电路基础知识课件

u(t0)C 1tt0idξ
记忆
q(t)q(t0)tt0idξ
特性
电路基础知识
6、电容元件的功率和能量
在电压、电流关联参考方向下，电容元件吸收的功率为
puiuCduCudu dt dt
从 t- － 到 t 时间内，电容元件吸收的电能为
WCt Cud du ξdξ1 2C2u(ξ)t1 2C2u(t)1 2C2u( )
电池是电源元件，其 参数为电动势 E 和内阻 Ro；
灯泡主要具有消耗电能 的性质，是电阻元件，其 参数为电阻R；
筒体用来连接电池和灯 泡，其电阻忽略不计，认 为是无电阻的理想导体。
开关用来控制电路的通 断。
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1.2 电路中的主要物理量
1. 电路基本物理量的实际方向 物理中对基本物理量规定的方向
线性电容－电路研究的模型
1、电容
任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电流 u 成正比。
2、电路符号
C i
+ uC -
或+
i
uC
C
-
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3. 元件特性
与电容有关两个变量: C, q
i
对于线性电容，有： q =Cu
+ u
+ C
C
def
q
u
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C 称为电容器的电容
–
– 电容 C 的单位：F (法) (Farad，法拉)
若 I = 5A，则电流从 a 流向 b；
若 I = –5A，则电流从 b 流向 a 。 若 U = 5V，则电压的实际方向 从 a 指向 b；
aR 注意：
b 若 U= –5V，则电压的实际方向 从 b 指向 a 。
在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负
之分。
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1.3 电路的基本元件
E _
Ia +
RU _
(2) 参考方向的表示方法
b
电流：
电压：
I 箭 标a R b
正负极性 a + U –
b
双下标 Iab
双下标 Uab
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(3) 实际方向与参考方向的关系
实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；
实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。
例： I aR b
+U–
理解电功率和额定值的意义； 4. 会计算电路中各点的电位。
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1.1 电路和电路模型
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备 或电路元件按一定方式组合而成。
1. 电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
(2)实现信号的传递与处理
电灯 电动机 电炉
伏安特性曲线:
u
R tg
电阻元件的伏安特性为 一条过原点的直线
O
i
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3. 开路与短路
+
对于一电阻R
i
当R=0，视其为短路。
u R
–
4.电阻的功率和能量
i为有限值时，u=0。
当R=，视其为开路。
u为有限值时，i=0。 * 理想导线的电阻值为零。
由电功率的定义及欧姆定律可知，电阻吸收的功率和能量
R 1. 符号
2. 欧姆定律 (Ohm’s Law)
(1) 电压与电流的参考方向设定为一致的方向
i
R
+u
u R i R 称为电阻， 电阻的单位： (欧) (Ohm，欧姆)
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令 G 1/R G称为电导 电导的单位： S (西) (Siemens，西门子)
则 欧姆定律表示为 i G u . 线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。
大
器
直流电源:
负载
提供能源
直流电源
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路 工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
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3.电路模型
为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模
型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组
合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相
对应的电路模型。
物理量 电流 I
电压 U
实际方向
正电荷运动的方向
高电位 低电位 (电位降低的方向)
单位
kA 、A、mA、 μA
kV 、V、mV、 μV
电动势E
低电位 高电位 (电位升高的方向)
kV 、V、mV、 μV
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2. 电路基本物理量的参考方向
(1) 参考方向
在分析与计算电路时，对 +
电量任意假定的方向。
F= C/V = A•s/V = s/
常用F，nF，pF等表示。
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4、库伏特性：线性电容的q~u 特性是过原点的直线
q
Ou
C q tg
u
5、电压、电流关系： u, i 取关联参考方向
动态 特性
i
i dq Cdu
或
dt dt
+
u –
+ C
–
u(t)C 1t idξC 1t0idξC 1tt0idξ
puiR2iG2u
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线性电阻的概念：
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段 电路电压与电流的比值为常数。
即：RU常数 I
电路端电压与电流的关系称为伏安特性。
线性电阻的伏安特性
I/A
是一条过原点的直线。
o
U/V
线性电阻的伏安特性
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感性认识电容元件
实际电容元件
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二. 电容元件
理想电路元件主要有电 手电筒的电路模型
阻元件、电感元件、电容
I
元件和电源元件等。 例：手电筒
++
E
–U
手电筒由电池、灯
Ro
泡、开关和筒体组成。
–
电池
S 开关
导线
R 灯泡
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手电筒的电路模型
I
++
E
–U
Ro
–
电池
S 开关
导线
R 灯泡
今后分析的都是指电 路模型，简称电路。在 电路图中，各种电路元 件都用规定的图形符号 表示。
第1章 电路的基础知识
1.1 电路和电路模型 1.2 电路中的主要物理量 1.3 电路的基本元件 1.4 基尔霍夫定律 1.5 基尔霍夫定律 1.6 简单电阻电路的分析方法
电路基础知识
第1章 电路的基础知识
本章要求: 1.理解电压与电流参考方向的意义； 2. 理解电路的基本定律并能正确应用； 3. 了解电路的有载工作、开路与短路状态，
电路的基本元素是元件，电路元件是实际器件的理 想化物理模型，应有严格的定义。
电路中研究的全部为集总元件。
电路元件的端子数目可分为二端、三端、四端元件等。 最基本的几个元件： 电阻(元件) 电容(元件) 电感(元件) 电源(元件)
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感性认识电阻元件
实际电阻元件
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一. 电阻元件
线性电阻－电路研究的模型
...
话筒 放 扬声器 大 器
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2. 电路的组成部分
电源: 提供 电能的装置
发电机
升压 变压器
输电线
负载: 取用 电能的装置
降压 变压器
电灯 电动机 电炉
...
中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
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2.电路的组成部分
信号处理：
信号源:
放大、调谐、检波等
提供信息 话筒
放 扬声器