电工电子技术——第一章 电路的基本概念与基本定律

1.电流的大小
用电流强度来表示,定义为单位时间内通过导体横截面的电荷量。即:
i dq dt
(1-1)
i
s
图1-3
电流强度的单位是安培(A)。当dq = 1C,dt = 1S,则i=1A。
如果电流不随时间变化,dq = 常数, 这种电流称为直流,这时, dt
式(1-1)可改写为:
Iq t
(1-2)
上篇 电工技术 绪论
电工电子技术
本课程包括两部分内容： • 电工电子技术---电工技术部分 • 电工电子技术---电子技术部分 总计75学时,其中理论课66学时,实验课8学时。 理论课学时: 电工技术24学时, 电子技术32学时。 通过本课程的学习,获得关于电子学方面必要的基本 理论,基本知识和基本技能,为后续课程的学习打下基础。
(a) a点为高电位端; (b) b点为高电位端; (c) 不能确定,因为没有给出参考极性。
应该指出,电压的参考极性除了用+,-号表示外,
还可用所谓双下标法表示,如Uab即表示假定 a点为高电位端，
b点是低电位端。
三.关联参考方向
一个元件的电流参考方向和电压参考极性的假定都是任意的。为了 方便,也为了防止混乱,常采用关联参考方向的标示方法,把电压电 流方向一致起来。 关联的参考方向：一个元件当它的电流参考方向假定以后，其电压 的参考极性就不再任意假定了，而一定是把电压降的方向取为电流 的参考方向；或当它的电压的参考极性被假定以后，其电流的参考
u dw 5 5V dq 1
(2)dq=1C,dw=-5J时， u dw 5 5V dq 1
a
ba
ba
+ 2V - + -3V -
(a)
(b)
图1-10
b
4V (c)
例1-3 指出图1-10(a),(b),(c)中所示元件电压的真实极性。
解： 图1-10中所示元件的电压的真实极性为:
在电工技术中有时采用比安培更大的单位千安培(KA),电子
技术中则采用小电流的单位,如毫安(mA),微安(uA ),纳安(nA)。
2.电流的方向 ①电流的实际方向
正电荷运动的方向规定为电流的方向,负电荷形成的电流其方向与 运动方向相反。
如图1-4, 带电极板使电荷运动,电荷形成的 电流方向为自A到B,这就是电流的实际方向。
a
i 2A b a
i 3A b
a
b
图1-6
解：
(a) 电流i为正值,说明实际电流方向与参考方向一致,
电流的真实方向为由a到b;
(b) 电流i为负值,说明实际方向与参考方向相反,
电流的真实方向为由b到a。
注意:
如果参考方向事先没有给定,也就无法根据电流 的正负确定实际电流方向。此外，电流方向除了 用箭头表示外,还可以用双下标表示,如图1-5中
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图1-7
注 意: 对交流讲,其方向随时间而变,在电路图上无法用一个 箭头来表示瞬时电流的实际方向,这时,标出电流参考 方向只是一种理论上的分析方法,目的仅在于确定各 电压电流的相对关系.
二.电压及参考极性
1.电压 电压就是单位正电荷从电路中的一点移至另一点时 电路所吸收或放出的能量。若为吸收能量则称为电压降;
“+”号表示高电位端,“-”表示低电位端,称为电压的参 考极性。
如图1-8所示：
图1-8
电路中两点间电压的真实极性由求解所得电压数值的正.
负以及电压的参考极性来确定。如图1-8中,若u = 5v
则表示a, b两点间电压的大小为5v,且a点是高电位端,
b点是低电位端,a到b有5v的电压降;若u = -5v,则a, b两
三.电路的基本组成
以手电筒为例,包括: 电源: 电池,提供能量。 负载: 电珠, 把电能转化为其他形式的能量(光能)。 开关: 控制电路通或断。 导线: 筒体, 输送和分配电能。
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§1.2 电流、电压及其参考方向
一.电流及参考方向
带电粒子向一个方向移动形成电流。 带电粒子如电子(带负电荷)、离子(可带正或负电荷)、空穴(带正电荷)。 电流由其大小与方向来描述。
若为放出能量则称为电压升,电压升就是负的电压降。。
应该指出,有时“电压”一词就是指电压降
用u表示。即:
u dw dq
(1-3)
式中dw为电路吸收的能量；dq为通过的电荷。
一库仑的正电荷被电路吸收的能量若为一焦耳, 则该电路的电压降为一伏特。
2.电压参考极性 电路中某两点a、 b间,在某一时刻的电压可能是电压降, 也可能是电压升。这一情况,在求解之前也是不知道的, 但描述电路元件性质和连接方式的公式的列写也是与 这个电压的极性有关的, 所以,在作电路分析之前,我们 也必须给出一个假定的电压降方向,用“+”、 “-”号表示,
点间电压为5v,但b点是高电位端,或说a到b有பைடு நூலகம்v电压升。 第（4）页
例1-2
在图1-9中，1C(库仑)电荷通过某电路元件时, 该元件的能量变化为5J(焦耳),求电压u
若:(1)电荷为正,该元件为吸收能量；
(2)电荷为正，该元件为放出能量。
图1-9
解：由于 u dw dq
则当 (1)dq=1C,dw=5J时，
在学习中,同学们应注意基本概念、基本电路、基本分析
方法的掌握。
第一章 电路的基本概念与基本定律
§1.1电路及电路模型
一.电路
电路就是电流通过的路径,以手电筒为例:
开关
电珠
电池
实际电路元件
E
图1-1
电路模型
又如扩音机,其电路示意图为:
二.电路的作用
图1-2
1.电能传输与转换。 2.信号的传递与处理。
电流可表示为Iab。
3.电流的分类
电流大小与方向均不变的称为直流(DC);大小与方向均随时间而改变
的称为交流(AC);除此以外,亦有方向不变而大小随时间而变;或者大
小不变,而方向随时间而变的电流,常称为脉冲电流。
如图1-7（c)及（d）所示：
i I
i
t
i
i
t
t
t
(a)直流
(b)交流
(c)单向脉冲 (d)双向脉冲
电流的实际方向将根据求解后电流数值的正负 以及电流的参考方向来决定,电流的大小由电流 数值的绝对值来表示。
如图1-5中,若求解结果 i = 5A，
则表示该支路电流大小为5A，方向由
a到b,若i = -5A，则表示这段电路中的电流大小
为5A，方向为由b到a。
例1-1 指出 图1-6 ( a ), ( b)中电流的真实方向，电流参考方向 已用箭头表示在图上。
+ －
图1-4
② 电流的参考方向
在较复杂的电路中,某支路ab其实际电流方向在 求解前往往很难判断.但描述电路元件性质和连接 方式规律的公式的列写都与电流的方向有关
为此在进行分析之前,我们必须给各支路的电流 一个假定的正方向用箭头表示,称为电流的参考方向, 也称为假定方向。
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A
B
电流的参考方向 图1-5