江苏大学的电子电工ppt

高压传输？
输电线
降压
电灯 电动机等
变压器
● 信息的采集、传递和处理，如半导体扩音器电路（弱电）
话筒 扬声器
放大 电路 电（弱） 电（强） 声音（强）
声音（弱）
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电路的基本概念和基本定律
二、电路的组成：
电源（信号源）：提供电能 中间环节：其繁简决定了电路的复杂程度 负载：消耗、传输、分配电能
举例：
电 池 （ 电 源 ）
开关S （导 中线 间、 环开 节关 ）
灯 泡 （ 负 载 ）
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电路的基本概念和基本定律
1.2 电流和电压的参考方向
一.电流和电压的实际方向 物理中对电量规定的方向 电流：正电荷移动的方向。
+ + + + + + + + +
电压：由高电位到低电位即电位降低的方向 电动势：电源内部由低电位到高电位即电位升高方向
电压源
电流源
+
US _
IS
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电路的基本概念和基本定律
无源电路元件
一、 电阻元件 电路符号 线 性 电 阻 非 线 性 电 阻 伏-安特性： u=R i （u，i关联） 伏-安特性曲线：
i u i u
i u
更多 ……
Ru
i
c
R
r u
i
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电路的基本概念和基本定律
吸收功率,负载作用 发出功率，电源作用
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电路的基本概念和基本定律
4.功率的平衡 依据能量守衡，有功率平衡关系： ∑ P吸收= ∑ 发出 P 或 ∑ P=0 用于计算校验
例
I1 U1
U3
3
I4
I2
1
4
2
已知：电路如图所示，已知 U1=14V,I1=2A,U2=10V,I2=1A, U3=-4V,I4=-1A,求各方框电路 U2 中的功率，说明是负载还是电 源，并验证功率平衡
iAB
B
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电路的基本概念和基本定律
电压参考方向有三种表示方法： 箭头表示法：箭头指向为电压（降）的参考方向
U
A
B
正负极性表示法：由正极指向负极的方向为电压 的参考方向
A
+
U
B
双下标表示法：如UAB ,由A指向B的方向为电压 的参考方向
UAB
A
B
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电路的基本概念和基本定律
二. 参考方向（正方向） 1.定义 电路分析中的假设方向，是人为设定的方向 2.表示方法（标注）： 电流参考方向有两种标注表示： 箭头表示法：箭头的指向为电流的参考方向。
I A B
A
i B
双下标表示法：如iAB,电流的参考方向由A点指向B点。
A
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电路的基本概念和基本定律
电压、电流的参考方向
重 点
功率的分析与计算 电路元件的特性
基尔霍夫定律
电位的概念和计算
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电路的基本概念和基本定律
1.1
电路的作用与组成
一、电路的作用： ●能量（电能）的传输、分配和转换，如电力系统（强电）
发电机 升压 变压器
………
P
k =1
4
k
= P 1 P4 28 10 + 8 +10 0
功率平衡
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电路的基本概念和基本定律
U=220V，I=－1A
图中哪个网络起到电源作用？
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电路的基本概念和基本定律
问题讨论
I 5
如图所示，当电路中有多个电源元件时， 各个电源元件是否都起电源作用（发出功率）？ 提示：一定要通过计算各电源元件功率P 确定其性质！ U2 当U1=5V，U2=10V,则 I＝(U1–U2)/5= －1A
实际电路 电路模型
理想元件 基本模型
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电路的基本概念和基本定律
举例：
+
电 池 灯 泡
_
US
R
镇流器
L
R
R
日 光 灯 管
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电路的基本概念和基本定律
五种理想电路元件： 电阻 电感 其他） （电能 电容
无 源
（电能
磁场能） （电能
电场能）
i
i u
i u
C
u
R
L
有源（电源） （其他 电能） 两种模型：
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电路的基本概念和基本定律
三.电流和电压的关联参考方向 对任一元件或一段电路 关联方向：
I
与
U
的参考方向一致
a
I U
b
非关联方向：
I
与
U
的参考方向相反
a
I U
b
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电路的基本概念和基本定律
参考方向下的欧姆定律 关联方向时 非关联方向时
I U R U
I R
U IR
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电路的基本概念和基本定律
伏-安关系： 电压电流关系 （u，i关联参考方向下）
i u e

N
d e dt dLi di L dt dt
di u e L dt
电磁感应定律 感应电动势阻碍电流 变化，且其大小与电 流变化快慢有关
对于线性电感
伏安关系
说明1： 电压与电流的变化率成正比，电感是动态元件 当
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电路的基本概念和基本定律
简单电路：
I
电 源 灯 泡
a
+
E
R
b
_
U
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电路的基本概念和基本定律
为什么要引入参考方向？
电流方向
AB？ BA？
(1)复杂电路：事先无法确定某电流或电压的实际方向。为 分析方便而假设的方向。 (2)交变电路：电流和电压是交变的，无法标出实际方向。为分 析方便也要事先假设电压或电流的方向。
电路的基本概念和基本定律
3.参考方向与实际方向的关系： 若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反 例如：
i >0
参考方向 实际方向 B A
i <0
参考方向 实际方向 B
A I
5 U2
U1=10V，U2=5V UR＝U1–U2=5V I=UR/5=1 A U1=5V，U2=10V,则 UR＝U1–U2=5–10=－5V I=UR/5=－1 A
功率有无正负？
如果U 、I方向不 一致该如何？
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电路的基本概念和基本定律
2、功率的规范化计算：
u、 i 为关联参考方向时： u、 i为非关联参考方向时：
p＝ui (P=UI)
3、功率性质：
若计算结果 p（P) 0
若计算结果p (P) 0
+ u –
+
i
i
u –
p＝-ui (P=-UI)
电工技术（电工学I）
第1章 电路的基本概念和基本定律 Basic conception and Laws of circuit
江苏大学电气信息工程学院
School of electric and information，UJS
电路的基本概念和基本定律
内容
1.1 电路的作用与组成
1.2电流和电压的参考方向 1.3电路的基本元件 1.4 电路的基本定律 1.5电路中的电位及其计算
L L1 L2
并联：电感L1与L2并行连接，电压相同。不考虑互感时：
1 1 1 L L L2 1
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电路的基本概念和基本定律
三、 电容元件
电路符号
更多 ……
i
i
+
u C 无极性
u C
有极性
电容C的定义：单位电压下存储的电荷
i u
++ ++ +q -- -- -q
q C
u U (直流)
时,
i0
在直流电路中，电容相当于断路.
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电路的基本概念和基本定律
1 u C
idt
t
伏安关系的另一种形式
1 u (t ) C
iI
(直流) 时,
di 0 dt
u0
在直流电路中，电感相当于短路.
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电路的基本概念和基本定律
1 i L
udt
t
伏安关系的另一种形式
1 i (t ) L
1 u ( ) d i (0) L

t
0
u ( ) d
说明2：电感元件中t时刻电流与以往各时刻的电压都有关系， 电感元件具有记忆功能，是记忆元件 能量关系 （电能 磁场能） 可逆 >0时，吸收能量，电能 <0时，发出能量，磁场能 磁场能 电能
电路的基本概念和基本定律
功率关系:
p u i Ri u / R 0
2 2
说明电阻总是吸收功率，是负载，是耗能元件 即时性：电压电流都可以发生跃变 额定值：表示电气设备正常工作条件和工作能力的值 额定状态：实际值＝额定值。不要过载或欠载 连接与使用： 串联：顺序连接，电流相同。 用于分压、调压、限流、调流。注意等效电阻与分压公式。 并联：并行连接，电压相同。 用于分流和调流 。注意等效电阻与分流公式。
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电路的基本概念和基本定律
二、电感元件
更多 ……
电路符号
u
L
i
i u

N
电感L的定义：单位电流产生的磁链
L

i
磁链
N

i
e
即为自感系数，简称自感或电感 单位为H, mH, H 线性电感：韦安曲线为直线，L＝const，如空心线圈。 非线性电感：韦安曲线非直线，L≠const，如铁心线圈。
U IR
注意：欧姆定律在不同参考方向下形式不同。为方便分析计 算，一般设电压与电流为关联方向。
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电路的基本概念和基本定律
四、电路中功率的计算 1、功率的概念：设电路中任意两点间的电压为 U ,流入此部分
电路的电流为 I， 则这部分电路的功率为:
a
b
I U R
P U I
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+ UR –
U1
电路的基本概念和基本定律
小结：
电压和电流的参考方向是任意设定的 分析电路前必须先设定参考方向，而且必须在图中相应位 臵标注(包括方向和符号） 参考方向一旦设定，在计算过程中不得改变 参考方向标注的不同，计算结果的符号不同，但大小不变， 实际方向也不变 以后分析讨论均在参考方向下进行，一般不考虑实际方向 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，称之为关联参考方向。
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电路的基本概念和基本定律 U3 I1 U1
3
I4
I2
U1=14V,I1=2A；
U2
1
百度文库
4
2
U2=10V,I2=1A； U3=-4V,I4=-1A,
解：各方框电路的功率为：
P1 = U1 I1 = 14 2 = 28W
P2 = U2 I2 = 10 1 = 10W
P3 = U3 I1 = (4) 2 = 8W P4 = U2 I4 = 10 () = 10W
单位： （欧）
（Ohm，欧姆）
当数值过大或过小时，常用十进制的倍数表示。 SI制中，一些常用的十进制倍数的表示法：
符号 T 中文 太 G 吉 M 兆 k 千 c 厘 m 毫 微 n 纳 p 皮
数量 1012 109 106
103 10–2 10–3 10–6 10–9 10–12
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di p ui Li dt
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电路的基本概念和基本定律
设电感无初始储能，即t＝0时，i＝0，则电感t时刻储存的磁 场能量记为WL(t）：
WL (t )

t 0
uidt

i (t ) 0
1 Lidi L i 2 (t ) 2
说明3：电感是储能元件，存储的能量与其电流的平方成正比。 电感的连接与使用： 串联：电感L1与L2顺序连接，电流相同。不考虑互感时:
+ UR –
U1
当U1=10V，U2=5V时 I＝(U1–U2)/5=1A
P1 = U1 I = 10 1 = W < 0
P2 = U2 I = 5 1 = 5 W > 0 U1为电源发出功率， U2为负载吸收功率。
P1 = U1 I = (1) = 5 W > 0
P2 = U2 I = 10 (1) = 10 W < 0
u
6
C =const时，为线性电容
（单位：F, F, pF）
1F 10 F 10 PF
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电路的基本概念和基本定律
伏-安关系： 电压-电流关系 （u，i关联参考方向下）
i
u C
C q
u
伏安关系
dq du i C dt dt
du 0 dt
电流与电压的变化率成正比，电容也是动态元件 说明1： 当
U2为电源发出功率， U1为负载吸收功率。
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电路的基本概念和基本定律
Us=220V，I1=－1A，R1=20
图中哪个元件起到电源作用？
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电路的基本概念和基本定律
1.3 电路元件
电路模型（circuit model） ：由理想电路元件及其组合表示实际 电路元件，与实际电路具有基本相同的物理性质。 实际电路：由变压器、晶体管、运算放大器、电池、发电 机和信号发生器等电气元件和设备连接而成的电路。 理想电路元件：根据实际电路元件所具备的物理性质来设 想的具有某种单一物理性质的元件，看作基本电路模型