影像电子学基础

(3) 在以后的解题过程中，注意一定要先假定“一个方向” (即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程 计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的. (4) 为了避免列方程时出错，习惯上把 I 与 U 的方向 按相同方向假设。
3.电功率
（1）电功
电功 — 电场力推动自由电荷发生定向移动所做的功。
W qU
一. 电路和模型电路
1. 电路的组成和作用 电路：
就是电流所通过的路径。它是由电路元件按 一定方式组合而成的。
电路的作用：
实现电能的传输和转换，信号的传递和处理。
电路的组成：
包括电源、负载、和中间环节三个组成部分。
第一章 电路的基本定律与分析方法
第一节 第二节 电路的基本概念 基尔霍夫定律
第三节
电源上沿饶行方向，先看到正号，取正；先看到负号 取负 I1 R 1 R2 I2
a b c U2
U1 R3
U4
例
E1
U1
E2
d
饶行方向abcda: 回路方程为：+I1R1+-I2R2+E2-E1=0
基尔霍夫电压定律也适合开口电路。 例 a E
+ _
R I
+ _
Uab
E U ab I R
电位升
电位降
b
或：
U ab I R E 0
例
已知：UAB=5V UBC= -4V UDA= -3V A +UAB_B 求： （1）UCD； （2）UCA
_
UDA
+
D
+ UBC _
_ +C UCD
解：(1) UAB+ UBC+ UCD +UDA= 0
5 +（-4）+ UCD + (-3) = 0 UCD = -5 + 4 + 3 = 2 (V)
以a点为参考点
Vb-Va=Uba Vc-Va=Uca Vd-Va=Uda Vb=Uba=-60V Vc=Uca=+80V Vd=Uda=+30V
5 6A
Uab=610=60V Uca=204=80V Uda=56=30V Ucb=140V Udb=90V
小
结
（1）电路中某一点的电位等于该点与参 考点（电位为零）之间的电压； （2）参考点选的不同，电路中各点的 电位值随着改变，但是任意两点间的电压值
第四节 第五节
电路的等效变换
电路的基本定理 电容器及其充放电电路
发电机
升压 变压器
输电线
降压 变压器
电灯 电动机 电炉
电源
中间环节
负载
电源：将非电能转换成电能的装置。 例如：发电机、干电池
负载：将电能转换成非电能的装置。 例如：电动机、电炉、电灯
中间环节：连接电源和负载的部分，起传输和分配电 能的作用。 例如：输电线路
+ 电 池 _ 正负号 a 灯 泡 E I a +
+ _ u _ b u b
R
Uab
_ b
电动势： 从电源内 部由低电 位指向高 电位。
+
电压
箭
头 a
电流：从高电位 指向低电位。 I R
双下标
Uab（高电位在前， +
低电位在后）
-
物理量的实际方向
物理量 单位 电流 I A、kA、mA、 μA 电动势 E V、kV、mV、 μV 电压 U V、kV、mV、 μV 实际正方向 正电荷移动的方向 电源驱动正电荷的 方向 (低电位 高电位) 电位降落的方向 (高电位 低电位)
U E IR R
(3) 数值计算
U 3V
IR
3- 2 1A 1
（实际方向与假设方向一致）
U 1V
IR
1 2 1A 1
（实际方向与假设方向相反）
提示
(1) 方程式U/I=R 仅适用于正方向一致的情况。 (2) “实际方向”是物理中规定的，而“参考方向”则 是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。
外电路U
内电路UO
E I R R0
E U IR0
或
U E IR0
例
I R0
U + 已知：E = 3V, U = 2.9V， R=8.7Ω E _ 求： RO 和 I。
解：
R
U 2 .9 I A 0.33 A R 8.7
U 0 E U 3 2.9 R0 0.3 I I 0.33
电路的基本参量
+ E _
R
+
_
U
1. 电流 电流：电荷的定向移动形成了电流（电流的
实际方向规定为：正电荷的运动方向）
物理量的方向： 实际方向
参考方向
实际方向： 物理中对电量规定的方向。
I
正值
I
负值
参考方向：（正方向）： 在分析计算时，对电量人为任意设定的方向。
电路的基本参量
2.电压和电位
电压：电场力把单位正电荷从a点移动到b所
用来描述电路中各部分电压或各部分电 流间的关系,其中包括基尔霍夫电流定律和基 尔霍夫电压定律。 一、电路的概念
支路：没有分支的部分电路
名词注释：
节点：三个或三个以上支路的连接点 回路：电路中任一个闭合路径 网孔：内部不含支路的回路
例
支路：3个 节点：2个 回路：3个 网孔：2 个
abc adc ac 百度文库 c abcda acda abca acda abca不含支路的回路
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。
例 例
I1
I2 I3
I1+I2=I3 +
I=?
R + R R + R1
_ E1
_ E2
_ E3
I=0
例
IA
A
Iac
IB IC
Iba
B
Icb
C
IA+IB+IC=0
三、基尔霍夫电压定律
对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周， 其电位升等于电位降。或：电压的代数和为 0。 b 即： U 0 I1 I2
该结点的电位。
标记），
此点称为参考点。其它各结点对参考点的电压，便是
a
电路中两点的电压就是该两 点间的电势差。
U ab U a Ub
b
在电路中任选一结点，设其电位为零0（用 该结点的电位。 a
标记），
此点称为参考点。其它各结点对参考点的电压，便是 a 1
例
1
b
5A
b
5A
a 点电位： Va = 5V
问题讨论
电子电路，即信号处理电路
信 号 源
放 大 器
负载 中间环 节
电源
它的作用主要为传递和处理信号。
2 . 电路模型
开关
干 电 池
导线 电源
灯 泡
负载
中间环 节
2 . 电路模型
+ 电 池 _ 灯 泡
R0
+ E _ 电源 负载
R
理想电路元件： 在一定条件下，突出其主要电磁性能，忽略次要因 素，将实际电路元件理想化（模型化）。 主要有电阻、电感、电容元件。 电路模型： 由理想电路元件所组成的电路，就是实 际电路的电 路模型。
二、基尔霍夫电流定律
对任何节点，在任一瞬间，流入结点的电流等
于流出结点的电流。或者说，在任一瞬间，一个结
点上电流的代数和为 0。
即： I入 = I出
例
I2
I1
即： I =0 I3
I4
I1 I 3 I 2 I 4
或：
I1 I 3 I 2 I 4 0
基尔霍夫定律的扩展
3.支路、节点和回路
支路：没有分支的部分电路
名词注释：
节点：三个或三个以上支路的连接点 回路：电路中任一个闭合路径 网孔：内部不含支路的回路
支路：3个 节点：2个 回路：3个 网孔：2 个
abc adc ac a c abcda acda abca acda abca不含支路的回路
第二节
基尔霍夫定律
W P t
W IUt P IU
电功率的单位是瓦特，代号W。
在纯电阻电路中，电功的公式也可写成
2 U P I 2R R
1度 1千瓦小时 1000 瓦 3600 秒 3.6 106 J
4.电动势
电动势：从电源内部由低电位指向高电位。
I
+ _E
R
+
_
U
物理量实际方向的表示方法
问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量
的实际方向，电路如何求解？
电流方向 AB？ 电流方向 BA？
A + _E
1
IR R
B +
E2 _
解决方法
(1) 在解题前先设定一个方向，作为参考方向； (2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式； (3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。
做的功称为ab两点间的电压 （电压的实际方 向规定为：电压降低的方向）
正负号 a
+
u _ b u b
低电位在后）
a
电流：从高电位 指向低电位。 I R
电压
箭
头 a
双下标
Uab（高电位在前， +
b
电路的基本参量
电位：即电场中某点的电势。 数值上等于电场力把单位正电荷从某点移动
到无限远处所做的功。
在电路中任选一结点，设其电位为零0（用
R=R1+R2+…+Rn= Rn
+
U
I
R1 R2
+ U _1
+ U _2
+
U
I R
_
_
U U1 U 2 I ( R1 R2 ) IR R R1 R2
3. 分压公式: 各段电压降与阻值成正比。 R2 R1 U2 U, U1 U, R R
U1 : U 2 R1 : R2
(2) ABCA不是闭合回路，也可应用基尔霍夫电压定律
UAB+ UBC+ UCA = 0 5 + （- 4）+ UCA = 0
UCA = - 5 + 4 = - 1 （V）
四、全电路欧姆定律
(支路中含有电动势时的欧姆定律) I
R0 E + U _ R
U O IR0
U IR
E U U 0 IR IR0 I ( R R0 )
b 点电位： Vb = -5V
参考点不同，各点电位即不同，但任意两点电位差 （即电压值）不变。
Uab＝Va－Vb＝5－0＝0－(－5)＝5V
例 4A 20 a c
d 以b点为参考点 10A Va=Uab=+60V + + 6 Vc=Ucb=+140V E =140V Vd=Udb=+90V 1 E2=90V _ _ b
作业：P17、18
复习思考题
1-10 1-11
开
始 第
一 回
退 前
进 最
后 返
回 帮
助
退
出
第三节
电路的等效变换
一、电阻的串并联及其等效变换
1. 串联电阻的等效变换 定义: 若干个电阻一个接一个顺序相连, 并且流过同一 个电流。 +
U
I
R1
+ U _1
+
U
I R
_
R2
+ U _2
_
2. 等效电阻:
是不变的。所以各点电位的高低是相对的，
而两点间的电压是绝对的。
电位在电路中的表示法：
R1 + _E1 _ +E2 R2
+E1 -E2
R3
R1 R2
R3
R1 E1
R3
R2
E2
电位在电路中的表示法：
参考电位在哪里？
+15V
R1
R1
+ + 15V
R2
-15V
R2
-
15V
电路分析中的参考方向（正方向）
a
I4 I3 +
I6
R6
c
例如： 回路 a-d-c-a
I 4 R4 I5 R5 E3 E4 I3 R3
电位升 电位降
I5
d E3 _ R3
或：
I 4 R4 I5 R5 E3 E4 I3 R3 0
应用基尔霍夫电压定律前，先确定回路电压的参考 方向，和饶行方向 电阻上电流的方向和饶行方向一致，取正号
影像电子学基础
（电工学部分）
物 理
第一章
直流电路
第一章 直流电路
第一节 电路的基本概念
内容提要： 本章介绍电路的基本概念和基本定律等。 教学要求： 掌握电路的作用与组成部分、电路模型、 电压和电流的参考方向、电路有载工作状态、 开路与短路、电位等基本概念和欧姆定律、基 尔霍夫定律等基本定律及其正确应用。
4. 作用:
并且： P1 : P2 R1 : R2
分压、限流
2. 并联电阻的等效变换
+
I I1 R2 I2 … In Rn
U R1 _
1. 定义: 若干个电阻都连接到同一对节点上，并 联时各电阻承受同一电压。 2. 等效电阻:
U U U I I I1 I 2 In U R1 R2 Rn Rn 1 1 1 1 R R1 R2 Rn
例
a
R
+ UR _
IR
U
E +
_
b
+ 已知：E=2V, R=1Ω
_
问： 当U分别为 3V 和 1V 时，IR=? 解： (1) 假定电路中物理量的正方向如图所示； (2) 列电路方程：
U UR E
UR U E
UR U E IR R R
a +
R
+ UR
_
IR
U
E
+
_
_
b
部分元件的图形符号
名称 符号 名称 符号 名称 符号 名称 符号
干电池或 蓄电池
_ +
+ _
电位器
微调电容
熔断丝
理想 电压源
热敏电阻
电解电容
+
相连接 导线
理想 电流源
光敏电阻
电感线圈
不相连接 导线
固定电阻
固定电容
带铁心 线圈
接地
可变电阻
可变电容
开关
灯泡
二、电路的基本参量
电流 电压 电位 功率 电动势 I
q It
W qU IUt
在纯电阻电路中，电功的公式也可可写成
U2 W I Rt t R
2
电流做功的过程实际上就是电能转化成其它形式的能 的过程。电能作了多少功，就有多少其它形式的能转 换成其它形式的能。
3.电功率
（2）电功率
电功 率 — 电流所做的功跟完成这些功所用的时间的 比值。