吉林大学电工电子技术课件

•US2 •－
•规定
•与绕向一致的电 压 和电流取正， 反之取负。
•R1 •U1
•U2 •R2 •在电路中任意回路
•绕行方向上电动势
•U1－US1＋US2－U2 = 0 •I1 R1－US1＋US2－I2 R2＝0
•US1 － US2 ＝ I1 R1 －I2 R2
•的代数和等于电阻 •上电压降的代数和
•2.组成: •电路主要由电源、负载和中间环 •节三部分组成。
•返回
•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 •返回
• 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。
•2. 单位 : 1千伏特(kV)=1000伏(V) •返回
• 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
•4
•5 ••PP24＝ ＝－80••载电9V0×流V4×、A6＝电A＝3压2－0同W5相40—W负—
•1
•3
•U •I
••1PP8•5302＝ ＝)W3(•50元••源6电V0件×流+615、A、4＝0电2－1—压830—2反W0－相电—源电—
•
＝6•0元0W件3、4、5
——负载 •返回
第三节 理想电路元件
• ∑US ＝ ∑IR
•返回
•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：
•a •b •K •E3
•E1 •R1 •R2 •R3 •I3
•a
•b
•a
•b
•I
•Iab •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
•
I>0
参考方向与实际方向一致
•
I<0
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
•
用i 表示
•大小和方向都不随时间改变的叫直流
•
用I 表示
•返回
•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:
电能
•返回
•WL•=∫••0t
•P dt •=•∫•t •L i •0
•di • dt
•dt
•WL=
•1 •2
•L i 2
•能量是逐渐积累 不能突变 •∴电感中的电流不能突变
•
*
•wenku.baidu.com
WL 与 i 2
成正比，与 u
无关，
•
当u＝0 WL 仍可能存在
•返回
•3. 电容元件 •⑴ 电 容•i
•u
•C
•q = Cu •q (库仑)
•
简称功率.
•
p = ui
•返回
•当某元件的电压电流关联 •a 参考方向时
• 有 p=ui
•I
•b
•U
•当某元件的电压电流非关 •a 联参考方向时
•I
•b
• 有 p=－ui
•U
•返回
• * 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。
•返回
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
•返回
•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
储能元件
成正电容比，与i无关，
• 当i =0时， WC 仍可能存在。
•返回
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：•US •U
•duC •dt
•<0
•则P>0 吸收功率 • 电容充电
•则P<0 发出功率 • 电容放电
•返回
• •电容是一种储能元件,不消耗电能
• •
•电WC路•=∫中••0t 能•P量dt转换•=过••12程•C uC•2
•
电阻 耗能元件
• •能量不电能突变 ∴电容两端的电压不能突变
•
电感
•
•
•*
W源C与U•2
一、无源理想元件 二、有源理想元件
•返回
•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
•返回
•p=ui= i•2 R=u•2
•返回
•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；（2
）判断哪些元件是电源，哪些是负载；（3）
计算各元件功率。•P1=－140V×4A＝－560W
•IS
• 电路。
•U
•(3) 内阻 R0=∞
•伏安特性: •I
•IS
•U
•返回
•⑵ 实际电流源
•I= IS－ U／R0
•U
•I
•I
•IS
•伏安特性
•R0 •U
•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
•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。
•返回
•2. 常见的理想电路元件
•电阻
•电感
•电容
•电压源
•电流源 •返回
•电源
•3. 手电筒的电路模型
•中间环节 •负载
•US •R0
•S •R
• 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。
• 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
•返回
•2、•K1、闭K合打，开U，ab=I30=0
•－E• 1+E∴3－UER23=+0I3R3= 0 •E2 •I3•=－(EE11－+UEa3b++EE32－) ／E2R=3
• 0=9／9=1A •Uab=7－14+16•返=回9V
第五节 电路中的电位及其计算
一、电位 二、电源的习惯画法
•返回
•一、电位
•L
•di •dt
•⑶ 电压与电流的关系
•uL
=－eL
=
•di L•dt
•返回
•* 若i = I ，uL=0 电感对直流相当于短路
•⑷ 能 量
•P = u i = • L i
•>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 不消耗•磁能场量能
•PUS = US·IS=1W
•PR = IS2 ·R = 1W
•PIS = －(PUS +PR) = －2W
•此时电压源吸收功率(负载)
•功率平衡：Σ•P吸•=•Σ• P•发 •返回
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。
•＋
•返回
•一、基尔霍夫电流定律(KCL)
• 对于电路中的任 •一节点，在任一瞬间 •流入节点的电流之和
•＋ •E•1－
•I1
•a •I3
•I
2
•＋ •－•E2
•一定等于流出该节点 •R1
•R3
•R
•的电流之和。(第一
•b
2
•定律) •∑Ii＝ ∑IO
•如图： I1 ＋ I2＝ I3
• 对电路中的任一节点，在任一瞬间，该节点
• * P总是大于/R0 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
•u •e
•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 •=
•返回
AB•支.. 图图几路中 中个: 有有电概64路个个念中节节的点 点每一分•支b 叫做支路。•一a 个支路通
CD••节.. 图图点中 中: 有有过由68同三条条一条支支个或路 路电三流条。以上的• +支•路e 相连接的点•叫f EF••.回. 图图路中 中:电有有做路37节个个中点回回的。路 路任一闭合•c路径叫做回路•d。
•＋
•－ •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
•返回
•电流控制的电流源
•Ii
•I0
•ri
•r0
•βIi
•电压控制的电压源
•ui •ri
•＋ •－•μui
•r0
•u0
•返回
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)
吉林大学电工电子技术课件
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
•返回
•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。
•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
•返回
•⑵ 电压与电流关系
•i
=
•dq •dt
•=
•C
•duC •dt
•若 uC＝UC 则 i＝0
•* 电容元件对直流相当于开路
•⑶ 能 量
•>0
•P
=
uC
i
=•
C
uC
• 例：标出图中未知电流大小。
•5
•3A
A •·
•·
•6 •3Ω •1 •4Ω • 2A
A
A •·
•－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。
•返回
•I1 •＋ •－•US1
•a •I2 •＋
•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
。
•返回
•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
•IB
•ICA
•CC
•返回
•I
•返回
•⑵ 实际电压源
•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•返回
•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
•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
参考方向与实际方向一致
•
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。
•返回
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,