吉林大学电工电子技术课件(很详细的)_图文

L
di dt
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* 若i = I ，uL=0 电感对直流相当于短路
⑷ 能量
P=ui = Li
>0
di dt
则 P > 0 吸收能量
电能
磁场能
<0 则 P < 0 放出能 量
*
它是一种储能元件
磁场能 不消耗能量
电能
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WL=∫
t
P dt
0
=∫ t L i 0
di dt
dt
WL=
1 2
Li2
能量是逐渐积累 不能突变 ∴电感中的电流不能突变
UI
＝6元00件W3、4、5 ——负载
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第三节 理想电路元件
一、无源理想元件 二、有源理想元件
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一、 无源理想元件
1. 电阻元 件
i
⑴ 电压与电流关系
u=iR 满足欧姆定律
R=u / i
u
R 若R为常数称为线性电阻
若R随u，i的变化而变化称为非
线性电阻
只有线性电阻才满足欧姆定律
⑵ 功率
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p=ui= i2 R=u2
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一、电位
电路中某点的电位等于该点到参考点之间的 电压，参考点就是零电位点。
a
2Ω
＋
5V e－ ＋
－ 4V
d
3Ω
b Ue=0 I=9/9A=1A
Ua=5V
4Ω Ub=5V－2V=3V
Uc=5V－6V= － 1V
c
Ud=－4V Uab=2V
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US1 － US2 ＝ I1 R1 －I2 R2
规定
与绕向一致的电 压 和电流取正， 反之取负。
在电路中任意回路 绕行方向上电动势 的代数和等于电阻 上电压降的代数和
∑US ＝ ∑IR
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推广: 适用于开口电路
U开=ΣU
说明:上述两定律适用于任何变化的电压和电流。
例1. 已知E1=7V，E2=16V，E3=14V，R1=16Ω R2=3Ω，R3=9Ω。求：K打开时，Uab=？ K闭合时，I3=？ 解：
用i 表示
大小和方向都不随时间改变的叫直流 用I 表示
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2. 单位： 1安培（A）=1000毫安(mA) 1毫安(mA)=1000微安(μA)
3. 实际方向： 规定正电荷运动的方向。
4. 参考方向 ：在分析和计算电路时往往任意选 定某一方向作为电流的正方向，也称参考方向。
5.电流参考方向的表示方法:
· 5A
3A
·
6A 3Ω 1A 4Ω 2A
· －8A
二、基尔霍夫电压定律(KVL)
在任一瞬间，沿任一闭合回路绕行一周，
各部分电压降的代数和等于零，即
∑U＝０。与绕向一致的电压取正，反之取负。
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I1 ＋ －US1
R1 U1
a
I2
＋
US2 －
U2 R2
U1－US1＋US2－U2 = 0 I1 R1－US1＋US2－I2 R2＝0
Ii
I0
ri
r0
βIi
电压控制的电压源
ui ri
＋
－μui u0 r0
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第四节 基尔霍夫定律
一、基尔霍夫电流定律（KCL) 二、基尔霍夫电压定律 （KVL)
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ABl支..几图图路中中个: 电有有概路64念个个中节节的点点每一分支b叫做支路。一a个支路通
C. 图中过有同6条一支个路电流。
D节. 图点中: 由有三8条条支或路三条以上的支+ 路e 相连接的点叫f
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第一章 电路的基本概念和基本定律
第一节 电路和电路模型 第二节 电路的基本物理量及其参考方向 第三节 理想电路元件 第四节 基尔霍夫定律 第五节 电路中的电位及其计算
第一节 电路和电路模型
一、电路 二、电路模型
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一、电 路
1.定义: 电路是由某些电气元件按一定方 式连接起来的总体，它提供了电 流流通的路径。
此时电压源吸收功率(负载)
功率平衡：Σ P吸= Σ P发
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3. 受控源
在电路中起电源作用，但其大小和方向受 电路中其它支路的电流或电压控制，这种电源 称为受控源。
＋
＋
－ μu1 － r i1
g u1
βi1
VCVS CCVS VCCS CCCS 常见的受控电流源和电压源，如下图
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电流控制的电流源
I
b
U
当某元件的电压电流非关 a
I
b
联参考方向时
有 p=－ui
U
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* 若求出的P > 0，说明元件在吸收功率，一
定是负载， 求出的P < 0，说明元件在发出功率，一定 是电源。
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例、图中五个元件代表电源或负载。参考方向如
图所示。已知：I1=－4A、I2=6A、U1=140V 、U2=－90V、U3=60V、U4=－80V、U5=30V 。 （1）试标出各电流和电压的实际方向；
二、电路模型
1.定义：电路模型就是将实际电路中的各种 元件按其主要物理性质分别用一些 理想电路元件来表示所构成的电路 图。
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2. 常见的理想电路元件
电阻
电感
电容
电压源
电流源
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电源
3. 手电筒的电路模型
中间环节 负载
S US
R R0
电路模型只反映实际电路的作用及其相互 的连接方式，不反映实际电路的内部结构、几 何形状及相互位置。
ab K E3
E1 R1 R2 R3 I3
2、K1、闭K合打，开U，abI=30=0
－E1+E∴3－UER23=+0I3R3= 0 E2 I3=－(EE11－+UE3ab++E32－) ／E2R=3
0=9／9=1A Uab=7－14+16=返9V回
第五节 电路中的电位及其计算
一、电位 二、电源的习惯画法
a
b
a
b
I
Iab
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* 参考方向与实际方向的关系 在规定的参考方向下，若计算结果
I>0 I<0
参考方向与实际方向一致 参考方向与实际方向相反
二、电压及其参考方向
1.定义： 电场力把单位正电荷从a点移到b点所 作的功定义为a、b两点间的电压。
u=dw/dq
交流电压用u表示,直流电压用U表示
2. 单位 : 1千伏特(kV)=1000伏(V)
* WL 与 i 2 成正比，与 u 无关，
当u＝0 WL 仍可能存在
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3. 电容元件
⑴电容
i
u
C
q = Cu q (库仑)
C(法拉F) = u (伏)
1F = 106μF 1μF = 106pF C为常数---线性电容 C不是常数---非线性电容
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⑵ 电压与电流关系
i=
dq dt
=
C
duC dt
参考方向与实际方向一
U<0
参考方向与实际方向相
反
三、关联参考方向
若电流和电压的参考方向取得相同，称为 关联参考方向，否则称为非关联参考方向。
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四、电能和电功率
1.电能
2.电功率
1） 定义: 单位时间内电能所作的功称为电功率 ,
简称功率.
p = ui
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当某元件的电压电流关联 a 参考方向时
有 p=ui
若 uC＝UC 则 i＝0
* 电容元件对直流相当于开路
⑶能量
>0 则P>0 吸收功率
P
=
uC
i
=C
uC
duC dt
电容充电
<0
则P<0 发出功率 电容放电
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电容是一种储能元件,不消耗电能
W电C路=∫ 中0t 能P量dt转换= 过12程C uC2
电阻 耗能元件
能量不能电突变 ∴电容两端的电压不能突变
电感
*
源
WC与U
2成正电比容，与i无储关能元，件
当i =0时， WC 仍可能存在。
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常用电阻 常用电感
常用电容
二、 有源理想元件
1. 电压源
⑴ 理想电压源(恒压源)
I
特点: (1)输出电压恒定U= US,
(2)输出电流取决于外
电路。
US
U
(3)内阻 R0=0
伏安特性： U US
I
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⑵ 实际电压源
2.组成: 电路主要由电源、负载和中间环 节三部分组成。
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例如：手电筒电路
电源：
中间环节
其它形式的能量
（信号 ）
电能
（电信号）
负载：
电源
负 载
电能（电信号）
其它形式的
能量（信号 ）
* 一般不希望中间环节产生能量或 信号的转换
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3.作用： （1）实现能量的传输、分配和转换. （2）实现信号的传递与处理。 （3）信息的存储。
对电路中的任一节点，在任一瞬间，该节点
上电流代数和等于零。 ∑I＝０
如图 I1 ＋ I2 －I3 ＝０
规定流入节点的电流取正,流出节点的电流取负。
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推广：适用于封闭面
IB
IC
IB ＋IC＝ IE
满足三极管电流分配关系
IE
IA
A
IAB
IB
B
IA ＋ IB ＋IC＝ 0
IC
IBC
ICA
C
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例：标出图中未知电流大小。
E. 图中有做3节个点回。路
F回. 图路中:电有路7中个的回任路一闭合c路径叫做回路d。
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一、基尔霍夫电流定律(KCL)
对于电路中的任
I1 a I2
一节点，在任一瞬间 流入节点的电流之和
＋ E1－
I3
＋ －E2
一定等于流出该节点 R1
R3
R2
的电流之和。(第一
b
定律) ∑Ii＝ ∑IO
如图： I1 ＋ I2＝ I3
I
IS
R0
U
I= IS－ U／R0
U
I
伏安特性 I
IS
U/ R0 U
返回
例1、电路如图，求理想电压源和理想电流源的功
率。 R
＋ －
1Ω
US 1V
IS 1A
解: 该电路为串联电路 各元件的电流均为IS. U
PUS = US·IS=1W
PR = IS2 ·R = 1W
PIS = －(PUS +PR) = －2W
* P总是大于/0R即 P≥ 0 电阻是耗能元件。
(一般电阻上电压与电流取关联参考方向。)
2. 电感元件
⑴
电感 i
φ
i
ue
u
e
L
返回
Ψ=Li L=Ψ／i
L单位是亨利(H)
L为常数称为线性电感 L不是常数称为非线性电感
⑵ 自感电动势
eL=
dΨ dt =
L di dt
⑶ 电压与电流的关系
uL =－eL =
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1伏(V)＝1000毫伏(mV) 1毫伏(mV)＝1000微伏(μV)
3.实际方向： 高电位指向低电位。
4.参考方向 ：任意选定某一方向作为电压的正 方向，也称参考方向。
5.电压参考方向的表示方法:
a
b
a
b
U
a
Uab
b 返回
* 参考方向与实际方向的关系
在规定的参考方向下，若计算结果
U>0 致
（2）判断哪些元件是电源，哪些是负载；（
3）计4 算各元件5功PPP率124=＝ ＝。－－801电 载9V400×流VV4×、×A64＝电AA＝3＝压2－0－同W55相4600—WW—负
1
3
PP18532＝ ＝0)W3(5元0电 源6V0件×流+61、A、5＝4电201－压—803—反W2相0电－—源—电
I
U = US － I R0
I
U
伏安特性:
US
U
U
R0
US
I R0
I
当R0 << R时，R0≈0, U= US
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2. 电流源
⑴ 理想电流源(恒流源)
特点: (1) 输出电流恒定I= IS,
I
与端电压无关。
(2) 输出端电压取决于外
IS
电路。
U
(3) 内阻 R0=∞
伏安特性: I
IS
U
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⑵ 实际电流源
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第二节 电路的基本物理量 及其参考方向
一、电流及其参考方向 二、电压及其参考方向 三、关联参考方向 四、电能和电功率
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一、电流及其参考方向
1. 定义： 在电场的作用下，电荷有规则的定向 移动形成电流，我们把单位时间内通 过导体横截面积的电荷量定义为电流
强度。 i = dq/dt
大小和方向都随时间改变的叫交流