電路與電子技術 教學課件 ppt 作者董毅1電路分析部分 第01章 電路的基本概念

1、1,《電路與電子技術》,北京印刷學院,2,電路分析部分,第1章 電路的基本概念,第2章 電路的分析方法,第3章 正弦交流電路,第4章 三相電路,第5章 暫態(tài)分析,3,模擬電路部分,第6章 二極管及整流電路,第7章 晶體管及放大電路,第8章 反饋放大電路,第9章 運算放大電路,4,數字電路部分,第10章 組合邏輯電路,第11章 時序邏輯電路,第12章 異步電動機,第13章 繼電接觸控制系統,5,第1章 電路的基

2、本概念,§ 1 電路與電路圖 · · · · · · · · · · · · · · · · 06,§ 2 電路的基本物理量 · · · · · · · · · &#

3、183; · ·11,§ 3 電路元件· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·17,§ 4 電路的基本定律· ·

4、; · · · · · · · · · · · · ·36,§ 5 電路的工作狀態(tài)· · · · · · · · · · · · · · ·42,&

5、#167; 6 元件的串聯與并聯 · · · · · · · · · · · ·45,§ 7 電位的計算· · · · · · · · · · · · · ·

6、83; · · · · ·52,6,第1章 電路的基本概念,§1 電路與電路圖,一、電路 組成：電源、負載、導線及控制電器 電源：負責對電路提供電能 負載：將電能轉換為其它形式的能量 導線及控制電器：傳輸及分配電能,定義：電流的通路,7,第1章 電路的基本概念,二、理想元件,1、定義：

7、 只含有一種電路參數的元件，如下圖所 示的電阻元件R、電感元件L、電容元件C,8,第1章 電路的基本概念,2、實際元件的理想化 保留元件的主要特性，忽略其次要特性并用理想元件表示的過程稱為元件的理想化。 一個實際的電感線圈，保留線圈電感及線圈內阻，忽略線圈的匝間等效電容，就可以將實際電感線圈用一個理想電感元件與一個理想電阻元件的串聯結構來表示，如下圖所示。,9,第1章 電路的基本概念,3、電路圖

8、名詞： 支路：無分支的一段電路。按支路中是否有電源， 支路分為含源支路與無源支路 節(jié)點：三條或三條以上支路的聯接點 回路：由幾條支路構成的閉合電路 網孔：中間不包含其它支路的回路,定義：由理想電路元件聯接成的平面或立體圖形即 為電路圖。,10,第1章 電路的基本概念,按照定義，圖示電路中包含有6條支路、4個節(jié)點、7個回路、3個網孔,11,

9、第1章 電路的基本概念,§2 電路的基本物理量,一、電流強度（簡稱電流）表示字母：I 、i 量綱：安培（A）定義式：參考方向：規(guī)定電流流動的方向,定義：單位時間內通過導體截面的電量,12,第1章 電路的基本概念,二、電壓表示字母：U、u 量綱：伏特（V）定義式：參考方向：,定義：場力在外電路將單位正電荷從一點移到另一 點所作的功

10、,13,第1章 電路的基本概念,三、電位表示字母：U、u 量綱：伏特（V）定義式：電位參考點：規(guī)定的零電位點，用⊥表示。因為電路中兩點之間的電壓等于兩點之間的電位差,定義：電路中任意一點指向電位參考點的電壓,14,第1章 電路的基本概念,四、電動勢表示字母：E、e,定義：電源力在電源內部將單位正電荷從電源 負極板移到電源正極板所作的功,15,第1章 電路

11、的基本概念,五、電能表示字母：W、w定義式：量綱：焦耳（J）,定義：場力移動正電荷所作的功,16,第1章 電路的基本概念,六、電功率 表示字母：P、p 量綱：瓦特（W） 定義式 ： 計算公式： 符號規(guī)定：電壓與電流參考方向一致為正、相反為負,定義：單位時間內電路各部分轉換的電能（或電路 中能量的轉換率）,17,第1章 電路的基本概念,§3 電

12、路元件,一、電阻元件表示字母： R 、 r分類：線性電阻 非線性電阻電阻元件中的能量：量綱：歐姆（ ）,定義：消耗電能的元件,18,第1章 電路的基本概念,二、電感元件 表示字母：L 分類： 空心電感（線性）、鐵心電感（非線性）本章介紹線性電感

13、 實際電感線圈 理想電感線圈 由右手螺旋定則分別確定磁通與感應電動勢的方向,如上圖所示。,定義：儲存磁場能量的元件,19,第1章 電路的基本概念,N匝線圈的感應電動勢為公式中： 是磁通鏈 由于線圈中磁通的大小與勵磁電流的數值有關，所以線圈的感應電動

14、勢可以改寫為：得到電感量： 量綱：亨利（H）,20,第1章 電路的基本概念,1、電感元件的電壓-電流關系在電感元件中有：得到：則電感電流為:公式中: I0 是電流的初始值，如果電感元件原本沒有儲 能，則電流的初始值 I0=0。,21,第1章 電路的基本概念,2、感應電動勢對電流的影響 電感元件中的感

15、應電動勢對電感電流有影響，如: 1）電流增大，di / dt > 0, 則eL0，電感線圈將儲存 的磁能轉換為電能補充到電路中以阻礙電流減?。?3）電流為恒定直流時，i=I，dI/dt=0, 則eL=0,線圈 對直流短路,22,第1章 電路的基本概念,3、電感元件中的能量,23,第1章 電路的基本概念,三、電容元件表示字母：C 量綱：法拉（F） 分類：無極性電容、極性電容

16、 無極性電容 極性電容電容：電容器極板上的電荷量與極板兩端電壓的比值,定義：儲存電場能量的元件,24,第1章 電路的基本概念,1、電壓-電流關系電容電壓為:式中：U0 為電容電壓的初始值，如果電容器原本沒有儲 能，則電容電壓的初始值U0 = 0。,25,第1章 電路的基本概念,2、電容電壓對電流的影響 電壓增大時，du/

17、dt>0，則i>0，電容元件將電能轉換為電場能量儲存在電容元件中； 電壓減小時，du/dt<0，則i<0，電容元件將儲存的電場能量轉換為電能還給電路； 電壓恒定時，du/dt=0，則i=0，電容元件在直流電路中相當于斷路，即電容元件隔直導交。,26,第1章 電路的基本概念,3、電容元件中的能量,27,第1章 電路的基本概念,四、電壓源 理想電壓源模型

18、 理想電壓源伏-安特性,1、定義：凡電源兩端輸出的電壓按照某給定規(guī)律變化而與其中流過的電流無關，則稱其為理想電壓源。電源輸出電壓數值恒定時也稱為恒壓源。,28,第1章 電路的基本概念,2、理想電壓源特點：輸出電壓恒定、輸出電流任意,29,第1章 電路的基本概念,3、實際電壓源 實際電壓源模型 實際電壓源伏-安特性4、實際電壓源的電壓-電

19、流關系,30,第1章 電路的基本概念,五、電流源 理想電流源模型 理想電流源伏-安特性,1、定義：凡電源發(fā)出的電流按照某給定規(guī)律變化而與電源兩端的電壓無關，則稱其為理想電流源。電源輸出電流數值恒定時，也稱為恒流源。,31,第1章 電路的基本概念,2、理想電流源特點：輸出電流恒定、輸出電壓任意,32,第1章 電路的基本概念,3、實際電流源

20、 實際電流源模型 實際電流源伏-安特性4、實際電流源的電壓-電流關系,33,第1章 電路的基本概念,六、電源的等效互換1、等效互換：電路模型轉換前后，電路端口處對外輸出的 電壓及電流均不發(fā)生改變 電源的等效互換電壓源特性： 電流源特性：2、

21、互換條件：,34,第1章 電路的基本概念,3、注意 電源的等效互換是在實際電源模型中進行的，理想電源 之間不能等效互換 等效僅是指對電源的外電路等效，在電源內部，轉換前與轉換后的電路并不等效 電路中的被求參數支路不能參與等效互換 在電源端口以內，與理想電源相聯接并對理想電源的輸出參數沒有影響的元件，稱為多余元件，在求解外電路參數時可以將直接將端口內的多余元件去除,35,第1章 電路的基本概念,[例] 圖示電路，已知

22、 ， ，將電流源模型轉換為電壓源模型。 原電路圖 等效電路圖解：轉換后的電壓源內阻為 電源電動勢為,36,第1章 電路的基本概念,§4 電路的基本定律,一、歐姆定律1、無源支路的歐姆定律規(guī)定：電壓與電流參考方向一致為正、電壓與 電流參考方向相反為負,37,第1章

23、電路的基本概念,2、含源支路的歐姆定律規(guī)定：電源電動勢與電流方向一致為正、相反為 負；電路端電壓與電流方向一致為正、相 反為負,38,第1章 電路的基本概念,3、回路的歐姆定律規(guī)定：回路中各電源電動勢的方向與電流方向一致 為正，相反為負。 在進行電路參數求解時，應注意這時電路的參數均為代數量，其數值有正、有負，同時歐姆定律的三個表示式均為代數運算公式，公式中的正負號有相

24、應的規(guī)定。,39,第1章 電路的基本概念,二、基爾霍夫定律1、KCL：在電路中，任一時刻、任一節(jié)點，流入該節(jié)點電流的總和必定等于流出該節(jié)點電流的總和KCL：在電路中，任一時刻、任一節(jié)點，流過該節(jié)點電流的代數和恒為零常規(guī)以：電流流入節(jié)點為正、流出節(jié)點為負 節(jié)點電流定律反映了電荷的連續(xù)性，在節(jié)點處電荷既不能產生、也不能堆積或消失。,40,第1章 電路的基本概念,2、KVL：在電路中，任一時刻、任一回路，沿回

25、 路循行一周，各段電壓的代數和恒為零規(guī)定：各段電壓方向與回路循行方向一致為正、相反為負KVL：在電路中，任一時刻、任一回路，沿回路循 行一周，在循行方向上的電位升之和必定等 于電位降之和規(guī)定：電源電動勢方向與回路循行方向一致為正、相反為 負；電流方向與回路循行方向一致為正、相反為負,41,第1章 電路的基本概念,[例] 列出圖示電路中回路1的回路電壓方程解：各支路電

26、流方向及回路循行方向如圖，對回路1使用 KVL公式 由 有： 由 有：,42,第1章 電路的基本概念,§5 電路的工作狀態(tài),一、有載工作狀態(tài)有載工作狀態(tài)時，電路的參數為：,43,第1章 電路的基本概念,二、空載工作狀態(tài) 空載工作狀態(tài)時，由于電路的電流為零，所以電路的功率為零，電路的端電壓,44,第1章 電路的基本概念,三、短路工作狀

27、態(tài) 電路短路時，負載上沒有電壓與電流，電源的短路電流 電源功 ，電源將會因過熱而損壞,45,第1章 電路的基本概念,§6 元件的串聯與并聯,一、電阻的串聯與并聯1、電阻的串聯 分壓公式：,46,第1章 電路的基本概念,2、電阻的并聯 分流公式：,47,第1章 電路的基本概念,二、電感元件的串聯與并聯1、電感元件串聯由KVL公式有：

28、得：,48,第1章 電路的基本概念,2、電感元件并聯由KCL公式：得：,49,第1章 電路的基本概念,三、電容元件的串聯與并聯1、電容元件的串聯由KVL公式有：得：,50,第1章 電路的基本概念,2、電容元件的并聯由KCL公式有：得：,51,第1章 電路的基本概念,四、電源的串聯與并聯1、理想電源的串聯 理想電壓源可以直接以串聯方式聯接； 理想電流源在滿

29、足電源輸出電流相等的條件下才能串聯，否則理想電流源不能以串聯方式聯接。2、理想電源的并聯 理想電壓源在滿足電壓端電壓相等的條件下才能并聯，否則理想電壓源不能以并聯方式聯接； 理想電流源可以直接以并聯方式聯接。3、實際電源的串聯與并聯 實際電源均可以用串聯或并聯方式聯接,52,第1章 電路的基本概念,§7 電位的計算,一、已知電路結構計算電位[解題步驟]1、確定電位參考點2、求解電阻元件中