第1章 电路和电路元件第3版.ppt
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
IS — 源电流 U — 端电压 I — 端电流
I IS
输出电流 I 等于源电流 IS ，与 输出电压和外电路的情况无关。
I
+
Is
UR
-
U
O
I
IS
1.3.2 实际电源的模型
1.实际电压源
aI
aI
实+
际
电U
R
R0
+
+U
U
US
R
源b
Us
--
O
I
b
UUS R0I — 端电压随端电流的增加而减小
当R，开路状态，I 0 , U U S — 开路电压
当R 0，短路状态，U 0 ,
IUS RO
— 短路电流
实际电压源在工作时要避免短路！
部分电压源照片
2.实际电流源
aI
实+
际
电U
R
源-
b
aI
U
Is
+
R0
U
R
-
O
b
I
IS
U R0
UR0IS R0I
端电流随端电压的增加而减小 。
I IS
3.两种实际电源模型的等效互换
等效---对外电路等效
互换---实际电压源可变换为实际电流源，
dN di
电压电流关系
eL dt
L dt
+ -
u eL
u L di dt
电感在直流电路中， u0 相当于短路
u eL L +
-
电感是一种储能元件，储存的磁场能量
WL
1 2
LI 2
电感L L的单位：亨利( H )、毫亨( m H )、微亨( H )
部分电感器的照片
不同类电感器
陶瓷电感器
标准电感器
的方向 电压的参考方向— 假定方向 电位、电动势
1.1.4 电路功率
根据电压电流的参考方向，电路功率
i
＋
p ui
u
N
pui 0
——N消耗功率（吸收功率） －
pui 0
——N输出功率（释放功率）
电流、电压、功率的符号和单位
电量 名称
电流
电压
功率
符号
基本
单位
I （直流）
A
i （交流）
U （直流）
V
1.3.1 电压源和电流源 1.3.2 实际电源的模型
1.3.1 电压源和电流源
电压源（理想电压源）：
US —— 源电压 U —— 端电压（输出电压） I —— 端电流（输出电流）
U US
输出电压 U等于源电压 US ，与 输出电流和外电路的情况无关。
I
+
+
Us
ຫໍສະໝຸດ BaiduUR
-
-
U US
O
I
电流源（理想电流源）：
1.2.3 电容元件
线性电容 u q q cu
电压电流关系 i d q dt
i c du dt
i +
uC
电容在直流电路中， i 0 相当于开路 -
电容是一种储能元件，储存的电场能量 W c 1 cu 2 2
电容C的单位：法拉 ( F ) 、微法拉 ( F ) 、 微微法拉 ( p F )
部分电容器的照片
扩散和复合→空间电荷区 （耗尽层）
P区
空间电荷区
N区
— — — —— + + + + +
— — — —— + + + + +
— — — —— + + + + +
内电场
空间电荷区（耗尽层）→内电场
内电场→阻止扩散、并引起少数载流子漂移
实际电流源可变换为实际电压源
aI
R0
+
+U
R
Us -
_
b
UUS R0I
IS
US R0
R0 R0
US R0IS
Is R0
aI
+
U
R
_
b
UR0IS R0I
1.4 二极管
1.4.1 PN结及其单向导电性 1.4.2 二极管的特性和主要参数 1.4.3 二极管的工作点和理想特性 1.4.4 稳压二极管 1.4.5 发光二极管和光电二极管
电解电容器
普通电容器
电力电容器
单相电动机 电容器
1.2.4 实际元件的主要参数及电路模型
主要参数（额定参数）：
电阻器：标称电阻值、额定功率 电感器：标称电感值、额定电流 电容器：标称电容值、额定电压
电路模型:
理想电路模型: 电阻器R、电感器L、电容器C 实际电路模型: 理想元件模型的不同组合
1.3 独立电源元件
为什么要设电流参考方向？
简单电路
a
+
+
I
U
E
Uab
-
b-
电流的实际方向可知
复杂电路
I1 R1
R2 I2
＋
U－6
I3
R3
IS
I4
R4
I5 ＋
－
US
各电流的实际方向未知
2.电压及其参考方向
电压— 单位正电荷从一点移至另一点作的功 u d w
dq
直流电压— 电压的大小和极性不随时间变化 交流电压— 电压的大小和极性随时间变化 电压的实际方向— 高电位指向低电位，电位降低
u （交流）
P（平均功率） W
常用工程单位
kA、mA 、uA、nA kV、mV 、uV kW、mW
1.2 电阻、电感和电容元件
1.2.1 电阻元件 1.2.2 电感元件 1.2.3 电容元件 1.2.4 实际元件的主要参数及电路模型
1.2.1 电阻元件
i
电压电流关系 u Ri （电阻R单位： k ）+
电阻功率 电阻耗能
pui Ri2 u2 ——耗能元件 R
W t2 pdt t2 Ri2dt
t1
t1
uR -
伏安特性——电压与电流的关系
I
线性
I
非线性
电阻
O
U
电阻
OU
部分电阻器的照片
膜电阻器
线绕电阻器
电位器
水泥电阻器
热敏电阻器
1.2.2 电感元件
线性电感 i N Li L N
ii
实际电路元件
理想电路元件
实际电路 电路模型
1.1.3 电流、电压及其参考方向
1.电流及其参考方向
电流——电荷量对时间的变化率
i dq dt
直流电流——电流的大小和方向不随时间变化
交流电流——电流的大小和方向随时间变化
电流的实际方向——正电荷移动的方向
电流的参考方向——假定方向，也称正方向
第1章 电路和电路元件
1.1 电路和电路的基本物理量 1.2 电阻、电感和电容元件 1.3 独立电源元件 1.4 二极管 1.5 双极晶体管 1.6 绝缘栅场效晶体管
1.1 电路和电路的基本物理量
1.1.1 电路 1.1.2 电路元件和电路模型 1.1.3 电流、电压及其参考方向 1.1.4 电路功率
1.1.1 电路
电 路——由电源、开关、连接导线和负载等组成。
强电电路——电压较高、电流和功率较大；实现电 能的传输和转换。（如电力系统等）
发电机
升压变压器
降压变压器
负载 （如电灯、 电动机等）
弱电电路——电压较低、电流和功率较小；实现信 号的传递和处理。（如扩音系统等）
话筒
放大器
扬声器
1.1.2 电路元件和电路模型
1.4.1 PN结及其单向导电性
物质按导电能力分为：导体、半导体、绝缘体。 本征半导体— 纯净的半导体（如硅、锗、砷化镓等） P型半导体— 在纯净的半导体硅、锗中掺入少量
三价元素。— 多数载流子为空穴。 N型半导体— 在纯净的半导体硅、锗中掺入少量
五价元素。— 多数载流子为电子。
PN结的形成：
浓度差→扩散和复合
I IS
输出电流 I 等于源电流 IS ，与 输出电压和外电路的情况无关。
I
+
Is
UR
-
U
O
I
IS
1.3.2 实际电源的模型
1.实际电压源
aI
aI
实+
际
电U
R
R0
+
+U
U
US
R
源b
Us
--
O
I
b
UUS R0I — 端电压随端电流的增加而减小
当R，开路状态，I 0 , U U S — 开路电压
当R 0，短路状态，U 0 ,
IUS RO
— 短路电流
实际电压源在工作时要避免短路！
部分电压源照片
2.实际电流源
aI
实+
际
电U
R
源-
b
aI
U
Is
+
R0
U
R
-
O
b
I
IS
U R0
UR0IS R0I
端电流随端电压的增加而减小 。
I IS
3.两种实际电源模型的等效互换
等效---对外电路等效
互换---实际电压源可变换为实际电流源，
dN di
电压电流关系
eL dt
L dt
+ -
u eL
u L di dt
电感在直流电路中， u0 相当于短路
u eL L +
-
电感是一种储能元件，储存的磁场能量
WL
1 2
LI 2
电感L L的单位：亨利( H )、毫亨( m H )、微亨( H )
部分电感器的照片
不同类电感器
陶瓷电感器
标准电感器
的方向 电压的参考方向— 假定方向 电位、电动势
1.1.4 电路功率
根据电压电流的参考方向，电路功率
i
＋
p ui
u
N
pui 0
——N消耗功率（吸收功率） －
pui 0
——N输出功率（释放功率）
电流、电压、功率的符号和单位
电量 名称
电流
电压
功率
符号
基本
单位
I （直流）
A
i （交流）
U （直流）
V
1.3.1 电压源和电流源 1.3.2 实际电源的模型
1.3.1 电压源和电流源
电压源（理想电压源）：
US —— 源电压 U —— 端电压（输出电压） I —— 端电流（输出电流）
U US
输出电压 U等于源电压 US ，与 输出电流和外电路的情况无关。
I
+
+
Us
ຫໍສະໝຸດ BaiduUR
-
-
U US
O
I
电流源（理想电流源）：
1.2.3 电容元件
线性电容 u q q cu
电压电流关系 i d q dt
i c du dt
i +
uC
电容在直流电路中， i 0 相当于开路 -
电容是一种储能元件，储存的电场能量 W c 1 cu 2 2
电容C的单位：法拉 ( F ) 、微法拉 ( F ) 、 微微法拉 ( p F )
部分电容器的照片
扩散和复合→空间电荷区 （耗尽层）
P区
空间电荷区
N区
— — — —— + + + + +
— — — —— + + + + +
— — — —— + + + + +
内电场
空间电荷区（耗尽层）→内电场
内电场→阻止扩散、并引起少数载流子漂移
实际电流源可变换为实际电压源
aI
R0
+
+U
R
Us -
_
b
UUS R0I
IS
US R0
R0 R0
US R0IS
Is R0
aI
+
U
R
_
b
UR0IS R0I
1.4 二极管
1.4.1 PN结及其单向导电性 1.4.2 二极管的特性和主要参数 1.4.3 二极管的工作点和理想特性 1.4.4 稳压二极管 1.4.5 发光二极管和光电二极管
电解电容器
普通电容器
电力电容器
单相电动机 电容器
1.2.4 实际元件的主要参数及电路模型
主要参数（额定参数）：
电阻器：标称电阻值、额定功率 电感器：标称电感值、额定电流 电容器：标称电容值、额定电压
电路模型:
理想电路模型: 电阻器R、电感器L、电容器C 实际电路模型: 理想元件模型的不同组合
1.3 独立电源元件
为什么要设电流参考方向？
简单电路
a
+
+
I
U
E
Uab
-
b-
电流的实际方向可知
复杂电路
I1 R1
R2 I2
＋
U－6
I3
R3
IS
I4
R4
I5 ＋
－
US
各电流的实际方向未知
2.电压及其参考方向
电压— 单位正电荷从一点移至另一点作的功 u d w
dq
直流电压— 电压的大小和极性不随时间变化 交流电压— 电压的大小和极性随时间变化 电压的实际方向— 高电位指向低电位，电位降低
u （交流）
P（平均功率） W
常用工程单位
kA、mA 、uA、nA kV、mV 、uV kW、mW
1.2 电阻、电感和电容元件
1.2.1 电阻元件 1.2.2 电感元件 1.2.3 电容元件 1.2.4 实际元件的主要参数及电路模型
1.2.1 电阻元件
i
电压电流关系 u Ri （电阻R单位： k ）+
电阻功率 电阻耗能
pui Ri2 u2 ——耗能元件 R
W t2 pdt t2 Ri2dt
t1
t1
uR -
伏安特性——电压与电流的关系
I
线性
I
非线性
电阻
O
U
电阻
OU
部分电阻器的照片
膜电阻器
线绕电阻器
电位器
水泥电阻器
热敏电阻器
1.2.2 电感元件
线性电感 i N Li L N
ii
实际电路元件
理想电路元件
实际电路 电路模型
1.1.3 电流、电压及其参考方向
1.电流及其参考方向
电流——电荷量对时间的变化率
i dq dt
直流电流——电流的大小和方向不随时间变化
交流电流——电流的大小和方向随时间变化
电流的实际方向——正电荷移动的方向
电流的参考方向——假定方向，也称正方向
第1章 电路和电路元件
1.1 电路和电路的基本物理量 1.2 电阻、电感和电容元件 1.3 独立电源元件 1.4 二极管 1.5 双极晶体管 1.6 绝缘栅场效晶体管
1.1 电路和电路的基本物理量
1.1.1 电路 1.1.2 电路元件和电路模型 1.1.3 电流、电压及其参考方向 1.1.4 电路功率
1.1.1 电路
电 路——由电源、开关、连接导线和负载等组成。
强电电路——电压较高、电流和功率较大；实现电 能的传输和转换。（如电力系统等）
发电机
升压变压器
降压变压器
负载 （如电灯、 电动机等）
弱电电路——电压较低、电流和功率较小；实现信 号的传递和处理。（如扩音系统等）
话筒
放大器
扬声器
1.1.2 电路元件和电路模型
1.4.1 PN结及其单向导电性
物质按导电能力分为：导体、半导体、绝缘体。 本征半导体— 纯净的半导体（如硅、锗、砷化镓等） P型半导体— 在纯净的半导体硅、锗中掺入少量
三价元素。— 多数载流子为空穴。 N型半导体— 在纯净的半导体硅、锗中掺入少量
五价元素。— 多数载流子为电子。
PN结的形成：
浓度差→扩散和复合