电子电工基础知识

最后求得的u为正值，说明电压的实际方向 与参考方向一致，否则说明两者相反。
对一个元件，电流参考方向和电压参考 方向可以相互独立地任意确定，但为了方便 起见，常常将其取为一致。
i
+ u － (a) 关联方向
a
b
a
i
－ u +
b 非关联方向
(b)
解决方法
(1) 在解题前先设定一个正方向，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 系的代数表达式并计算； (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。
1.1 电路基本物理量
为了某种需要而由电源、导线、开关和负载按 一定方式组合起来的电流的通路称为电路。
电路的主要功能：
• 一：进行能量的转换、传输和分配。 • 二：实现信号的传递、存储和处理。
一. 电路的组成：
电源：将非电能转换成电能的装置 (干电池,蓄电池,发电机)或信号源。 中间环结：把电源与负载连接起来的部分 (连接导线,开关) 负载：将电能转换成非电能的用电设备 (电灯,电炉,电动机)
电压源 实际电源
电源 电流源 理想电压源 理想电流源 E R0 Is E Is R0 U0
+ _
U0
理想电源
（R0 =0）
（ R0 ∞）
受控电源（后面介绍）
电源有载工作
一、电压和电流 电路特征： I = E/(R0+R) U = IR = E – IR0 将上式乘以I，得 P = PE - △ P E R0 b
开关S断开时，外电路的电阻无穷大, 电流为零， 电源的端电压U0等于电源电动势E。
短路
电路特征： U=0 I=0 E
+ _
S
I=0 a
E IS R0
R0
IS R b
U
PE P R0I2
P=0
当R0 0时，Is ∞ （烧毁电源）。 注意：电压源不允许短路！
+ E -
Is
+
U
-
R0
IS
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短路电流
I
R
U
b
b
若 P = UI 0 若 P = UI 0
“吸收功率”（负载） “发出功率”（电源）
根据能量守衡关系
P（吸收）= P（发出）
额定值与实际值
额定值: 制造厂为了使电子设备能在给定的 工作条件下正常运行而规定的正常允许值。 UN 等于额定值。 I > IN 过载 I < IN 轻载 I = IN 额定工作状态
参考方向 a 实际方向 (a) i>0
i
b a
参考方向
i
b
实际方向 (b) i<0
电压的实际方向规定由电位高处指向电位低处。
与电流方向的处理方法类似， 可任选一方向为电压的参考方向
a + u1 － b a － u2 + b
例： 当ua =3V u1 =1V
ub = 2V时 u2 =－1V
1.5 基尔霍夫定律
电路中通过同一电流的每个分支称为支路。 3条或3条以上支路的连接点称为节点。 电路中任一闭合的路径称为回路。
i1
R1 c a
i2 i3
R3 e us2 － R2 + d
1.3欧姆定律
• U和 I 为同方向时：
U R I
U R I
• U和 I 为反方向时：
• 线性电阻：遵循欧姆定律的电阻，其阻值的 大小和电流电压无关。
I
U
I
I R U R
R
U
U IR
U IR
U IR
注意：用欧姆定律列方程时，一定要在
图中标明正方向。
1.4电路的工作状态 （开路、短路和有载工作）
将实际元件理想化，由理想化的电路 元件组成的电路。 例如：
理想化 电源 理想化 导线
I
今后我们分析的都是
+
电路模型，简称电路。
_
E
R
U
理想化 元件
电路分析的主要任务在于解得电路物理量， 其中最基本的电路物理量就是电流、电压和 功率。在已知电路结构与元件参数情况下研 究电路激励与响应之间的关系。 激励—推动电路工作的电源的电压或电流。 响应—由于电源或信号源的激励作用，在电 路中产生的电压与电流。
+ _
a S
I
R
Uab
当R>>R0时
U≈E
（注意：电源输出的功率 电源端电压变化不大，则 和电流由负载决定。） 此电源带负载的能力强。
上式表明：当R变化时，
表示电源端电压与输出电流之间的关系 曲线，称为外特性曲线。 U = IR = E – IR0 U E
IR0
I
电源的外特性曲线
0
功率与功率平衡
课程的目的和学习方法
目的—获得电的基本理论知识，为 今后的学习和工程技术研究打下基础。 方法—掌握好物理概念（多看书）； 多做习题。
第 一 章 电路的基本概念与基本定律
学习要点
• 电流、电压参考方向及功率计算 • 常用电路元件的伏安特性 • 基尔霍夫定律 • 支路电流法与节点电压法 • 叠加定理与戴维宁定理 • 电路等效概念及其应用 • 分析电路过渡过程的三要素法
UI EI R0I P PE P
2
I E
+ _
S
a
P----电源输出的功率
PE ----电源产生的功率
R0
R
b
U
∆P----电源内阻上消耗的功率 功率平衡方程式：
电源的发出功率=负载的取用功率+电源内阻上的消耗功率
电源与负载的判别
在 U、 I 正方向选择一致的前提下： a I a R 或 U
1.2 电流电压及参考方向
电荷的定向移动形成电流。 电流的大小用电流强度表示，简称电流。 电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量。
dq i dt
大写 I 表示直流电流 小写 i 表示电流的一般符号
正电荷运动方向规定为电流的实际方向。 电流的方向用一个箭头表示。 任意假设的电流方向称为电流的参考方向。
、I N 、PN
使用时，电压、电流、功率的实际值不一定
电器使用时的实际值不等于额定值的原因： a.电器受外界影响——如电压波动。 b.负载变化时，电流、功率通常不一定处于
额定工作状态。
开路（断路或空载）
电路特征： I=0
U = 0 U0 = E R0
I=0
+
E
a
S U0
_
R
b
U
PE = P = 0 （其中：PE = EI、P = UI）
二. 电路的作用 1. 电能传输和转换
发电机 热能,水 能,核能 转电能
升压变压器
降压变压器
电灯电炉 电能转换 为光能,热 能和机械 能
传输分配电能
2. 信号的传递和处理
扬声器 话筒 放大器
将语音转换 为电信号 (信号源)
信号转换、放 大、信号处理 (中间环节)
接受转换信 号的设备 (负载)
电路的模型