第一章直流电路
电工电子技术 第一章直流电路 第七节戴维宁定理
5
E
B
1A
U U 9V
S
ABO
R 57 0
R0 57 +
US _ 9V
33
Ｕ
三、戴维宁定理中等效电阻的求解方法
求简单二端网络的等效内阻时，用串、并联 的方法即可求出。如前例：
A
R1 C
R2 D R0
R3
R4
B
R R // R R // R
0
1
2
3
4
求某些二端网络的等效内阻时，用串、并联的方 法则不行。如下图：
二、戴维南定理应用举例
例1 R1
R2
I5
R5
等效电路
R3
R4
E
+_
R1 +
R2 _
I5
E
R5
已知：R1=20 、 R2=30 R3
R4
R3=30 、 R4=20
E=10V
求：当 R5=10 时，I5=?
有源二端 网络
第一步：求开端电压US
A
R1
R2
C +_ D
US
E
R3
R4
B
U U U
S
AD
R1 C
R3
A R2
R0 D
R4 B
串/并联方法?
R0
不能用简单 串/并联 方法 求解， 怎么办？
方法（1）: 开路、短路法
有源 网络
有源
Uabo
网络
IS
求 开端电压 Uabo 与 短路电流 IS
等效 内阻
R 0
U abo
I
S
R + -E
R Uabo=E + E
第一章 直流电路
图示电路 （1）电路的支路 数b=3，支路电流 有i1 、i2、 i3三个。 （2）节点数n=2， 可列出2－1=1个独 立的KCL方程。 节点a
i1
R1 + us1 － Ⅰ
a
i2 i3
R3 Ⅱ R2 + us2 －
b
i1 i 2 i 3 0
（3）独立的KVL方程数为3－(2－1)=2个。 i1 R 1 i 3 R 3 u s 1 回路I 回路Ⅱ
• • 当电阻元件的电压和电流取非关联参考方向时，
欧姆定律表达为 • u=-R· 或i=-u/R i
•
电导：电阻元件的参数除电阻R外，还有 另一个参数，其数值为电阻的倒数，称为电导 G，单位为西门子(S)，即
• G=1/R
线性电阻的伏安特性
1.3 电阻的串、并联
图1-17为两个电阻R1 、R2并联，总电 流是i，每个电阻分得的分别为i1和i2：
对直流：I=Q/t
i dq dt ( 对变动电流，瞬时电流 的表达式 )
大写 I 表示直流电流,小写 i 表示电流的一般符号
正电荷运动方向规定为电流的实际方向。 电流的方向用一个箭头表示。 任意假设的电流方向称为电流的参考方向。
参考方向 a 实际方向 (a) i> 0
i
b a
参考方向
i
b
实际方向 (b ) i< 0
如果求出的电流值为正，说明参考方向 与实际方向一致，否则说明参考方向与实际 方向相反。
2. 电压、电位和电动势
电路中a、b点两点间的电压定义为单位正电荷由a点移 至b点电场力所做的功。
u ab
dW ab dq
电路中某点的电位定义为单位正电荷由该点移至参考点 电场力所做的功。 电路中a、b点两点间的电压等于a、b两点的电位差。
第一章直流电路 基尔霍夫电流定律
方法：
I1
I2 I4
1、先确定各支路电流方向。
2、列写KCL方程。
3、有N个节点，可列出N个方程。
I3
由基尔霍夫第一定律可知
I1 - I2 + I3 - I4 0
代入已知值
2 - (-3) + (-2) - I4 0
可得： I4 3A
难点:式中括号外正负号是由基尔霍夫第一定律根据电流的参考方向确定的， 括号内数字前的负号则是表示实际电流方向和参考方向相反。
例2 电路如下图所示，求电流 I3。
I1
I3
A
R3
B
R1 U s1
I2
R2
I4
R4
Us2
I5
R5
对A节点 I1 - I 2 - I3 0
因为
I1 I2
所以
I3 0
同理，对B节点： I 4 - I5 + I3 0
因为 I4 I5
也得
I3 0
由此可知，没有构成闭合回路的单支路电流为零
变形得： I1+I3+(-I2)+(-I4)+(-I5)=0
I1
I5
I2
a
I3
I4
如果规定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负，则可 得出下面的结论：
∑I=0
∑(路的任一节电上，电流的代数和永远等于零。
例1 如图所示电桥电路，已知I1 = 2A，I2 = -3A， I3 =- 2 A， 试求电流I4。
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LOGO 基尔霍夫电流定律
目录
CONTENTS
01
定律内容
02
定律表达式
03
例题
相关标题文字
第1章 直流电路(电工学C)
理想电压源
本身功耗忽略不计， 只起产生电能的作用
理想电流源
理想电源元件的两种工作状态
进入理想无源元件
《电工学B》
第1章 直流电路
一、理想有源元件
1.理想电压源（恒压源）
I
+
+
US -
U=定值
-
图形符号
U
US
O
I
伏安特性
特点
（1）Ｕ恒定 （2）I=?
空载I=0 有载:I=U/R 短路I =∞
《电工学B》
第1章 直流电路
基尔霍夫电流定律的推广应用
＋UCC
RB
RC
B C IC
IB
E
IE
IC+ IB - IE＝0
可将KCL推广到 电路中任何一个 假定的闭合面。
——广义结点
I
5
6V+_ 1
2
I=0
I =? +_12V 1 5
《电工学B》
第1章 直流电路
例 1 图示的部分电路中，已知 I1＝3 A，I4＝－5 A， I5＝8 A，试求I2、I3和I6。
若从某点出发绕回路一周回到原点，电位的变
化等于零。 在电路的任何一个回路中，沿同一方向环行，
同一瞬间电位升等于电位降。
《电工学B》
第1章 直流电路
选择环行方向
+
+
电位升 = 电位降 US1 + U2 = US2 + U1
US1__ U1 R1
__US2 R2 U2
R3
+
US1 + U2 －US2 － U1 ＝ 0 I1
U_L
功率平衡：PE , PS , PL
电工学第一章直流电路
（三）电路的短路 开关SA接“3” 号位置，电路中的 短路电流： I短 E r U外 E I短r 0
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（四）电路在三种状态下各物理量的关系
电路 状态
电流
电压 电源消耗功率 负载功率
断路 I 0
U E
PE 0
（一）部分电路欧姆定律 （二）全电路欧姆定律
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（一）部分电路欧姆定律 1.部分电路欧姆定律的内容 在不包含电源的电路中，流过导体的电流与这段导体
两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，即 I=U/R 。
式中 I—导体中的电流，A； U —导体两端 的电压，V； R—导体的电阻，Ω。
1.串联电路中流过每个电阻的电流都相等，即：
I I1 I2 In
2.串联电路两端总电压等于各电阻两端分电压之和，即：
U U1 U2 Un
3.串联电路等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻值之
和，即：
R R1 R2 Rn
注：（1）如果电路中串联的 n 个电阻值相等（均为 R0），
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（二）电阻率 概念：长度为1m、截面为1mm2的导体，在一定温度下 的电阻值，用符号ρ表示。其单位为Ω·m（欧米）。 纯金属的电阻率很小，绝缘体的电阻率很大。银是最 好的导体，但价格昂贵而很少采用，目前电气设备中常采 用导电性能良好的铜、铝作导线。
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的电压表，它的内阻 R0 为 40kΩ 。用它测量电压时，允 许流过的最大电流是多少？
解：
I
U R0
300 40 103
第一章 直流电路
第二节 电阻
第一章 直流电路 3．电阻的参数标注方法 （3）色标法 色标电阻（色环电阻）器用四环、五环标法。电阻的色标位置和倍 率关系为颜色、有效数字、允许偏差（%）。其含义见表1-3所示。四色环电阻器 的前两个色环表示标称值二位有效数字，第三个色环表示倍率（10n）,第四个色环 表示误差。五色环电阻器的前三个色环表示标称值（三位有效数字）。五色环电阻 器的前三个色环表示标称值（三位有效数字）。
V
-
（a）电压测量实物接线
（b)电压测量原理电路图 图1-8 直流电流的测量
第一节 电路及其基本物理量
第一章 直流电路 3.电动势 电路中因其他形式的能量转换为电能所形成的电位差，叫做电动势。 用字母E 表示，单位是伏特。 电动势的方向规定在电源内部负极指向电源正极，即电位升高的方 向。 电源之所以能够持续不断地向电路提供电流，也是由于电源内部存 在电动势的缘故。电动势反映了电源内部能够将非电能转换为电能的 本领，代表了电场力将电源内部的正电荷从电源负极移到电源正极所 做的功，是电能累积的过程。而电压则是电场力将单位正电荷从高电 位移到低电位所做的功，是电能消耗的过程。
第一节 电路及其基本物理量
第一章 直流电路
二、电路图
电路图是人们为了研究和工程的需要，用约定的符号绘制的一种 表示电路结构的图形。
表1-1 部分电工图形符号
第一节 电路及其基本物理量
第一章 直流电路
三、电流
1．电流的形成
一切电的现象都起源于电荷的存在或电荷的运动。 电荷的有规则移动即形成电流。形成电流的形式多 种多样，例如，在金属导体中的电流是自由电子部 分脱离原子核的束缚；在电解液中，电流是正负离 子在溶液中定向自由运动形成的；在半导体中，自 由电子和空穴的有规则运动形成了电流。
第一章 直流电路
开路
U端 E
I 0
短路
R总
3.短路：
电流不经负载而经导线形成回路的状态。 特点： U 端 E Ir 0
I
E r
R总 r
短路电流很大，需加短路保护装置。
【例1－1】设内阻r = 0.2Ω，电阻R = 9.8Ω，电源电动势E = 2V，不计电压表和电流表对电路的影响，求开关在不同 位置时，电压表和电流表的读数各为多少？
（1）表示： 实线箭头加字母表示: 双下标表示：Iab表示电流由a流向b
i
（2）选择：原则上任意选，但若已知实际方向，则选择 参考方向尽量与实际方向一致。
（3）参考方向与实际方向的关系：同正异负。
同正异负：相同时参考方向下的字母为正数（+） 相异时参考方向下的字母为负数（-）
例 图示电路中，I1、I2分别等于多少？
5V
I1 5Ω 解：可以判断出电路中电流的实际 方向为逆时针方向。 I2 电流参考方向I1与实际方向相 反，I2与实际方向相同。
I1 5 5 1A
∴
I2
5 5
1A
8．电流测量注意事项
电流测量注意事项
万用表直流挡测电流
三、电压、电位和电动势 （一）电压
1. 分 类
水压和水流
R1=4Ω，要使R2获得最大功率，R2应为多大？这时R2获得的
功率是多少？
解题过程
§1－5 电阻的串联和并联
一、电阻的串联
串联(+)： 电阻首尾顺序相连 中间无分支 选择电流、电压参考方向如图 U
U11 U
I R1 I1
U U2 2
R2 I2
U U33
R3 I3
第1章直流电路
U I= f (U)
O
I
图1.7
图 1- 7线性电阻的伏安特性
由此可见， 线性电阻遵守欧姆定律。 电阻其电阻值随电压和电流的变化而变化， 其电压与 电流的比值不是常数，这类电阻称之为非线性电阻。 例如, 半导体二极管的正向电阻就是非线性的，它的伏安特性如图
R1U R2U R3U U1 ,U 2 ,U 3 . R R R
在实际中， 利用串联分压的原理， 可以扩大电压表的 量程，还可以制成电阻分压器。
例 1．1 现有一表头， 满刻度电流IQ= 50μA， 表头 的电阻RG=3kΩ，若要改装成量程为10V的电压表，如图 1 10 所示，试问应串联一个多大的电阻？ 解 当表头满刻度时，它的端电压为UG=50×106×3×103 = 0.15V。设量程扩大到10V时所需串联的电阻为 R，则R上分得的电压为 UR=10－0.15 = 9.85V，故
1 电路的组成
电路是由各种电气器件按一定方式用导线连接组成的总
体，它提供了电流通过的闭合路径。这些电气器件包括电源、
开关、负载等。 电源是把其它形式的能量转换为电能的装置，例如，发 电机将机械能转换为电能。负载是取用电能的装置，它把电 能转换为其它形式的能量。例如，电动机将电能转换为机械
能，电热炉将电能转换为热能，电灯将电能转换为光能。
成的放大电路，输出的便是放大了的电信号，从而实现了 放大功能；电视机可将接收到的信号，经过处理，转换成 图像和声音。
二 电路的基本物理量 1. 电流
电流是由电荷的定向移动而形成的。当金属导体处于
第1章直流电路
1.1 电路模型
1.1.1 电路 1、概念：
a、电流的通路
b、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。 2、作用：(1)实现电能的传输、分配和转换；(2)其次 能实现信号的传递和处理。
(3)求图示电路的开口电压Uab
解：先把图1.8.5改画成图1.8.6，求电流I。
在回路1中，有 解得 6I＝12－6 I＝1A
根据基尔霍夫电压定律，在回路2中， 得 Uac＋Ucb－Uab＝0
即 解得 －2＋12－3×1－Uab＝0 Uab＝7 V
从上面的例子可看出，基尔霍夫电 压定律不但适用于闭合回路，对开口回 路同样适用，但需在开口处假设电压 （例中Uab ）。在列电压方程时，要注意 开口处电压方向。
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
2、 试判断图1.4.4(a)、(b)中元件是发出功率还是吸收功率。 解： (a) P＝UI＞0，元件吸收功率 (b)P＝UI＝－10 W＜0，元件 发出功率。
1.5 电阻元件
电阻两端的电压与流过电阻的电流，根据欧姆定律得：
第1章 直流电路
1.1 电路模型
1.2 电路的基本物理量 1.3 电流、电压的参考方向 1.4 功率 1.5 电阻元件 1.6 电感元件、电容元件 1.7 电压源、电流源及其等效变换 1.8 基尔霍夫定律 1.9 支路电流法
电工电子技术 第一章 直流电路
电源电动势 = 外电路的等效电阻 × 电流 即
U I (R Rs )
1.4 电阻串并联
1.4.1 电阻串联
把n个电阻一个接一个地串接起来，就成为串联电路。
U1
U2
R1
U
R2 I
...
Un
Rn
计算公式： R R1 R2 Rn
若 R1 R2 的阻Rn值相等则:
U R IR
U U s IRs
Ps U s I
P UI
P I 2 R
P Ps P
1.5.2 开路状态
将开关K打开，这时电路为开路状态。
1.5.3 短路状态
此时，外电路的电阻可视为零，又由于电源内阻 很Rs 小，根据欧姆定律，可知电路中的电流 为I很大。
1.5.4 电气设备的额定值
0 i2 R2 i3 R3 i6 R6
（4）将六个独立方程联立求解，得各支路电流的值。 联立①结果为：
0 i1 i2 i6
①
0 i2 i3 i4
②
0 i3 i5 i6
③
10 i1 2i2 4i4
④
12 3i3 4i4 5i5
⑤
0 2i2 3i3 6i6
⑥
1.8电压源、电流源及其等效变换
在电路中，各种电气设备和电路元件都有额定值， 只有按额定值使用，即额定工作状态，电气设备和电 路元件的运行才能安全可靠，经常合理，使用寿命才 会长，如下图为三相异步电动机铭牌。
1.6 基尔霍夫定律
遇到一些复杂的电路问题，如下图中的电桥电路时， 运用基本的串并联方法解决起来就非常困难了。
R1
R2
R3
如
i1
i3
i2
i1 i2 i3
第1章直流电路
恒压源与恒流源特性比较
恒压源 恒流源 I Uab = U （常数） Is a Uab b
不 变 量
I + _ U
a
Uab b
I = Is （常数）
Uab的大小、方向均为恒定，
外电路负载对 Uab 无影响。
I 的大小、方向均为恒定， 外电路负载对 I 无影响。 端电压Uab 可变 ----Uab 的大小、方向 均由外电路决定
实际 若 I = 5A， 则实际电流从 a 流向 b； 实际
若 I = –5A， 则实际电流从 b 流向 a 。
+ U –
a R
若 U = 5V，
则电压的实际方向从 a 指向 b；(箭标) 若 U= –5V，则电压的实际方向从 b 指向 a 。
注意
如果不特别指出，书中电路图上所标明的电流和电 压方向都为参考方向。在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负之分。
变 化 量
输出电流 I 可变 ----I 的大小、方向均 由外电路决定
三、伏安特性曲线
实际电压源
+ R0
I
实际电流源
I
+
E
Байду номын сангаас
U
-
Is
+
R0
U
-
Ｉ＝ＩS－Ｕ／Ｒ０ I IS
Ｕ＝Ｅ－ＩＲ０ U E
0
I
0
U
四、实际电压源与电流源的等效变换
I + E – R0 电压源 + U – I U + R0 U –
1.5 理想元件（电路模型）
为了便于对实际电路进行分析和数学描述，需将 实际电路元件用能够代表其主要电磁特性的理想元件 (ideal element)或它们的组合来表示，从而构成与实 际电路相对应的电路模型。 反映具有单一电磁性质的实际器件的模型称为理 想元件，包括理想的无源元件（电阻、电感、电 容）、有源元件（电源元件）等。
直流电路基础知识
第一章直流电路基础知识§ 1—1库仑定律本节要求：了解电荷的种类及电荷之间的相互作用力掌握库仑定律。
一、电荷之间的相互作用力当物体受到摩擦等作用时，物体就带了电，或者说带了电荷。
自然界中存在着两种电荷，即正电荷和负电荷。
电荷之间存在相互作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。
二、电荷量电荷的多少叫电荷量，用字母Q表示。
在国际单位制中，电荷量的单位名称是库仑，用字母C表示。
三、库仑定律静止的点电荷间的相互作用力所遵循的库仑定律：在真空中两个点电荷q i、q2 间的作用力F的大小跟它们所带电荷量的乘积q i q2成正比，跟它们之间距离r的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
库仑定律公式为qg2q i、q2――点电荷电荷量，单位是库［仑］,符号为C; r 两个点电荷间的距离，单位是米，符号为m；k——静电恒量，k=9X109 N • m2/C2;F――静电力，单位是牛［顿］,符号为N。
静止的点电荷之间的这种作用力叫静电力或库仑力。
只有当带电体的几何线度(直径)远远小于带电体间的距离时，带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。
注意下面两个问题：(1) 只适用于计算两个点电荷间的相互作用力。
(2) 求点电荷间相互作用力时，不用把表示正、负电荷的“+”、“一”符号代人公式中，计算过程中可用绝对值计算，其结果可根据电荷的正、负确定作用力为引力或斥力以及作用力的方向。
例题两个点电荷电荷量q i= —4X10 6C, q2=—1.2X10 6C,在真空中的距离r= 0.4m,求两个点电荷间作用力的大小及方向。
解：根据库仑定律109 ^0 10卫=0.27Nr20.42作用力的方向在两个点电荷的连线上。
因为同带负电荷，所以作用力为斥力。
作业P2 1。
填空题1、22。
计算题1、2§ 1—2 电场和电场强度本节要求：理解电场的特性。
掌握电场强度与电力线的特性。
直流电路电子教案
直流电路电子教案第一章：直流电路基础1.1 直流电路的概念介绍直流电路的定义和特点解释电路的基本组成元素（电源、导线、开关、电阻等）1.2 电路元件介绍电路元件的分类和功能解释电源、导线、开关、电阻等元件的作用1.3 电路图的表示方法解释电路图的符号和表示方法学习如何阅读和绘制简单的直流电路图第二章：电压和电流2.1 电压的概念介绍电压的定义和作用解释电压的单位（伏特）和测量方法2.2 电流的概念介绍电流的定义和作用解释电流的单位（安培）和测量方法2.3 电压和电流的关系解释欧姆定律（V=IR）学习如何计算直流电路中的电压和电流第三章：电阻3.1 电阻的概念介绍电阻的定义和作用解释电阻的单位（欧姆）和测量方法3.2 电阻的计算学习如何计算电阻的串联和并联解释电阻的功率计算方法（P=VI）3.3 电阻的应用介绍电阻在日常生活中的应用实例学习如何选择合适的电阻值第四章：电路的控制和保护4.1 开关的控制作用介绍开关的功能和控制原理学习如何使用开关控制直流电路的通断4.2 保护元件的作用介绍保险丝、熔断器等保护元件的作用学习如何选择和使用保护元件4.3 电路的保护和故障排除学习如何检测和排除电路故障介绍电路保护和维护的基本方法第五章：直流电路的实际应用5.1 直流电源的应用介绍直流电源的特点和应用实例学习如何选择和使用直流电源5.2 照明电路的设计学习照明电路的基本组成部分介绍照明电路的设计和安装方法5.3 电子设备中的直流电路介绍电子设备中直流电路的特点和应用实例学习如何分析和管理电子设备中的直流电路第六章：测量和测试6.1 测量工具的使用介绍常用的测量工具（如万用表、电表、示波器等）学习如何使用测量工具进行电压、电流、电阻等参数的测量6.2 测试电路的方法学习如何测试电路的通断、正负极性、电压、电流等掌握测试电路时的安全注意事项6.3 电路的调试和优化学习如何对电路进行调试和优化介绍常用的调试方法和技巧第七章：并联电路7.1 并联电路的概念介绍并联电路的定义和特点解释并联电路中的电压和电流关系7.2 并联电路的计算学习如何计算并联电路中的电压和电流掌握并联电路的电阻计算方法7.3 并联电路的应用介绍并联电路在日常生活中的应用实例学习如何设计和搭建并联电路第八章：串联电路8.1 串联电路的概念介绍串联电路的定义和特点解释串联电路中的电压和电流关系8.2 串联电路的计算学习如何计算串联电路中的电压和电流掌握串联电路的电阻计算方法8.3 串联电路的应用介绍串联电路在日常生活中的应用实例学习如何设计和搭建串联电路第九章：直流稳压电源9.1 稳压电源的概念介绍稳压电源的定义和作用解释稳压电源的原理和分类9.2 稳压电源的计算学习如何计算稳压电源的输出电压和电流掌握稳压电源的选择和应用方法9.3 稳压电源的应用介绍稳压电源在日常生活中的应用实例学习如何选择和使用稳压电源第十章：电路仿真与实验10.1 电路仿真软件的使用介绍电路仿真软件的功能和应用学习如何使用电路仿真软件进行电路设计和仿真10.2 实验操作和安全注意事项学习如何进行电路实验操作掌握实验中的安全注意事项10.3 电路实验案例分析分析常见的电路实验案例学习如何解决电路实验中遇到的问题第十一章：电容器11.1 电容器的基础知识介绍电容器的基本概念、类型和符号解释电容器的工作原理和特性（如充放电过程、容抗等）11.2 电容器的计算学习电容器的参数（如电容值、耐压值、容抗等）的计算方法掌握电容器串联和并联连接时的计算方法11.3 电容器在电路中的应用介绍电容器在电路中的滤波、耦合、旁路等作用学习如何选择和应用电容器第十二章：电感器12.1 电感器的基础知识介绍电感器的基本概念、类型和符号解释电感器的工作原理和特性（如自感、互感、感抗等）12.2 电感器的计算学习电感器的参数（如电感值、额定电流、感抗等）的计算方法掌握电感器串联和并联连接时的计算方法12.3 电感器在电路中的应用介绍电感器在电路中的滤波、隔直通交、储能等作用学习如何选择和应用电感器第十三章：振荡电路13.1 振荡电路的基础知识介绍振荡电路的概念和分类解释振荡电路的工作原理和特性（如振荡频率、相位等）13.2 振荡电路的计算学习振荡电路的参数（如振荡频率、幅度等）的计算方法掌握振荡电路的设计和分析方法13.3 振荡电路的应用介绍振荡电路在日常生活中的应用实例学习如何选择和应用振荡电路第十四章：数字电路基础14.1 数字电路的概念介绍数字电路的定义和特点解释数字电路的基本组成元素（如逻辑门、触发器等）14.2 逻辑门电路介绍逻辑门电路的类型和功能学习逻辑门电路的符号和真值表14.3 触发器及其应用介绍触发器的基本概念和类型学习触发器在数字电路中的应用实例第十五章：数字电路与模拟电路的接口15.1 模拟电路与数字电路的接口概念介绍模拟电路与数字电路的接口的概念和重要性解释接口电路的作用和分类15.2 接口电路的设计与实现学习接口电路的设计方法和步骤掌握接口电路的实现技术和注意事项15.3 接口电路的应用实例介绍接口电路在实际应用中的实例学习如何选择和应用接口电路重点和难点解析本文主要介绍了直流电路的基础知识、电压和电流、电阻、电路的控制和保护、直流电路的实际应用、测量和测试、并联电路、串联电路、直流稳压电源、电路仿真与实验、电容器、电感器、振荡电路、数字电路基础以及数字电路与模拟电路的接口。
《电工与电子技术基础》第一章 直流电路
1—2 电路的基本物理量
1．电流的方向和大小 其中，电流大小和方向都不随
时间而变化的电流，称为稳恒直流 电（见图a）；电流大小随时间而呈 周期性变化，但方向不变的电流， 称为脉动直流电（见图b）。若电流 的大小和方向都随时间而变化，则 称其为交变电流，简称交流，用符 号AC表示（见图c）。
15
直流和交流 a）稳恒直流电 b）脉动直流电c）交流电
1—2 电路的基本物理量
2．电流的测量 （1）对交流电流、直流电流
应分别使用交流电流表（或万用表 交流电流挡）、直流电流表（或万 用表直流电流挡）测量。常用直流 电流表如图所示。
常用直流电流表 a)指针式直流电流表 b) 数字式直流电流表
16
1—2 电路的基本物理量
5
1-一例最简单的电路图 2-汽车单线制电路
1—1 电路的基本概念
二、电路图
1．电路原理图 电路原理图简称原理图，它主
要反映电路中各元器件之间的连接 关系，并不考虑各元器件的实际大 小和相互之间的位置关系。例如， 上图1和图2所示电路的原理图如图 所示。
6
上图1和图2所示电路的原理图
1—1 电路的基本概念
2．电流的测量 （2）电流表或万用表必须串
接到被测量的电路中。测量电路如 图所示。
17
直流电流测量电路
1—2 电路的基本物理量
二、电压、电位和电动势
1．电压 电路中有电流流动是电场力做功的结果。电场力将单位正电荷从a
点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。电压的单 位为伏特，简称伏（V）。
应分别采用交流电压表（或万用表 交流电压挡）、直流电压表（或万 用表直流电压挡）测量。常用直流 电压表如图所示。
第一章直流电路1.1.2电路模型
理想电路元件
理想电路元件
理想电路元件
理想电路元件
下表中列出了国家颁布的电路图中常用的部分图形符号。
02
电路模型
电路模型
定义：由理想电路元件组成的电路称为电路模型。
用规定的电气图形符号表示电路元件及其连接后画
成的图称为电路原理图，简称为电路图。
电路模型
IS
+
U
电路模型
–
开关 R电池导Fra bibliotek 灯泡实际 电路
电路 模型
电源
电阻
导线 开关
理想电路元件
理想电路元件：在一定的条件下，用来模拟实际电路中
器件主要电磁性能的理想化的模型，简称为电路元件。
理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件 和电源元件等等。
实际 元件
理想 元件
R
例如：通电时，灯泡不但发光、发热消耗电能，而且在周围还会产 生一定的磁场，由于磁场较弱，因此可以只考虑其消耗电能的性能 而忽略其磁场效应，就可以用电阻元件来模拟。
电路模型
电路模型
启辉器：电容C 灯管：电阻R 镇流器：电感L
LOGO 第1章直流电路
知识点2： 电路模型
01
理想电路元件
02
电路模型
03
电路三种状态
相关标题文字
01
理想电路元件
理想电路元件
为了便于用数学方法分析电路,一般要将 实际电路模型化。
用足以反映其主要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，构成与 实际电路相对应的电路模型。
电池
灯泡 导线 开关
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+
US1 -
I1
I2
a
R1 I3
R2 R3
b
+
US2 -
对结点 a： －I1+I2 + I3=0
对结点 b： I1－I2 － I3=0
1.4.1 基尔霍夫 电流定律（KCL)
+
US1 -
I1
I2
a
R1 I3
R2 R3
IA
b
A
IB
C
IC
B
基尔霍夫电流定律还可以表述为：任一时刻， 流入任一节点的电流之和等于流出该节点的电流 之和，即
+
US2 -
II＝IO
对节点 a： I1=I2+I3 对节点 b： I2+I3 =I1
基尔霍夫电流定律可以推广应用于“广义节点”。
IA + IB + IC = 0
1.4.2 基尔霍夫电压定律（KVL)
基尔霍夫电压定律（KVL） ： U=0
沿任一闭合回路（回路+孔网）绕行一周，各支路电压的代数和为零。
为电路分析的方便，建议使用关联参考方向
为什么在高中没有说关联参考方向问题？
+
US1 -
I1
I2
a
R1 I3
R2 R3
b
高中的电路
无法预知其方向 现在的电路
1.2.3 电位
电子电路中多用电位讨论问题，常选取电路的某一点作为参考点，并将参考点电位规定为 零，用符号“┴”来表示，则其他点与参考点之间的电压就称为该点的电位。
1.2 电路变量表示 1.2.1 电流和电流的参考方向
电流：电荷有规则的运动形成电流，用符号 I 或 i 表示。
直流电流 大写
IQ 或 t
Q 和 q 表示电荷量，t 表示时间。
i dq dt
时变电流 小写
单位：安（A） ， 其他常用 千安（kA）, 毫安（mA）, 微安（μA）。kA=103 A ，1 mA=10－3 A， 1μA =10－6 A
节点a: I1=I2+I6 节点b: I4=I3+I6 节点c: I5=I2+I4 节点d: I5=I3+I1
方程之间 的独立性！
d
3、为每个网孔列KVL方程 网孔1: I1*R1+I6*R6-I3*R3=0 节点2: I2*R2-I4*R4-I6*R6=0 节点3: I3*R3+I4*R4+I5*R5-US=0
参考方向的表示方法：正负极性（参考方向是由正极性指向负极性）、箭头
+ Uab
–
a
b
R
Uab
a
b
R
电压的参考方向与参考极性
1.2.2 电压和电压的参考方向
实际极性与参考极性一致，电压值为正值； 实际极性与参考极性相反，电压值为负值。
[例]
下图中若 U = 10V，则电压的实际方向从 a 指向 b；若 U= –10V，则电压的实际方向从
E、B
LMD抽象后
V、I
针对我们的电路问题，在什么条件下可以做LMD抽象？
V、I与J、E之间的关系 电路理论 电磁场理论
IA
IB 成立
电压概念有效仅当
牛顿定律成立的条件：惯性参考性、宏观低速 物体解决光速时，我们还能LMD吗？
LMD给我们带来了哪些好处 使用集总电路抽象，以简单的代数方程代替了微分方程
[例]支路、节点、回路？
a
I1
I2
支路：ab、bc、ca、… （共6条）
IG
G d
节点：a、 b、c、d (共4个）
c
回路：abda、abca、 adbca …
R4
（共7 个）
I3
I4bLeabharlann I+–
US
网孔：abd、abc、 dbc （共3 个）
1.4.1 基尔霍夫 电流定律（KCL) 基尔霍夫电流定律(KCL)：
本章的目的 目的：能求出U、I1、I2的值。换言之，完全掌握电路的状态
第一章 直 流 电 路
• 1.1 集总电路模型 • 1.2 电路变量表示 • 1.3 基本电路元件 • 1.4 基尔霍夫定律及应用 • 1.5 电路分析与化简方法
• 1.6 叠加定理 • 1.7 等效电源定理 • 1.8 含受控源的电阻电路
[例] 下图中红色箭头表示的是电流 I 的参考方向。 若 I = 5A，则电流的实际方向是从 a 向 b； 若 I = –5A，则电流的实际方向是从 b 向 a 。
I
a
b
R
电流的参考方向与实际方向
1.2.2 电压和电压的参考方向 电压：电场力把单位正电荷从a点移动到b点所做的功称为a、b两点之间的电压。用符号 U 或 u 表示。
注意：本课程都是在集总模型的前提下！
“场”
“路”
下踩物理 硬件
EECS 软件
上顶数学
晶圆 电路与三极管 数字电路设计
第一章 直 流 电 路
• 1.1 集总电路模型 • 1.2 电路变量表示 • 1.3 理想基本电路元件 • 1.4 基尔霍夫定律及应用 • 1.5 电路分析与化简方法
• 1.6 叠加定理 • 1.7 等效电源定理 • 1.8 含受控源的电阻电路
d
节点d: I5=I3+I1
4、为每个支路列KVL方程，得到支路电路的节点电压表示式
I1:Ud-Ua=I1*R1 I2: Ua-Uc= I2 *R2 I3: Ud-Ub =I3 *R3
I4: Ub-Uc =I4*R4 I5: Uc-US-Ud =I5*R5 I4: Ua-Ub =I6*R6
课程内容
电阻、电容、电感理想元件组合成的电路的特性
电路分析理论
实际元件（简单、复杂）组合成的电路的特性 用实际元件搭建常用的模拟电路
模拟电子技术基础
限定电路的电压和元件的组合方式，保证输出电压在确定的范围内
数字门电路
实际物体经过LMD抽象为理想 质点后，用牛顿定律就好研究 多了
实际电路经过LMD抽象为理 想元件后，用欧姆定律这些概 念就好研究多了
U
I
I IS - RS
若 R S= ，则为理想电流源。
其开路电压和短路电流分别为
U O CR S IS， IS C IS
实际电流源，电压不可能无穷大，负载上的电流也会有微变
第一章 直 流 电 路
• 1.1 集总电路模型 • 1.2 电路变量表示 • 1.3 理想基本电路元件 • 1.4 基尔霍夫定律 及应用 • 1.5 电路分析与化简方法
O
u
线性电阻的伏安特性
1.3.1 电阻元件 非线性电阻：电压与电流的比值不是常数
R i +u－ 非线性电阻的符号
i
O
u
非线性电阻的伏安特性
1.3.2 电压源与电流源 理想电压源 ✓简称电压源，是一个二端元件 ✓电压源输出的电压恒定，与外接的电路无关 ✓电流任意，由外电路确定。
直流电压源符号及伏安特性
4、求解方程组
a
I1
I2
I6
c R6
R4
I3
I4
b
R5
I5
US
+
–
节点电压法
以节点电压为求解变量(n个节点，b条支路) 1、给每个支路一个电流变量和任意的电流方向 2、给每个节点一个电压变量
3、为每个节点列KCL方程
节点a: I1=I2+I6
Ud
节点b: I4=I3+I6 节点c: I5=I2+I4
微分形式
积分形式
太复杂了， 太难解了， 太晕了… 有没有简单点的方法?
从物理学进入到电气 与计算机工程
有啊，可以告诉你，但首先要明白一个道理 物体质量为m，加速度为多大？
很简单，对吧？ 但是，…
你忽略了：
物体的形状 物体的温度 颜色，受力点, …
这么多年来，尽管一直在适用，但从没意识到：
你把物体抽象 成一个质点
UOC 称为开路电压，ISC称为短路电流。这里 ISC
O
I
实际电源的端口特性
UOCUS，ISCU RSS
实际电压源，电流不可能无穷大，负载上的电压也会有微变
实际电源的两个电路模型
模型二：电流源 IS +内阻 RS 并联
U UOC
I
+
U
IS
RS
U RS
RL
－
O
ISC
实际电源的端口特性
其端口伏安特性可表示为
基尔霍夫电压定律（KVL）： 集总参数电路中沿任一回路的电压之和为0
E、B
？ V、I
现在对了吗？ 在缩小的适用范围内，逻辑联系更简单化了
越是大一统的定理，适用范围越大！！
进一步理解LMD的本质
当电路元件及电路本身的尺寸远小于信号电磁波的波长，则认为是LMD电路 不是LMD电路则被称为分布参数电路，采用MAXWELL方程描述 LMD电路采用KCL、KVL描述
3. 绕行的回路也可以物理上不封闭
以图中回路1为例： R2I2 － US2 +Uab=0
+ US1 –
R1
+ US2
– R2
1 I2
a +
Uab
_ b
KL的应用：用KCL、KVL求解电路状态
支路电流法
以支路电流为求解变量(n个节点，b条支路) 1、给每个支路一个电流变量和任意的电流方向
2、为n-1个节点列KCL方程
例：利用电位可以将电路简化
将图(a)中的电源符号省去标出电位值（大小和极性），该电路是电子电路的习惯画法。