电工电子技术ppt讲解

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4. 会计算电路中各点的电位； 5.掌握常用电路分析方法.
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1.1 电路元件
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。由电源、负载、中间环节、电线等组成。电路的作用： (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
升压变压器输电线降压变压器电灯、电动机、电炉 ...
U 6 解：对图(a)有, U = IR 所以: R 3Ω I 2 对图(b)有, U = – IR 所以 : R U 6 3Ω I 2
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1. 1. 2 电阻元件 1. 电阻元件的定义:
描述消耗电能的性质根据欧姆定律:
线性电阻
i
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2. 电源的三种状态
(1) 有载 US U 开关闭合,接通 R R0 I 电源与负载。特征: US ① 电流的大小由负载决定。 I R R 0 负载端电压: ② 在电源有内阻时，I U 。 U = IR 或 U = US – IRo ③ 电源输出的功率由负载决定。
若 U= –5V，则电压的实际方向从 b 指向 a 。
注意：在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负之分。
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3. 欧姆定律
U、I 参考方向相同时， U、I 参考方向相反时， + + U = – IR U=IR U I R U
– – 表达式中有两套正负号： ① 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；
(2)实现信号的话筒传递与处理
放大器
扬声器
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电路的组成部分：电源: 提供电能的装置
升压变压器输电线
负载: 取用电能的装置
电灯电动机电炉 ...
发电机
降压变压器
开关 ...
中间环节：传递、分配和控制电能的作用
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电流源是由电流 IS 和内阻 R0 并联的电源的电路模型。 U0=ISR0 U
电流源
理想电流源
I IS R0
U R0 U RL － +
电流源模型由上图电路可得: I
U O I IS IS R0 若 R0 = 电流源的外特性理想电流源 : I IS 若 R0 >>RL ，I IS ，可近似认为是理想电流源。

I

P = PS – P
负载取用功率电源产生功率内阻消耗功率
UI = USI – I² Ro 负载大小的概念: 负载增加指负载取用的电流和功率增加(电压一定)。
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电气设备的额定值额定值: 电气设备在正常运行时的规定使用值 1. 额定值反映电气设备的使用安全性； 2. 额定值表示电气设备的使用能力。例：灯泡：UN = 220V ，PN = 60W 电阻： RN = 100 ，PN =1 W
+ u _ R
u iR
即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系 2. 电阻元件的功率和能量 : 电阻元件的功率电阻的能量 W

t
0
uidt

t
0
Ri dt 0
2
表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发，所以电阻元件是无源元件、耗能元件
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1.1.3 电感元件 i 用来反映存储磁场能量的理想 + 元件。 u 1. 物理意义电流通过一匝线圈产生 Φ (磁通) 电流通过N匝线圈产生电感:
电气设备的三种运行状态额定工作状态： I = IN ，P = PN (经济合理安全可靠) 过载(超载)： I > IN ，P > PN (设备易损坏) 欠载(轻载)： I < IN ，P < PN (不经济)
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３．理想受控源独立电源：指电压源的电压或电流源的电流不受外电路的控制而独立存在的电源。受控电源：指电压源的电压或电流源的电流受电路中其它部分的电流或电压控制的电源。受控源的特点：当控制电压或电流消失或等于零时，受控源的电压或电流也将为零。对含有受控源的线性电路，可用独立源的电路分析方法进行分析和计算，但要考虑受控的特性。应用：用于晶体管电路的分析。
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电压 U
电动势E
2.电路基本物理量的参考方向 (1). 参考方向 I a R
在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。
(2). 参考方向的表示方法电流：箭标 I
+ US _
+ U _ b
电压：
a
R
Iab
b
正负极性
+ a Uab
U–
b
双下标
双下标
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理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。例：手电筒手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。
US
+ +
U
手电筒的电路模型 I S
开关 R
–
Rs
–
导线灯泡
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电池
1.1.1 电压和电流的参考方向
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物理量电流 I 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) 低电位高电位 (电位升高的方向) 单位 kA 、A、mA、 μA kV 、V、mV、 μV kV 、V、mV、 μV
② U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。
I
R
通常取 U、I 参考方向相同，称为关联参考方向，反之为非关联参考方向。
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例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。 + + I I U U R 6V 2A R 6V –2A – – (a) (b)
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(2) 自感电动势瞬时极性的判别
i
i
eL实
+ u eL
+
-
+ u eL
eL实
- +
- +
+
di i 0 dt di eL L < 0 dt
eL与参考方向相反
di i 0 dt di eL L >0 dt
eL与参考方向相同
eL具有阻碍电流变化的性质
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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： a I R + U – a R b b 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；
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2.理想电流源（恒流源) I IS
+ U _ RL
U
O
IS
I
特点: (1) 内阻R0 = ；外特性曲线/ 伏安特性曲线 (2) 输出电流是一定值，恒等于电流 IS ； (3) 恒流源两端的电压 U 由外电路决定。
例 1：设 IS = 10 A，接上RL 后，恒流源对外输出电压。当 RL= 1 时， I = 10A ，U = 10 V 当 RL = 10 时， I = 10A ，U = 100V 电流恒定，电压随负载变化。
第1章电路分析基础
1.1 电路元件 1.2 基尔霍夫定律
1.3 电路中电位的概念及计算 1.4 叠加定理 1.5 等效电源定理
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第1章电路分析基础
本章要求: 1.理解电压与电流参考方向的意义；
2.了解电源的有载工作、开路与短路状态，
理解电功率和额定值的意义；
3. 理解电路的基本定律并能正确应用；
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四种理想受控电源的模型 I2 电电 I1=0
压控 + 制 U1 电压源电 I1=0 压控 + 制 U 1 电流源
I1
+ _
I2
+ _ U 1 (a)VCVS
+ U2 I2
流控 + 制 U1=0 电压源
I1
+ U2 I2
(b)CCVS
+ U2
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(3) 电感元件储能
di 根据基尔霍夫定律可得： u e L L dt
将上式两边同乘上 i ，并积分，则得：
1 2 0 ui dt 0 Li di 2 Li 磁场能 1 2 W Li 2
t i
即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还能量。
gU1
+ U2
-
电 I1 流控 + 制 U1=0 电流源
I1
-
(c) VCCS
(d) CCCS
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1.1.6 元件的功率 1. 元件电压和流过的电流为关联参考方向时 P = UI 2. 元件电压和流过的电流为非关联参考方向时 P = –UI 3.电源与负载的判别(元件属性的判别)： (1) 根据 U、I 的实际方向判别电源：U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出，（发出功率）；负载：U、I 实际方向相同，即电流从“-”端流出。（吸收功率）。 (2) 根据 U、I 的参考方向判别将电流I和电压U代入上述式中 P 0，负载； P 0，电源。
当电压u变化时，在电路中产生电流:
电容元件储能 d u 根据： i C
将上式两边同乘上 u，并积分，则得：
dt
1 2 0 ui dt 0 Cudu 2 Cu 1 2 电场能 W Cu 2
t u
即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。

线性电感: L为常数; 非线性电感: L不为常数线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关。 μ S N2
ψ NΦ ( H、mH) L i i
ψ NΦ(磁链)
L
l
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μS N2 i L (H) l + S — 线圈横截面积（m2） eL L u l —线圈长度（m） + N —线圈匝数 μ—介质的磁导率（H/m）电感元件的符号 dψ di 自感电动势： e L L dt dt 2 自感电动势方向的判定 (1) 自感电动势的参考方向规定:自感电动势的参考方向与电流参考方向相同, 或与磁通的参考方向符合右手螺旋定则。
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1.1.7 实际电源的模型
1. 电压源和电流源理想电压源和内阻 R0 串联的电源的电路模型。 U U0=E
理想电压源电压源
US R0
+
I + U – RL
电压源模型
由上图电路可得: U = US – IR0 若 R0 = 0 I O E 理想电压源 : U US IS RO 若 R0<< RL ，U US ，电压源的外特性可近似认为是理想电压源。
电路的组成部分：
信号源: 提供信息
信号处理：放大、调谐、检波等
话筒
放大器
扬声器
直流电源: 提供能源
负载
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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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，即忽略次要因素,用反映它们主要物理性质的理想元件或其组合来代替实际电路中的器件，这样将实际电路抽象概括成由理想元件组成的电路模型。
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1.1.5 理想电压源和理想电流源 1.理想电压源（恒压源） I US + _ + U _
U
US RL
O
I
外特性曲线伏安特性曲线特点: (1) 内阻R0 = 0 (2) 输出电压是一定值。对直流电压，有 U US。 (3) 恒压源中的电流由外电路决定。例1：设 US = 10 V，接上RL 后，恒压源对外输出电流。当 RL= 1 时， U = 10 V，I = 10A 电压恒定，电当 RL = 10 时， U = 10 V，I = 1A 流随负载变化
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1.1.4 电容元件
是实际电容器或电路中具有电容效应元件的理想模型，是反映物体存储电荷能力的理想元件。电容器极板上的电荷量q与极板间电压u 之比称为电容元件的电容，即
q 电容： C u
i
+
u _
q
q
＋
C
－
电容元件
(F )
du i C dt
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