电工技术电路的基础知识PPT.ppt

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1、1,第一章电路的基础知识,电工技术,第二节电路的状态和电气设备的额定值,第一节电路及其主要物理量,第一章 电路的基础知识,第三节基尔霍夫定律,第四节理想电路元件及实际电源的两种电路模型,第一节 电路及其主要物理量,一、电路的概念,二、电路的主要物理量,4,第一节、电路及其主要物理量,一、电路的概念,（一）定义,组成一个完整的电路,由电源、负载、中间环节(开关或导线）按一定方式组成。,电路电流通过的路径。,例：手电筒,5,第一节、电路及其主要物理量,负载,中间环节,电源,手电筒的电路原理图,电池：提供电能的器件，称为电源。,电珠：用电器件，称为负载。,金属连片：相当于导线，和开关一起连接电源和负

2、载，起传输和控制作用，称为中间环节。,6,第一节、电路及其主要物理量,1.为实现能量传输和转换的电路,（二）分类,交流电的传输与转换,7,第一节、电路及其主要物理量,8,第一节、电路及其主要物理量,2.为实现信号传递与转换的电路,信道,通信系统原理框图,发信源,收信者,9,第一节、电路及其主要物理量,扩音机电路示意图,话筒,扬声器,信号源,负载,10,第一节、电路及其主要物理量,（三）电路模型,理想电路元件为了简化分析和计算,在一定条件下，突出实际电路元件的主要电磁性质，把实际电路元件近似地看作理想电路元件。理想电路元件主要有：电阻、电感、电容和电源元件等。,实际电路模型化用1个或几个理想电路

3、元件的组合来代替实际电路中的具体元件。,电路模型由理想电路元件构成的电路，简称电路。今后在电路分析中讨论的电路均为电路模型。,11,第一节、电路及其主要物理量,12,第一节、电路及其主要物理量,理想电压源：电池US。,理想电阻元件：负载电阻RL和电源内电阻RO。,手电筒的电路模型,13,第一节、电路及其主要物理量,二、电路的主要物理量,(一)电流,1.定义,电流带电粒子的定向运动。,电流强度度量电流强弱的物理量。其数值单位时间内通过导体某一横截面的电荷量。,2.公式,工程上简称电流,直流当dq/dt=常数时，称恒定电流。,单位时间,通过电荷量,14,第一节、电路及其主要物理量,（1）电流的实际

4、方向：规定正电荷运动的方向为电流的方向。,千安(kA)、安培(A)、毫安(mA)、微安(A),3.单位,4.方向,1A=1C(库仑)/s(秒),1mA=10-3 A 1A=10-3mA1 mA=10-6kA,15,第一节、电路及其主要物理量,（2）电流的参考方向:因为有些电路中很难直接判定电流方向（如下图b中电阻R中的电流方向）；另外交流电路中，电流是随时间变化的。所以需引入参考方向。,?,16,第一节、电路及其主要物理量,电流的参考方向（也称正方向）是假设的方向，参考方向可以任意选定。,实际方向与参考方向一致，电流值为正值实际方向与参考方向相反，电流值为负值。,在分析电路时：先假定参考方向据

5、此进行计算再从结果的正负值确定实际方向。,今后，电路图上标的电流方向均为参考方向。,（3）注意,参考方向,参考方向,(a)I0,(b)I0,17,第一节、电路及其主要物理量,5.表示方法,箭 标,18,第一节、电路及其主要物理量,(二)电压和电动势,1.定义：,电源,电压度量电场力做功的物理量。,导线,正电荷在电场力作用下的运动,极板,19,第一节、电路及其主要物理量,（1）电压的方向（实际方向）：习惯上规定从高电位点指向低电位点，即电压降的方向。,千伏(kV)、伏特(V)、毫伏(mV)、微伏(V)。,3.单位,4.方向,2.公式,A、B两点间电压单位正电荷在电场力的作用下，由A点经外电路到B

6、点电场力所做的功。,UABA/Q,20,第一节、电路及其主要物理量,（2）参考方向：,实际方向与参考方向一致，电压值为正值实际方向与参考方向相反，电压值为负值。,电压参考方向是假设的方向，可以任意选定。为了方便，常和电流取一致的参考方向，称为关联参考方向。,参考方向,参考方向,(a)U0,(b)U 0,在参考方向选定后，电压 值才有正负之分,21,第一节、电路及其主要物理量,图（a）中，U与I参考方向一致，则URI。,图（b）中，U与I参考方向不一致，则U-RI。,表示方法3种：箭头；双下标UAB；极性“”、“”。本书采用用极性表示法。,22,第一节、电路及其主要物理量,（三）电位,电位实际上

7、就是电路中某点至参考点之间的电压，通常设参考点的电位为零。,1.电位的概念,电位度量电路中各点所具有的电位能大小的物理量。电位电场力将单位正电荷从该点移到参考点所做的功。,电路中任意两点之间的电压等于这两点之间的电位之差。,UAB=VAVB,23,第一节、电路及其主要物理量,2.电位的计算,（1）计算步骤:任选电路中某一点为参考点（常选大地为参考点)，设其电位为零。标出各电流参考方向并计算。计算各点至参考点间的电压，即为各点的电位。,某点电位为正，说明该点电位比参考点高。某点电位为负，说明该点电位比参考点低。,24,第一节、电路及其主要物理量,图a：选择O点作参考点，则VO0，UABVAVB2

8、V,图b：选择B点作参考点，则VB0，UABVAVB2V,图c：选择A点作参考点，则VA0，UABVAVB2V,25,第一节、电路及其主要物理量,由以上计算可以看出：参考点不同，各点的电位也不同，但任意两点间的电位差不变。所以，分析电路时，常用电位来讨论问题。,在电路中，往往不再把电源画出，改用电位标出。,26,第一节、电路及其主要物理量,解：图(a)按一般画法如(b)图。,I=(VA-VC)/(R1+R2)=0.1mA,电阻R1上的电压降为：,【例1-1-1】求图a电路中B点的电位VB。,VBR1I10V,27,第一节、电路及其主要物理量,解：,B点电位：VBVAR1I1V,电阻R1上的电压

9、降为：VBR1I10V,计算表明，当选取电位参考点后，电路中的各点都有确定的电位，与计算路径无关。,28,第一节、电路及其主要物理量,（四）电动势,电源力为维持导线中的电流，保持电源两极间一定的电压，需借助外力使移动到负极的正电荷经过另一路径回到正极板，这种克服电场力作功的外力称为电源力。,电动势是电源力将单位正电荷从电源负极移到电源正极所做的功。,1.定义,移动到B极的正电荷借助外力回到A极板,29,第一节、电路及其主要物理量,电动势的实际作用方向从低电位端指向高电位端，是电位升的方向。,电动势数值单位正电荷增加的位能。,3.方向,参考方向用箭头、双下标或极性“”、“”表示。,4.数值,即：

10、EBAVAVB,2.单位,千伏(kV)、伏特(V)、毫伏(mV)、微伏(V)。,30,第一节、电路及其主要物理量,（五）电能和电功率,1.定义：,PA/tUI,（1）在时间t内电荷受电场力作用从A点经负载移到B点，电场力所作功，即t时间内所消耗（或吸收）的电能。,（2）单位时间内消耗的电能称电功率。,AUQUIt,（3）在时间t内电荷电源力将单位正电荷从电源负极经电源内部移到电源正极所做的功。,AEEQEIt,（4）电源力产生或（发出的）电功率。,PEEI,31,第一节、电路及其主要物理量,电源产生的功率负载、导线及电源内阻消耗的功率。,2.能量守恒,PPE,UE,UI=EI IRo,P=PE

11、 P,负载取用功率,电源产生功率,内阻消耗功率,3.单位：千瓦(kW)、瓦(W)、毫瓦(mW)。,32,第二节、电路的状态和电气设备的额定值,4.电路元件的功率性质：,负载性质：当PUI为正值，表明UI实际方向相同，是负载性质，消耗功率。,电源性质：当PUI为负值，表明UI实际方向相反，是电源性质，输出功率。,电源与负载的判别,电源：U、I 实际方向相反，电流从“+”端流出。（发出功率）,负载：U、I 实际方向相同，电流从“-”端流出。（吸收功率）,33,第一节、电路及其主要物理量,求：（1）此有源支路的电动势；（2）此有源支路在电路中属于电源性质还是属于负载性质；（3）写出功率平衡关系式。,

12、解:（1）因为UER0I,（2300.65）V233V,【例1-1-2】支路电阻R00.6，测得有源支路的端电压为230V，电路中的电流I5A，并有关系UER0I。,所以EUR0I,34,第一节、电路及其主要物理量,（2）因为此有源支路的电动势E大于外电压U,所以电流I的实际方向如图(b)所示，即I与U的实际方向相反，在电路中属于电源性质，向外提供电能。,（3）此支路电动势发出的功率为：,PEEI2335W1165W,此支路向外电路发出的功率为：,PUI2305W1150W,此支路内阻上消耗的功率为：,PI2R0520.6W15W,功率平衡关系式为:PEP P,计算表明，此有源支路中电动势发出

13、的功率有15W消耗在内阻上，1150W输给外电路。,35,第一节、电路及其主要物理量,电路基本物理量的实际方向,归纳,第二节 电路的状态和电气设备的额定值,一、电路的状态,二、电气设备的额定值,37,第二节、电路的状态和电气设备的额定值,一、电路的状态,3种状态：,用U1表示电源的端电压UAB,用U2表示负载的端电压UCD,38,第二节、电路的状态和电气设备的额定值,(一)空载状态,1.原因,开关断开或连接导线折断。,2.特征,（1）电流I0,（2）电源的端电压电源的电动势,（3）电源的输出功率P1和负载所吸收的功率P2均为0，电源对外不输出电流。,又称断路或开关状态。,U1E-R0I=E,空

14、载电压或开路电压,P1U1I=0,P2U2I=0,39,第二节、电路的状态和电气设备的额定值,(二)短路状态,1.原因,当电源两端输出端钮A、B由于导线绝缘损坏、操作不慎等原因相接触时，电源被短路。,2.特征,（1）电源中的电流最大，外电路输出电流为0,（2）电源和负载的端电压均为0,ISCE/R0,U1ER0ISC=0,短路电流,40,第二节、电路的状态和电气设备的额定值,（3）电源的对外输出功率P1和负载所吸收的功率P2均为0，电源电动势所发出的功率全部耗在内阻上。,电源温度迅速上升，可能焼毁电源和电气、造成机械上的损坏，是严重事故，必须力求避免。实际电路中必须有短路保护装置。,PE EI

15、SCE2/R0=ISCR0,41,第二节、电路的状态和电气设备的额定值,求电源的电动势E和内阻R0,解：设电压U、电流I的参考方向如图,当开关S断开时：UER0IE,此时电源的电动势：E6V,当开关S闭合时：IU/R5.8/10A0.58A,内阻R0(EU)/I=(65.8)/0.58=0.345,【例1-2-1】若开关S打开时电压表的读数为6V，开关闭合时电压表的读数为5.8V，负载电阻R10。,42,第二节、电路的状态和电气设备的额定值,(三)负载状态,一般的有载工作状态。,特征,（1）电路中的电流为,（2）电源的端电压为：U1ER0I,（3）电源的输出功率：,IE/(R0R),PE U1

16、I(ER0I)I=EIR0I2,电源电动势E一定时，输出功率并不恒定。输出功率与电源有关，还决定于负载的大小。,当E、R0一定时，电流由负载电阻R的大小决定,43,电源输出的功率由负载决定。,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)，而不是电阻增大。,第二节、电路的状态和电气设备的额定值,44,二、电气设备的额定值,额定值电气设备和元器件在正常运行时规定的使用限额。,第二节、电路的状态和电气设备的额定值,（一）表示方法,是考虑可靠性、经济性和使用寿命等制定的。,用带下标“N”表示。如UN、IN。,45,（四）3种运行状态,3.欠载状态：使用值小于额定值时电气设备的工作状态

17、（即I IN，P PN）。,2.过载状态：使用值大于额定值时电气设备的工作状态（即I IN，P PN）。,1.额定状态：使用值等于额定值时电气设备的工作状态（即I=IN，P=PN）。此时经济合理安全可靠。,第二节、电路的状态和电气设备的额定值,此时损坏设备。,此时不经济，也损坏设备。,46,第二节、电路的状态和电气设备的额定值,求（1）额定状态下的电流及负载电阻。,（2）空载状态下的电压。,（3）短路状态下的电流。,解：（1）额定电流INPN/UN200/50A4A,负载电阻RNUN/IN50/412.5,（2）空载电压U0E(R0RN)IN52V,（3）短路电流ISE/R052/0.5A10

18、4A,【例1-2-2】直流电源的额定功率为220W，额定电压为50V，内阻为0.5，负载电阻可以调节。,可见：短路电流是额定电流的倍。,第三节 基尔霍夫定律,一、基尔霍夫电流定律,二、基尔霍夫电压定律,48,第三节、基尔霍夫定律,二、基尔霍夫定律本节重点讲解,在电路的分析计算中，有2个重要的基本定律,一、欧姆定律物理学中已学过,49,欧姆定律,U、I 参考方向相同时,U、I 参考方向相反时,U=I R,U=IR,3.注意U、I 的方向,第三节、基尔霍夫定律,1.内容：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。,复习,2.公式,50,一、基尔霍夫电流定律（KCL）,（一）内容,（二）数学表达式 即:

19、K=0,任一瞬间，通过电路中任一结点的各支路电流的代数和恒等于零。,第三节、基尔霍夫定律,支路：电路中的每一个分支。支路电流：一条支路流过一个电流。,结点：三条或三条以上支路的汇合点。,51,流入结点A的电流为I1+I3,流出电流为 I2+I4,第三节、基尔霍夫定律,则I1+I2+I3+I4 0即K=0,R4,52,注意：基尔霍夫电流定律（KCL）反映了电路中任一结点处各支路电流必须服从的约束关系，与各支路上是什么元件无关。,第三节、基尔霍夫定律,假设有1个闭合面S包围结点A，则通过A的电流必然穿过闭合面S，所以基尔霍夫电流定律可以由结点扩展到任一闭合面。,（三）推广,广义结点,53,第三节、

20、基尔霍夫定律,解：不管两个电气系统内部如何复杂，若由两根导线连接，必然存在I1I2的关系，因为可将A系统视为一广义结点，所以有：,I1I20即I1I2,【例1-3-1】两个电气系统的连接，试决定两根导线中电流I1和I2的关系。,广义结点,54,第三节、基尔霍夫定律,解：假设一闭合面S，将三极管包围起来。,所以，无论工作在什么情况下，晶体三极管3个电极的电流之间的关系，总是：发射极电流集电极电流基极电流。,【例1-3-2】试决定晶体三极管基极电流Ib、发射极电流Ie和集电极电流Ic之间的关系。,广义结点,则有：IeIbIc0,或：IeIbIc,55,二、基尔霍夫电压定律（KVL）,（一）内容,任

21、一瞬间，作用于电路中任一回路各支路电压的代数和恒等于零。,第三节、基尔霍夫定律,（二）数学表达式：即 UK=0,用于电路的某一回路时，必须首先假定各支路电压的参考方向并指定回路的循行方向（顺时针或逆时针），当支路电压与回路方向一致时取“”号，相反取“”号。,回路：由支路组成的闭合路径。,网孔：内部不含支路的回路。,56,第三节、基尔霍夫定律,举例考察某电路的中的一个回路ABCA。,各支路电压的参考方向和回路循行方向如图。,则有：UAB+UBC+UCA(VAVB)+(VBVC)+(VCVA)=0 即 UK=0,电压的参考方向,注意：基尔霍夫电压定律（KVL）反映了电路中任一回路中各支路电压必须服

22、从的约束关系，与各支路上是什么元件无关。,57,第三节、基尔霍夫定律,（三）拓展,三电压方程相加整理后：,3条支路的电压方程：,R1I1R2I2R3I3US1US2,RKIKUSK,UAB=-US1R1I1,UBC=US2-R2I2,UCA=R3I3,（K1，2，3，E3=0）,58,第三节、基尔霍夫定律,任一瞬间，电路中的任一回路各电压降的代数和恒等于这个回路内各电源电压的代数和。凡电源电压、电流与回路方向一致者取“”，相反取“”号。,结论：本定律可以由真实回路拓展到任一虚拟回路，而不论虚拟回路中的实际电路元件是否存在。这就是说，电路中任一虚拟回路各电压的代数和恒等于零。,59,第三节、基尔

23、霍夫定律,解：因电压Ucb、Ube和Uce构成1个虚拟回路，所以3个电极不论在电路中如何连接，各电极间的电压必然满足基尔霍夫电压定律。,若取顺时针方向为回路的循行方向。则有,Ucb Uce Ube0,或Uce UcbUbe,【例1-3-3】试决定右图所示晶体三极管电压Ucb、Ube、Uce之间的关系。,回路方向,60,第三节、基尔霍夫定律,解：设各支路电压参考方向和回路循行方向如图所示。,【例1-3-4】已知US123V,US26V,R110,R25,R38,R410,R54,R67,R71。求电压UAB。,UDAUDCUCBUAB0即：UAB UDA UDC UCB,根据本定律，对回路ADC

24、BA可写出方程：,61,第三节、基尔霍夫定律,解：,再假想一闭合面将电路的右半部分包围起来，由于AB支路断开，流出此闭合面的电流为0，根据定律，流入该闭合面的电流也必定为0，即I40。故：,【例1-3-4】,62,第三节、基尔霍夫定律,解：电流的参考方向如图。由电流定律可知I30时，I1-I2，且R3两端无压降，再根据以上电压定律可得：,【例1-3-5】R12，R21，US112V，US218V。要使R3中的电流为0，US3应为多大？,63,第三节、基尔霍夫定律,注意：基尔霍夫定律具有普遍的适用性，它适用于由任何元件所构成的任何结构的电路，电压和电流是恒定的，也可是任意变化的。,即12US32

25、（18US）,US16V,第四节 理想电路元件及实际电源的两种电路模型,一、理想电路元件,二、实际电源的两种电路模型,65,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,一、理想电路元件,伏安特性：在理想电路中，其端电压与通过它的电流之间的关系。,66,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,（一）电阻元件,1.定义,2.伏安特性,u=R i,电阻元件的端电压与流过它的电流成正比。,理想电阻元件,从实际电阻器抽象出来的，忽略其电感、电容作用，只具有消耗电能性质的元件，称为理想电阻元件，简称电阻元件。习惯上常称为“电阻”。,线性电阻,67,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,3.

26、单位：欧姆()、千欧(k)、兆欧(M)。,4.与功率的关系,电路元件取用的功率为：,说明（1）不论u、i是正值负值，p总是大于零,说明电阻元件总是消耗功率的。,（2）当电流恒定时，功率与电阻成正比。,（3）当电压恒定时，功率与电阻成反比。,电阻是耗能元件,68,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,（二）电感元件,1.定义,2.公式,电感元件两端的电压与它的电流对时间的变化率成正比。,从实际电感线圈抽象出来，忽略其导线电阻、线圈匝与匝之间的电容作用，只具有储存磁场能性质的元件，称为理想电感元件，简称电感元件。通常称之为“电感”。,69,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,3.

27、单位：亨利(H)、毫亨(mH)、微亨(H),4.储存的磁场能量,电感元件中储存的磁场能量为：,说明（1）电感元件在某时刻储存的磁场能量，与该时刻流过的电流的平方成正比。,（2）电感元件不消耗能量。,电感是储能元件,70,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,（三）电容元件,1.定义,2.储存的电量q与外加电压u成正比,q=Cu,3.电容元件上通过的电流与元件两端的电压对时间的变化率成正比。,从实际电容器抽象出来，忽略其本身的漏电阻和电感作用，只具有储存电场能性质的元件，称之为理想电容元件，简称电容元件。通常称之为“电容”。,电压变化越快，电流越大,当两端电压恒定时，i=0，电容相当于开

28、放，故电容元件有隔直流作用。,71,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,3.单位：法位(F)、微法(F)、皮法(pF),4.储存的电场能量,电感元件中储存的磁场能量为：,说明（1）电容元件在某时刻储存的电场能量，与元件在该时刻所承受的电压的平方成比。,（2）电容元件不消耗能量，是一种储能元件。,72,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,（四）理想电压源,U E（或US）I决定于外电路。,1.定义：无论流过多大电流，都能提供确定电压的电路元件。,2.电压、电流的关系：,3.注意：理想电压源实际上是不存在的，但电源内阻小于负载电阻，则电压稳定，即认为是一个理想电压源。,电路图,

29、73,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,（五）理想电流源,1.定义：无论端电压是多少，都能提供确定电流的电路元件。,I=IS，U决定于外电路,电路图,2.电压、电流的关系,3.注意：理想电流源实际上是不存在。但如电源内阻远大于负载电阻，则电流基本恒定，即认为是理想源。,74,二、实际电源的两种电路模型,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,75,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,（一）电压源模型,一个实际电源可用一个理想电压源和一个内电阻相串联的理想电路元件组合来代替，称电压源模型。,I,U,+,伏安特性,U=US R0I,当电压源模型开路时，输出电流I0，输出

30、电压U理想电压源电压US。,76,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,当电压源模型接负载时，输出电压小于理想电压源的电压U。当外电路的电阻R减小时，电流I增加，输出电压U随之下降U。,当电压源模型短路时，输出电压U0，电压US全部作用于内阻上，短路电流仅受内阻限制，即IsE/R0。,可见：内阻越小，输出电流变化时输出电压的变化就越小，电压越稳定；理想情况下，R00，U为定值，伏安特性是一条直线，为理想电压源。,77,（二）电流源模型,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,一个实际电源可用一个理想电流源IS和内电阻R0相并联的理想电路模型组合来表示，称电流源模型。,伏安特性,当

31、电流源短路时，输出电压U0，IS全部成为输出电流，即IIS。,78,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,当电流源开路时，输出电流I0，IS从内阻是通过，内阻电压最大，即开路电压最大，UOCISR0。,当电流源接负载时，IS不能全部输出，有一部分在内阻上通过。当外电路的电阻增加时，内阻电流增大，内阻压降也增大，即电流源的电压U增加，输出电流I减小。,可见：内阻越大，输出电压变化时输出电流的变化就越小，电流越稳定；理想情况下，内阻R0无穷大，I为定值，伏安特性是一条直线，为理想电流源。,79,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,（三）电压源模型和电流源模型的等效变换,条件：输出

32、电压和输出电流不变。,U=E IR0,U=ISR0 IR0,80,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,注意：,1.电压源模型是理想电压源与内阻串联，电流源模型是理想电流源与内阻并联。,2.变换时两种电路模型的极性必须一致。,3.理想电压源和理想电流源之间不能变换。,81,第四节、理想电路元件及实际电源的两种电路模型,【例1-4-2】设两台直流发电机并联工作，共同供给R24的负载电阻。其中一台的理想电压源电压US1130V，内阻R11；另一台的理想电压源电压US2117V，内阻R20.6。求：负载电流I。,解：将原电路中电压源模型等效变换成电流源模型图（b）。,82,第四节、理想电路元

33、件及实际电源的两种电路模型,IS1=US1/R1=130/1A=130A,IS2=US2/R2=117A/0.6A=195A,IS=IS1+IS2=(130+195)A=325A,R0=R1R2/(R1+R2)=0.375,所以，IR0/(R0+R)IS=5A,再合并成一个等效电流源模型图(c)。,83,实验一、实际电源的等效变换,实验目的：电源的两种模型及其等效变换。,建立电路：1.取电压源和1k电阻建立电路。2.取电流源和1k电阻建立电路。,实验步骤：1.观察通过电阻的电流及其 两端的电压。2.理解等效的概念。,EDA实验,链接EDA1,84,结 论:对外电路而言，电源的两种电路模型相互间

34、是等效的。,EDA实验,两种情况下，通过负载的电流和负载两端的电压是相等的。,实验数据：,第一章电路的基础知识,小结,86,电路组成：电源，负载，中间环节,欧姆定律基尔霍夫定律,空载短路负载,轻载,电路,应用：工作状态,一、知识结构图,电流定律（KCL）,电压定律（KVL）,基本概念,基本定律,主要物理量：电流，电压，电位，电动势，电功率,电路模型：电压源模型，电流源模型,理想元件：电阻，电感，电容，理想电压、电流源,满载：额定值,过载,87,1.任何一个完整的电路,（一）电路的组成,由3部分组成,电源（或信号源）,负载,中间环节,2.电路模型：用理想电路元件代替实际元件构成的电路。,3.实际

35、电路模型化的意义：简化电路分析和计算。,二、需掌握的知识要点,88,1.实际方向,电流实际方向是指正电荷运动的方向。,2.参考方向,（二）电流、电压和电动势的方向,电压实际方向是指电位降的方向。,电动势的方向是指电位升的方向。,电流、电压的参考方向可任意选定，当参考方向与实际方向一致时为正，反之为负。在未标出参考方向的情况下，其正负是无意义的。,89,3.在分析电路时,常选取参考点的电位为零，电路中其他各点的电位等于该点与参考点之间的电位差（即电压）。参考点不同，各点的电位也不同，而各点之间的电压不变。,4.电路元件的性质,在电压U和电流I的参考方向一致的条件下：当功率PUI为正值时，该元件从

36、外电路吸收功率，属于负载性的。当P为负值时，该元件向外电路发出功率，属于电源性的。,90,（三）电路的状态,即电源开路，这时电流为零，电源端电压等于理想电压源的电压US，电路不消耗功率。,有3种状态,空载,短路,负载,1.空载,2.短路,短路通常是一种事故，这时电源端电压为零，短路电流ISE/R0，电路功率全部消耗在电源内阻上。,91,是电路的工作状态，这时电源发出的功率减去内阻消耗的功率等于外电路上消耗的功率。,3.负载,4.额定值,是制造厂为了使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的允许值。电气设备和元器件在额定状态下工作是最合理的。,（四）基尔霍夫定律,由2部分组成,基尔霍夫电流定律,

37、基尔霍夫电压定律,92,（2）应用：通常应用于结点，也可推广应用于任一假设的闭合面。,1.基尔霍夫电流定律,（1）内容：任一瞬间，通过电路中任一结点的各支路电流的代数和恒等于零。,（2）应用：通常应用于闭合回路，也可推广应用于任何开口电路。,2.基尔霍夫电压定律,（1）内容：任一瞬间，作用于电路中任一回路各支路电压的代数和恒等于零。,93,（五）理想电路元件及伏安特性,在电压和电流的参考方向一致的条件下，电阻元件、电感元件、电容元件的伏安特性是：,1.理想电路元件分类,理想电路元件,储能元件（电感、电容）,无源元件,有源元件,耗能元件（电阻）,理想电压源,理想电流源,2.伏安特性,94,理想电

38、压源的电压恒定不变，而电流随外电路而变。,理想电流源的电流恒定不变，而电压随外电路而变。,（六）电路模型,1.分类,实际电源的电路模型,电压源模型,电流源模型,电压源模型是理想电压源和电阻的串联组合。,电流源模型是理想电流源和电阻的并联组合。,2.构成,3.电压源模型与电流源模型可等效变换,条件是内阻相等，且ISUS/R0,素材库,附件,96,为了方便各位老师根据不同的教学风格修改课件，这里将一部分自行制作的素材库附上。,说 明,素材库包括：元器件、电路符号、各种变量、波形、圆点标记等。,97,+VCC,C,VBB,R,RL,讨论,附件：素材库,us,u,ZL,PN,Ia,+,链接EDA3,【例10-2-9】,i1,