方程式提供依据。 因为，只有参考方向标定的情况下，方程式 各电量前的正、负号才有意义。
US I
+ –
R
I
R0
设参考方向下US=100V，I=－5A，则说 明电源电压的实际方向与参考方向一致； 电流为负值说明其实际方向与图中所标示的参考方向相反。 参考方向一经设定，在分析和计算过程中不得随意改动。 方程式各量前面的正、负号均应依据参考方向写出，而电量 的真实方向是以计算结果和参考方向二者共同确定的。
3、电路分析基本理论中运用电路模型，其主要任务就
是在寻求实际电路共有的一般规律、探讨各种实际电 路共同遵守的基本规律时带来方便。
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电路分析导论
电路由哪几部分 组成？各部分的 作用是什么？ 何谓理想电路元件？ 其中“理想”二字在 实际电路的含义？
如何在电路 中区分电源 和负载？
试述电路的功 能？何谓“电 路模型”？
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电路分析导论
理想电路元件
+
R L C – US IS
电阻元件 只具耗能 的电特性
电感元件 只具有储 存磁能的 电特性
电容元件 只具有储 存电能的 电特性
理想电压源 输出电压恒 定，输出电 流由它和负 载共同决定
理想电流源 输出电流恒 定，两端电压 由它和负载共 同决定。
理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性 单一、精确，可定量分析和计算。
P
t
t
UI
国际单位制：U 【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】 电功率反映了电路元器件能量转换的本领。如100W的电灯 表明在1秒钟内该灯可将100J的电能转换成光能和热能；电机 1000W表明它在一秒钟内可将1000J的电能转换成机械能。 用电器上标示的电功率称为额定电功率。通常情况下，用电 器的实际功率并不等于额定电功率，而取决于当时电压、电 流的乘积。当实际功率小于额定功率时，用电器实际功率达 不到额定值，当实际功率大于额定功率时，用电器易损坏。
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电路分析导论
1.1 电路及其模型
1.1.1 电路的作用、组成与模型
• 电路的概念
由实际元器件构成的电流的通路称为电路。
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电路分析导论
电路的组成
• 电路的组成
电源
火线 零 线
..
连接导线和其余 设备为中间环节 负载
电路通常由电源、负载和中间环节三部分组成。
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电路分析导论
电路的功能
I
W UIt 或者 w pdt
0
T
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电路分析导论
线性电阻元件的特点
1、电阻元件上的电压、电流任一瞬间均符合欧姆定律的即 时对应关系。电阻元件的参数R反映了元件本身对电流的 阻碍作用，是常数。 2、双向性：电流无论从电阻元件的哪个方向流入，都同样 消耗电能，其电压、电流总是关联的，所以在连接电阻时 无需注意方向。 3、耗能性：由于电阻元件上的电压、电流在任一瞬间方 向关联，所以它总是耗能的。通过电阻元件的电流越大， 电阻元件的发热越严重，若电流过大，则电阻可烧损。所 以实际电阻器上都标有额定值作为最高限值，使用中不得 超过该值。 1 1 电阻元件的参数也可用电导G表征： G ( S )
• 电路的功能
电力系统中
电路可以实现电能的传输、 分配和转换。
电子技术中
电路可以实现电信号的传递、 存储和处理。
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电路分析导论
电路模型
• 电路模型
S 开关 电 源 连接导线 负 载 R0 I 中间环节
+
RL
+ _
US
U
–
负载
电源 电路模型 实体电路 用抽象的理想电路元件及其组合，近似地代替实际的 器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。
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电路分析导论
利用电路模型研究问题的特点
1、电路模型是用来探讨存在于具有不同特性的、各种 真实电路中共同规律的工具。
2、电路模型主要针对由理想电路元件构成的集总参数
电路，集总参数电路中的元件上所发生的电磁过程都 集中在元件内部进行，任何时刻从元件两端流入和流 出的电流恒等、且元件端电压值确定。因此电磁现象 可以用数学方式来精确地分析和计算。
3、动态性：电感元件上的电压、电流任一瞬间均为微分或 积分的动态关系： di uL L dt 4、记忆性：由于电感元件上的电流任一时刻总是与之前 电压的全部历史有关，所以说电感元件的电流有记忆电压 的作用，故称电感元件为记忆元件。
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电路分析导论
1.2.3 电容元件
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？
B
VC = 10 V
VD = – 5 V
电路分析导论
电位的计算应用举例
• 举例2：下图所示电路，求S打开和闭合时a点电位各为 多少？ 解 S断开时，图中三个电阻为串联
－12V 6kΩ 4kΩ S
I=[12-(-12)] ÷(6+4+20)=0.8mA a
I 20kΩ
＋12V
Va=12-0.8×20=－4V S闭合时，等效电路如下图所示 a
电位V是相对于参考点的电压。 参考点的电位:Vb=0；a点电位：Va=US－IR0=IRL
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电路分析导论
电压与电位
• 二者的定义式
Wa－Wb Uab = q
Wa－W0 Va = q
显然电压与电位定义式的形式相同，因此它们的单 位一样，都是伏特[V]。 • 二者的区别和联系 电压等于两点电位之差： Uab=Va－Vb
W=UIt
40W的灯泡照明25小时 • 日常生活中，用电度表测量电能。当用电器工作时，电度 表转动并且显示电流消耗电能的多少。显然电能的大小不仅 与电压电流的大小有关，还取决于用电时间的长短。
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电路分析导论
电功率
电工技术中，单位时间内电流所作的功称为电功率。电 功率用“P ”表示： W UIt
电wenku.baidu.com元件图符号
i 0 线性电感元件的韦安特性
1 2 wL Li 2
或
1 2 WL LI 2
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电路分析导论
线性电感元件的特点
1、线性电感元件上产生的磁链多少总是与通过它的电流成 正比。即：
Li
2、双向性：电流无论从电感元件的哪个方向流入，都同样 建立磁场产生磁链，故也是一种与端钮接法无关的元件。
电路与电子学基础
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电路分析导论
欢迎学习电路与电子学基础
电路与电子学基础是网络工程、计算机科学技术等专 业的主干技术基础课程。通过本课程的学习可使学生掌 握电路的基本理论、基本分析方法和进行电路实验的基 本技能，为后续专业课程打下必要的基础。
电路与电子学基础理论体系严谨，内容贴近实际，学 生在学习中不仅可学会一种思维方法，而且深入学习能 养成科学的学习作风，从而终生受益。
I=12÷(20+4)=0.5mA Va=0.5×4=2V
I
20kΩ ＋ 12V －
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电路分析导论
功率和能量
• 电流能使电动机转动、电炉发热、电灯发光，说明电流具 有做功的本领。电流做功的多少通常用能量来衡量。 单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电能W为焦耳【J】 若U【kV】；I【A】；t【h】时，电能W为度【kW· h】 1000W的电炉加热1小时 1度电的概念 100W的灯泡照明10小时
元件吸收正功率，说明元件是负载。
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元件
电路分析导论
1.2.1 电阻元件
1.2 电路基本元件
U
R
电阻元件图符号
电阻产品实物图 由电阻的伏安特性曲线可得，电阻元件上的电压、电流 关系为即时对应关系，即： U
I 0 线性电阻元件伏安特性
u iR 或者 R
电阻元件上的电压、电流关系遵循欧姆定律。即元件通过 电流就会发热，消耗的电能为：
1A=103mA=106μA=109nA
• 电流的方向
习惯上规定以正电荷移动的方向为电流的正方向。 电路图上标示的电流方向为参考方向，参考方向是为列 写方程式提供依据的，实际方向根据计算结果来定。
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电路分析导论
电压与电位
a
S
R0
I
+
U
+ _
b US
RL
–
路端电压U。 电压的大小反映 了电场力作功的 本领；电压是产 生电流的根本原 因；其方向规定 由“高”电位端 指向“低”电位 端。
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电路分析导论
仔细理解下面的例题
• 图示电路，若已知元件吸收功率为－20W，电压U为 5V，求电流I。 U I
解
P －20 I= = 5 = －4A U
+
元件
• 图示电路，已知元件中通过的电流为－100A，电压U 为10V，求电功率P。并说明元件性质。 U I +
解 P = UI = 10×(-100) = 1000W
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电路分析导论
1.在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？
2.应用参考方向时，你能说明“正、负”、 减”及“相同、相反”这几对词的不同之处 “加、 吗？ 电路分析中引入参考方向的目的是：为分析和计算 电路提供方便和依据。
应用参考方向时，“正、负”是指在参考方向下， 电压、电流数值前面的正负号，如某电流为“－5A”， 说明其实际方向与参考方向相反，某电压为“＋100V”， 说明该电压实际方向与参考方向一致；“加、减”指 参考方向下电路方程式中各量前面的加、减号；“相 同”是指电压、电流为关联参考方向，“相反”指的 是电压、电流参考方向非关联。
R
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电路分析导论
1.2.2 电感元件
Ψ
L
电感产品实物图 对线性电感元件而言，任一瞬时，其电压和电流的关系为 微分(或积分)的动态关系，即： u L di L dt 显然，只有电感元件上的电流 发生变化时，电感两端才有电压。因此，我们把电感元件称 为动态元件。动态元件可以储能，储存的磁能为：
集总参数 元件有何 特征？
学好本课程，应注意抓好四个主要环节：提前预习、 认真听课、及时复习、独立作业。还要处理好三个基本 关系：听课与笔记、作业与复习、自学与互学。
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电路分析导论
1.1.2 电路分析的基本变量
电流
• 电流的大小
稳恒直流情况下
单位换算
dq i= dt Q I= t
…… （1-1）
学习电路与电子学基础，要求透彻理解其中的诸多重 要概念，掌握其基本定理、定律分析电路的方法，并能 运用它们分析和解决电路中的一些实际问题。
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电路分析导论
目录
第1章 电路分析导论 第2章 电路分析方法和定理 第3章 正弦电路的稳态分析 第4章 非正弦周期电流电路 第5章 电路的动态分析 第6章 双口网络 第7章 半导体器件基础 第8章 基本放大电路 第9章 集成运算放大器基础 第10章 放大电路中的反馈 第11章 集成运放运算和信号处理电路 第12章 信号发生变换电路 第13章 直流稳压电源
电路中某点电位数值上等于该点到参考点的电压。
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电路分析导论
电压、电流的方向问题
• 关联和非关联
a
＋
I
负载 元件
a
＋
I
电源 元件
U －
U －
b 关联参考方向
b 非关联参考方向
实际电源上的电压、电流方向总是非关联的，实际负载上 的电压、电流方向是关联的。因此，假定某元件是电源时， 其电压、电流方向应选取非关联参考方向；假定某元件是负 载时，其电压、电流方向应选取关联参考方向。
a
+US1
d
– US2
Vc = – US2
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电路分析导论
电位的计算应用举例
• 举例1：分别以A、B为参考点计算C和D点的电位及
UCD。
3 C + 10 V – A I 2 D – 5V +
解 以A为参考点时
10 + 5 I= 3+ 2 =3A VC = 3 3 = 9 V VD= 3 2= – 6 V UCD = VC VD = 15 V 以B为参考点时 UCD = VC – VD= 15 V
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电路分析导论
电路中各点电位的计算
电路中某一点的电位是指由这一点到参考点的电压；
a + US1 _ R1 I3 d b R2 c
原则上电路参考点可以任意选取
US2 + 若以d为参考点，则: Va = US1
R1 b R2 R3 c
_
通常可认为参考点的电位为零值 Vb = I3 R3
R3
简 化 电 路
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电路与电子学基础
第1章 电路分析导论
1.1 电路 及其模型
1.4 等效变 换
1.2 电路基 本元件
1.3 基尔 霍夫定律
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电路分析导论
本章的学习目的和要求
本章内容是贯穿全课程的重要理论基础，要求在 学习中给予足够的重视。通过对本章学习，要求理 解理想电路元件和电路模型的概念；进一步熟悉电 压、电流、电功率和能量等基本物理量的概念；深 刻理解和掌握参考方向在电路分析中的作用；初步 理解和掌握基尔霍夫定律的内容及其应用；领会电 路等效的概念和掌握电路等效的基本方法。
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电路分析导论
为什么要在电 路图中预先标出 参考方向？
在电路图上预先标出电压、电流的参考方 向，目的是为解题时列写方程式提供依据。 因为，只有参考方向标定的情况下，方程式 各电量前的正、负号才有意义。
US I
+ –
R
I
R0
设参考方向下US=100V，I=－5A，则说 明电源电压的实际方向与参考方向一致； 电流为负值说明其实际方向与图中所标示的参考方向相反。 参考方向一经设定，在分析和计算过程中不得随意改动。 方程式各量前面的正、负号均应依据参考方向写出，而电量 的真实方向是以计算结果和参考方向二者共同确定的。
3、电路分析基本理论中运用电路模型，其主要任务就
是在寻求实际电路共有的一般规律、探讨各种实际电 路共同遵守的基本规律时带来方便。
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电路分析导论
电路由哪几部分 组成？各部分的 作用是什么？ 何谓理想电路元件？ 其中“理想”二字在 实际电路的含义？
如何在电路 中区分电源 和负载？
试述电路的功 能？何谓“电 路模型”？
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电路分析导论
理想电路元件
+
R L C – US IS
电阻元件 只具耗能 的电特性
电感元件 只具有储 存磁能的 电特性
电容元件 只具有储 存电能的 电特性
理想电压源 输出电压恒 定，输出电 流由它和负 载共同决定
理想电流源 输出电流恒 定，两端电压 由它和负载共 同决定。
理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性 单一、精确，可定量分析和计算。
P
t
t
UI
国际单位制：U 【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】 电功率反映了电路元器件能量转换的本领。如100W的电灯 表明在1秒钟内该灯可将100J的电能转换成光能和热能；电机 1000W表明它在一秒钟内可将1000J的电能转换成机械能。 用电器上标示的电功率称为额定电功率。通常情况下，用电 器的实际功率并不等于额定电功率，而取决于当时电压、电 流的乘积。当实际功率小于额定功率时，用电器实际功率达 不到额定值，当实际功率大于额定功率时，用电器易损坏。
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电路分析导论
1.1 电路及其模型
1.1.1 电路的作用、组成与模型
• 电路的概念
由实际元器件构成的电流的通路称为电路。
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电路分析导论
电路的组成
• 电路的组成
电源
火线 零 线
..
连接导线和其余 设备为中间环节 负载
电路通常由电源、负载和中间环节三部分组成。
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电路分析导论
电路的功能
I
W UIt 或者 w pdt
0
T
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电路分析导论
线性电阻元件的特点
1、电阻元件上的电压、电流任一瞬间均符合欧姆定律的即 时对应关系。电阻元件的参数R反映了元件本身对电流的 阻碍作用，是常数。 2、双向性：电流无论从电阻元件的哪个方向流入，都同样 消耗电能，其电压、电流总是关联的，所以在连接电阻时 无需注意方向。 3、耗能性：由于电阻元件上的电压、电流在任一瞬间方 向关联，所以它总是耗能的。通过电阻元件的电流越大， 电阻元件的发热越严重，若电流过大，则电阻可烧损。所 以实际电阻器上都标有额定值作为最高限值，使用中不得 超过该值。 1 1 电阻元件的参数也可用电导G表征： G ( S )
• 电路的功能
电力系统中
电路可以实现电能的传输、 分配和转换。
电子技术中
电路可以实现电信号的传递、 存储和处理。
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电路分析导论
电路模型
• 电路模型
S 开关 电 源 连接导线 负 载 R0 I 中间环节
+
RL
+ _
US
U
–
负载
电源 电路模型 实体电路 用抽象的理想电路元件及其组合，近似地代替实际的 器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。
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电路分析导论
利用电路模型研究问题的特点
1、电路模型是用来探讨存在于具有不同特性的、各种 真实电路中共同规律的工具。
2、电路模型主要针对由理想电路元件构成的集总参数
电路，集总参数电路中的元件上所发生的电磁过程都 集中在元件内部进行，任何时刻从元件两端流入和流 出的电流恒等、且元件端电压值确定。因此电磁现象 可以用数学方式来精确地分析和计算。
3、动态性：电感元件上的电压、电流任一瞬间均为微分或 积分的动态关系： di uL L dt 4、记忆性：由于电感元件上的电流任一时刻总是与之前 电压的全部历史有关，所以说电感元件的电流有记忆电压 的作用，故称电感元件为记忆元件。
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电路分析导论
1.2.3 电容元件
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？
B
VC = 10 V
VD = – 5 V
电路分析导论
电位的计算应用举例
• 举例2：下图所示电路，求S打开和闭合时a点电位各为 多少？ 解 S断开时，图中三个电阻为串联
－12V 6kΩ 4kΩ S
I=[12-(-12)] ÷(6+4+20)=0.8mA a
I 20kΩ
＋12V
Va=12-0.8×20=－4V S闭合时，等效电路如下图所示 a
电位V是相对于参考点的电压。 参考点的电位:Vb=0；a点电位：Va=US－IR0=IRL
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电路分析导论
电压与电位
• 二者的定义式
Wa－Wb Uab = q
Wa－W0 Va = q
显然电压与电位定义式的形式相同，因此它们的单 位一样，都是伏特[V]。 • 二者的区别和联系 电压等于两点电位之差： Uab=Va－Vb
W=UIt
40W的灯泡照明25小时 • 日常生活中，用电度表测量电能。当用电器工作时，电度 表转动并且显示电流消耗电能的多少。显然电能的大小不仅 与电压电流的大小有关，还取决于用电时间的长短。
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电路分析导论
电功率
电工技术中，单位时间内电流所作的功称为电功率。电 功率用“P ”表示： W UIt
电wenku.baidu.com元件图符号
i 0 线性电感元件的韦安特性
1 2 wL Li 2
或
1 2 WL LI 2
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电路分析导论
线性电感元件的特点
1、线性电感元件上产生的磁链多少总是与通过它的电流成 正比。即：
Li
2、双向性：电流无论从电感元件的哪个方向流入，都同样 建立磁场产生磁链，故也是一种与端钮接法无关的元件。
电路与电子学基础
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电路分析导论
欢迎学习电路与电子学基础
电路与电子学基础是网络工程、计算机科学技术等专 业的主干技术基础课程。通过本课程的学习可使学生掌 握电路的基本理论、基本分析方法和进行电路实验的基 本技能，为后续专业课程打下必要的基础。
电路与电子学基础理论体系严谨，内容贴近实际，学 生在学习中不仅可学会一种思维方法，而且深入学习能 养成科学的学习作风，从而终生受益。