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1、1,1.电流和电压的参考方向2.电路元件特性3.基尔霍夫定律,重点：,第一章 电路的基本概念（basic concepts of circuit),2,1.1 电路和电路模型,1.2 电路的基本物理量,1.3 电功率和电能量,1.4 无源二端元件,1.5 有源二端元件,1.6 受控源,1.7 运算放大器,第一章 电路的基本概念,1.8 基尔霍夫定律,3,3 负载,电路是为了传输、转换电能或传递、处理信号，由一些电气设备或元件按一定方式联结起来的电流通路。,1 电源,一、电路的作用与组成,1）.电能的传输与转换（电力系统）,1、电路的作用：,1.1 电路和电路模型（model),4,一、电路的作
2、用与组成,2）.信号的传递与处理,2、电路的组成：,1）电源(source)：提供能量或信号（如：电池、发电机、信号源）；,2）连接导线(line)：联通电路，输送电能；,3）负载(load)：将电量转换为非电量（如：电机、电灯、扬声器）。,1、电路的作用：,5,二、电路的模型（circuit model）,当有电流通过时：,L,实际的电路元件或器件其电磁性质是很复杂的。,例如：白炽灯(lamp),电压电场储存电场能量 C,C,电流磁场储存磁场能量L,6,二、电路的模型,工程上，为了简化计算，常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，而把它看成理想电路元件。,7,构造手电筒的电路模型,8,
3、电路实体,电路模型,用理想电路元件组成的电路，称为实际电路的电路模型。,二、电路的模型,9,电压 u(t)、电流i(t)、功率p(t)等。,一、电路分析的基本变量,1.2 电路的基本物理量,current,voltage,电路分析:,已知电路的结构和元件参数确定各部分电压和电流。,激励和响应的概念:,激励：电路中的电源。,响应：电源作用下，电路各部分电压电流。,10,、电流（安培）:,直流电流（恒定电流）（）用 表示。,交流电流（）用 i 表示,2、电压与电位（伏特）:,电压：是两点间的电位差,电位：某点到参考点的电压。,direct current,alternating current,1
4、1,12,元件(导线)中电流流动的实际方向有两种可能。,参考方向：任意假定一个方向即为电流的参考方向。,、电流的参考方向,二、电流和电压的参考方向(reference direction),i 0,i 0,电流方向的表示方法：i,13,.电压的参考方向,参考方向u,+,1.a、b哪点电位高？,2.I=?,14,电压参考方向的三种表示方式：,(1)用箭头表示：,(2)用正负极性表示：,(3)用双下标表示：,电动势(E)和电压(U)的区别：,电动势(E)的实际方向是由负极指向正极，即电位升的方向；,电压()的实际方向是由高电位指向低电位，即电压降的方向,15,元件的 u，i 通常采用相一致的参考方
5、向，称之为关联参考方向。,3.关联参考方向,看成电源,看成负载,16,试判断下图中的三个元件,哪个是关联参考方向?,17,1.3 电功率和电能量(power),一、电功率：单位时间内电场力所做的功。,功率的单位：W(瓦)(Watt，瓦特),能量的单位：J(焦)(Joule，焦耳),18,二、功率的计算和判断,u、i 关联参考方向,P0 吸收正功率(实际吸收),P0 吸收负功率(实际发出),19,功率计算实例,P=87=56W消耗功率的电路器件：电阻（灯泡等）：电能热能 电动机：电能动能,P=-87=-56W释放功率的电路器件：电 池：化学能电能 发电机：机械能电能,上述功率计算不仅适用于元件，
6、也适用于任意二端网络。电阻元件在电路中总是消耗(吸收)功率，而电源在电路中可能吸收，也可能发出功率。,练习P25 1.1,20,理想电路元件(ideal circuit elements）,理想电源元件,理想无源元件,理想电压源,理想电流源,电阻R,电感L,电容C,21,1)电阻的外形图,potentiometers,Surface mounted,一、电阻元件(resistor),1.4 无源二端元件,22,2).符号,电压与电流的参考方向设定为 关联参考方向时：,3).欧姆定律(Ohms Law),u R i,若为非关联参考方向,则,u R i,公式必须和参考方向配套使用！,23,24,电
7、阻的额定功率与电阻值无关，主要取决于其组成材料、尺寸及形状。,4).电阻的功率,p吸 ui i2R u2/R,电阻的用途?,1、限制电流；2、分压；3、电位器收音机中调节音量；4、与其它元件构成滤波电路、移相电路,25,一、理想电压源：,特点：,(a)电源两端电压由电源本身决定,与外电路无关；,(b)通过它的电流是任意的，由外电路决定。,直流：US为常数,交流：uS是确定的时间函数，如 uS=Umsint,电路符号:,电源两端电压为uS，其值与流过它的 电流 i 无关。,1.5 有源二端元件(source),26,例：,若直流电源电压US=10V，#对于R=1 的负载，则电流 I=U/R=10
8、/1=10A;#对于R=10 的负载，则电流 I=U/R=10/10=1A;,若交流电源电压为220V，#对于25W的灯泡，则电流 I=P/U=25/220=0.114A;#对于1000W的电炉子，则电流 I=P/U=1000/220=4.55A;,(b)通过它的电流是任意的，由外电路决定。,电压源的两端开路时，I=0，是允许的；但注意：电压源不许短路！,27,(a)电源电流由电源本身决定，与外电路无关；,(b)电源两端电压是任意的，由外电路决定。,直流：iS 为常数,交流：iS 是确定的时间函数，如 iS=Imsint,二、理想电流源：,电源输出电流为iS，其值与此电源的端电压u 无关。,特
9、点：,电路符号:,*,电流源的两端短路时，U=0，是允许的；注意：电流源不许开路！,不要把电流源和电流表混淆。,光电池、光电管,28,1、等效电压源和等效电流源,三、电压源与电流源的等效变换,目的是简化电路,电压源的串并联,n个电压源的串联，可以用一个电压源等效替代。,串联:,29,电流源的串并联,n个电流源的并联可以用一个电流源等效替代。,并联：,30,元件,对外等效变换的例子：,该元件只影响电压源中的电流大小，而不影响外部电路。,该元件只影响电流源的端电压大小，而不影响外部电路。,练习P26 1.7 1.9,31,一个实际电压源，可用一个理想电压源uS与一个电阻Rs串联的支路模型来表征其特
10、性。,实际电压源模型,u=uS Rs i,Rs:电源内阻,一般很小。,uS=US时，其外特性曲线如下：,当它向外电路提供电流时，它的端电压U总是小于US，电流越大端电压U 越小。,、实际电源的电路模型及其等效变换,32,实际电流源模型,一个实际电流源，可用一个电流为 iS 的理想电流源和一个内电导 Gs 并联的模型来表征其特性。,i=iS Gs u,iS=IS时，其外特性曲线如下：,Gs:电源内电导,一般很小。,0,当它向外电路供给电流时，并不是全部流出，其中一部分将在内部流动，随着端电压的增加，输出电流减小。,33,电源的等效变换,所谓的等效是指两种电源模型端口的电压、电流在转换过程中保持不
11、变。,u=uS Rs i,i=iS Gs u,i=uS/Rs u/Rs,比较，得等效的条件：,iS=uS/Rs,Gi=1/Rs,34,(2)所谓的等效是对外部电路等效，对内部电路是不等效的。,注意：,(3)理想电压源与理想电流源不能相互转换。,35,I=0.5A,U=20V,对于串联支路，将电流源变换为电压源后，合并化简；,对于并联支路，将电压源变换为电流源后，合并化简；,36,对于并联支路，将电压源变换为电流源后，合并化简。,对于串联支路，将电流源变换为电压源后，合并化简；,37,1.6 受控源(非独立源)(controlled source or dependent source),1.定
12、义：电压源电压或电流源电流不是给定的时间函数，而是受电路中某个支路的电压(或电流)的控制。,电路符号,受控电压源,受控电流源,运算放大器,变压器,三极管,38,例:,一个三极管可以用CCCS模型来表示,ic=ib,39,2.分类：根据控制量和被控制量是电压u或电流i，受控源可分为四种类型：,40,3.受控源与独立源的比较,(1)独立源电压(或电流)由电源本身决定，与电路中其它电压、电流无关，而受控源电压(或电流)直接由控制量决定。,(2)独立源作为电路中“激励”，在电路中产生电压、电流，而受控源只是反映输出端与输入端的关系，在电路中不能作为“激励”。,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
