单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电工电子学C,*,1,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电工电子学B,*,2024/11/15,电工电子学C,电路的基本概念,南京工业大学信息科学与工程学院电子系,第一章,2023/10/10电工电子学C电路的基本概念第一章,2024/11/15,电工电子学C,第一章 电路的基本概念,1.1,电路的作用和组成,1.2,电路的基本物理量,1.3,电阻、电容和电感元件,1.4,电源元件,1.5,电路的工作状态,1.6,电路的基本定律,1.7,电路中电位的概念及计算,2023/10/10电工电子学C第一章 电路的基本概念1.1,2024/11/15,电工电子学C,本章的基本要求：,一、理解电压与电流参考方向的意义,二、能正确而熟练的应用电路基本定律,三、了解电路的三种状态及额定值的意义,四、会计算电路中某点的电位,2023/10/10电工电子学C本章的基本要求：一、理解电压,2024/11/15,电工电子学C,1.1,电路的作用和组成,电路：,由各种元件相互连接而构成的电流的通路。,1,、实现电能的传输、转换；,2,、,实现信号的传递与处理。,一、电路的作用：,电池,灯泡,放大器,扬声器,话筒,2023/10/10电工电子学C1.1 电路的作用和组成电路,2024/11/15,电工电子学C,二、电路的组成及模型：,1,、组成：,电源、负载和中间环节,。,电池,灯泡,电源,:,提供,电能的装置,负载,:,取用,电能的装置,中间环节：,传递、分,配和控制电能的作用,2023/10/10电工电子学C二、电路的组成及模型：1、组,2024/11/15,电工电子学C,2,、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,主要,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,。,+,R,o,E,-,手电筒的电路模型,灯,泡,开关,电,池,导线,S,R,2023/10/10电工电子学C2、模型：为了便于,2024/11/15,电工电子学C,几个概念：,激励：,作用于电路上的电源或信号源的电压或电流，,也称为,输入,。,响应：,由激励在电路各部分产生的电压或电流，也称,为,输出,。,电路分析：,在已知电路结构和元件参数的条件下，分,析电路的激励与响应之间的关系。,2023/10/10电工电子学C几个概念：激励：作用于电路上,2024/11/15,电工电子学C,1.2,电路的基本物理量,一、电流及其参考方向：,1,、电流：,电荷在导体中有规则的,定向移动,形成电流，其大小被称为电流强度，简称电流,i,。,3,、实际方向：,习惯上规定,正电荷,移动的方向为电流的实,际方向。,(,约定俗成,),4,、参考方向,：,任选,某一方向为其参考方向，也叫其正方,向。,(,人为指定,),2,、分类：,直流电流,I,、交流电流,i,。,2023/10/10电工电子学C1.2 电路的基本物理量一,2024/11/15,电工电子学C,5,、正负,：,当电流的实际方向与其参考方向,一致时，其值,为正,；当电流的实际方向与其参考方向,相反时，,其值为负,。,10V,10,I,1,10V,10,I,1,I,1,=1A,I,1,=-1A,2023/10/10电工电子学C5、正负：当电流的实际方向与,2024/11/15,电工电子学C,6,、表示方法,：,a,、用,箭头,来表示，箭头的方向为其参考方向；,b,、用,双下标,表示，例如,I,ab,表示电流参考方向由,a,指向,b,。,7,、单位：,安培,（,A,：,Ampere,）,毫安,mA,微安,uA,换算：,1mA=10,-3,A 1uA=10,-6,A,2023/10/10电工电子学C6、表示方法：,2024/11/15,电工电子学C,二、电压和电动势及其参考方向：,（,1,）电压：,电场力把单位正电荷从电路中的一点移到,另外一点所作的功，为这两点之间的电压。,（,3,）实际方向：,规定由高电位端指向低电位端。,(,约定俗成,),（,4,）参考方向,：,任选,某一方向为其参考方向，也叫其正,方向。,(,人为指定,),1,、电压：,（,2,）分类：,直流电压,U,、交流电压,u,。,2023/10/10电工电子学C二、电压和电动势及其参考方向,2024/11/15,电工电子学C,（,5,）正负,：,电压值为,正时,，电压的实际极性和参考,极性相,同,，否则,相反,。,U0,U0,2023/10/10电工电子学C（5）正负：电压值为正时，电,2024/11/15,电工电子学C,（,6,）表示方法,：,a,、用,极性“”,、,“”,表示，参考方向,由正指向负；,b,、用,双下标,表示，例如,U,ab,表示其参考方向由,a,指向,b,。,（,7,）单位：,伏特,（,V,：,Volt),毫伏,mV,微伏,uV,千伏,kV,换算：,1mV,10,3,V 1uV,10,6,V,1kV,10,3,V,2023/10/10电工电子学C（6）表示方法：（7）单位：,2024/11/15,电工电子学C,2,、关联与非关联参考方向：,关联,参考方向,非关联,参考方向,关联参考方向：,电流和电压的参考方向一致；,非关联参考方向：,电流和电压的参考方向不一致；,2023/10/10电工电子学C2、关联与非关联参考方向：关,2024/11/15,电工电子学C,3,、电动势：,（,1,）概念：,描述了电源中,外力做功,的能力，它的大小等于,外力在电源内部克服电场力把单位正电荷从负,极移到正极所做的功。,（,2,）实际方向：,在电源内部由,负极指向正极,。,（,3,）单位：,伏特,（,V,：,Volt),2023/10/10电工电子学C3、电动势：（2）实际方向：,2024/11/15,电工电子学C,三、电功率：,1,、概念：,描述电路元件中电能变换的速度，其值为单位时,间内元件所吸收或输出的电能。,2,、单位：,瓦（,W,）,3,、计算：,（,1,）当电流和电压为关联参考方向时：,（,2,）当电流和电压为非关联参考方向时：,（,3,）若 ，表示该元件吸收功率；,（负载）,若,表示该元件产生功率。,（电源）,举例：,教材,P,4,例,1,1,2023/10/10电工电子学C三、电功率：1、概念：描述电,2024/11/15,电工电子学C,1.3,电阻、电感和电容元件,一、电阻元件：,线性电阻元件：,伏安曲线为通过坐标原点的一条直线。,欧姆定律：,R,为电阻，单位：欧姆（,）,u,R i,（非关联参考方向）,令,G,1/,R,G,称为电导 单位：西门子（,S,：,Siemens,）,（关联参考方向）,u,R i,2023/10/10电工电子学C1.3 电阻、电感和电容元,2024/11/15,电工电子学C,功率：,能量：,非线性电阻元件：,伏安曲线不是通过坐标原点的一条直,线。,（耗能元件）,2023/10/10电工电子学C 功率：能量：非线性电阻元,2024/11/15,电工电子学C,二、电容元件：,线性电容元件：,库伏特性曲线在,u,q,平面上为通,过原点的直线。,对线性电容元件有：,q=Cu,C,称为电容器的电容,单位,：,法拉,（,F,）,微法,F,纳法,nF,皮法,pF,1,F=10,-6,F 1nF=10,-9,F 1pF=10,-12,F,2023/10/10电工电子学C二、电容元件：线性电容元件：,2024/11/15,电工电子学C,电压、电流关系：,（直流相当于断路）,电场能量：,非线性电容元件：,库伏特性曲线在,u,q,平面上不是通,过原点的直线。,（储能元件）,2023/10/10电工电子学C电压、电流关系：（直流相当于,2024/11/15,电工电子学C,三、电感元件：,线性电感元件：,韦安特性曲线在,i,平面上为通过,原点的直线。,对线性电感元件有：,L,称为电感器的电感,单位,：,亨利,（,H,）,微亨,H,毫亨,m,H,1,H=10,-6,H 1mH=10,-3,H,2023/10/10电工电子学C三、电感元件：线性电感元件：,2024/11/15,电工电子学C,由电磁感应定律可得，自感电动势为：,端电压：,（直流相当于短路）,磁场能量：,（,储能元件）,2023/10/10电工电子学C由电磁感应定律可得，自感电动,2024/11/15,电工电子学C,1.4,电源元件,能够独立向外电路提供能量的电源，分为电压源,和电流源。,一、独立电源：,1,、理想电源：,是实际电源的理想化模型，分为理想电压源和,理想电流源。,（,1,）理想电压源：,能向负载提供一个恒定值的电压,直流,电压,U,S,或频率和幅值不变的交流电压,u,s,。,2023/10/10电工电子学C1.4 电源元件,2024/11/15,电工电子学C,图形符号,伏安特性,特点：,（,1,）恒压源两端的电压与流过电源的电流无关；,（,2,）恒压源输出电流的大小取决于所连接的外电,路。,2023/10/10电工电子学C图形符号伏安特性特点：,2024/11/15,电工电子学C,（,2,）理想电流源：,向负载提供一个恒定值的电流,直流,电流,I,S,或频率和幅值不变的交流电流,i,s,。,图形符号,伏安特性,特点：,（,1,）恒流源输出的电流与恒流源的端电压无关；,（,2,）恒流源的端电压取决于与恒流源相连接的外电,路。,2023/10/10电工电子学C（2）理想电流源：,2024/11/15,电工电子学C,其电路模型通常为电源元件和电阻元件的,组合。,1,、实际电源：,（,1,）电压源模型：,2023/10/10电工电子学C其电路模型通常为电源元件和电,2024/11/15,电工电子学C,（,2,）电流源模型：,2023/10/10电工电子学C（2）电流源模型：,2024/11/15,电工电子学C,二、受控电源,1,、定义,:,电压源的电压或电流源的电流是受电路中其他,部分的电压或电流控制。,2,、电路符号：,2023/10/10电工电子学C二、受控电源1、定义:电压源,2024/11/15,电工电子学C,三、分类：,1,、电流控制的电流源,(Current Controlled Current Source),2,、电流控制的电压源,(Current Controlled Voltage Source),:,电流放大倍数,r,:,转移电阻,2023/10/10电工电子学C三、分类：1、电流控制的电流,2024/11/15,电工电子学C,3,、电压控制的电流源,(Voltage Controlled Current Source),4,、电压控制的电压源,(Voltage Controlled Voltage Source),g,:,转移电导,:,电压放大倍数,2023/10/10电工电子学C3、电压控制的电流源(V,2024/11/15,电工电子学C,1.5,电路的工作状态,一、有载状态：,1,、特性：,开关闭合,负载电流：,端 电 压,：,U,=,IR,负载功率：,电源外特性,I,U,E,电源产生,的功率,电源内部,消耗的功率,2023/10/10电工电子学C1.5 电路的工作状态一、,2024/11/15,电工电子学C,2,、额定值及运行状态,:,额定值,:,电器设备的安全使用值，用,U,N,、,I,N,和,P,N,表示。,运行状态,:,欠载,（轻载）：,（不经济）,过载,（超载）：,（设备易损坏）,额定工作状态：,（经济合理安全可靠）,2023/10/10电工电子学C2、额定值及运行状态:额定值,2024/11/15,电工电子学C,二、开路状态：,开关断开,特征,:,负载功率：,电 流,:,开路电压：,2023/10/10电工电子学C二、开路状态：开关断开特征:,2024/11/15,电工电子学C,三、短路状态：,导线短接,特征,:,端