電路的基本概念與基本定律

1、電路的基本概念與基本定律1 1 電路的基本概念與基本定律電路的基本概念與基本定律1.1 電路的作用與組成部分電路的作用與組成部分 處理各種信號的電子系統(tǒng)的組成和工作原理。處理各種信號的電子系統(tǒng)的組成和工作原理。電路：電路：電路功能分類：電路功能分類： 模擬電路（也稱模擬電路（也稱:模擬電子技術(shù)、模擬電子線路）模擬電子技術(shù)、模擬電子線路） 數(shù)字電路（也稱數(shù)字電路（也稱:數(shù)字電子技術(shù)、數(shù)字電子線路）數(shù)字電子技術(shù)、數(shù)字電子線路）電路的基本概念與基本定律1.2 電路和電路模型電路和電路模型 最簡單的電路：以及參見圖最簡單的電路：以及參見圖1.2.1組成：組成： 電源、負載、中間環(huán)節(jié)（導線、開關(guān)、控制設

2、備）電源、負載、中間環(huán)節(jié)（導線、開關(guān)、控制設備）電源：電源：4種種 電壓源、電流源、受控電壓源、受控電流源。電壓源、電流源、受控電壓源、受控電流源。負載：負載： 通常用電阻表示。通常用電阻表示。中間環(huán)節(jié)：中間環(huán)節(jié)： 電阻、電感、電容、晶體管、開關(guān)、導線等。電阻、電感、電容、晶體管、開關(guān)、導線等。電路的基本概念與基本定律電路的基本概念與基本定律電路的基本概念與基本定律電 阻電路的基本概念與基本定律電 容電路的基本概念與基本定律電 感電路的基本概念與基本定律晶 體 管電路的基本概念與基本定律1.3 電壓和電流、以及電壓、電流的參考方向電壓和電流、以及電壓、電流的參考方向 P11電流：電流：單位時間

3、內(nèi)通過導體橫截面的電量單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電量 符號：符號：I、i 定義定義 單位：單位：Ampere安培（安培（A）、毫安（）、毫安（mA）、微安（）、微安（A）等）等 方向：方向：正電荷的運動方向正電荷的運動方向電壓：電壓：電場力對電荷作功的能力的大小電場力對電荷作功的能力的大小 符號：符號：U、u 定義定義 單位：單位：Volt伏特（伏特（V）、毫伏（）、毫伏（mV）、微伏（）、微伏（ V）等）等 方向：方向：電壓方向是由高電位指向低電位電壓方向是由高電位指向低電位注意點：注意點：電壓符號的下標，電壓符號的下標，Uab= Ua- UbtQI QWUab電路的基本概念與基本定律電動勢

4、：電動勢：電源內(nèi)部非電場力對電荷作功的能力，電源內(nèi)部非電場力對電荷作功的能力，P12 符號：符號：E 定義定義 單位：單位：伏特（伏特（V）、毫伏（）、毫伏（mV）、微伏（）、微伏（ V）等）等 方向：方向：電動勢方向是電源內(nèi)部的負極指向正極，電位升高電動勢方向是電源內(nèi)部的負極指向正極，電位升高QWEab電路的基本概念與基本定律最基本的電路元器件：最基本的電路元器件： 電阻電阻 R、電感、電感 L、電容、電容 C電阻：電阻：消耗電能的器件消耗電能的器件 符號：符號：R 單位：單位：ohm歐姆（歐姆（）、千歐（）、千歐（ k ）、兆歐（）、兆歐（M ） 關(guān)系：關(guān)系： M =1000 k k =1

5、000 電容：電容：存儲電荷（存儲能量）的器件存儲電荷（存儲能量）的器件 符號：符號：C 單位：單位：farad法拉第（法拉第（F）、微法（）、微法（ F ）、皮法（）、皮法（pF ）等）等 關(guān)系：關(guān)系：F= 106F、 F =106pF電路的基本概念與基本定律電感：電感：產(chǎn)生磁場（存儲能量）的器件產(chǎn)生磁場（存儲能量）的器件 符號：符號：L 單位：單位：henry亨利（亨利（H）、毫亨（）、毫亨（mH ） 微亨（微亨（H ）等）等 關(guān)系：關(guān)系：H= 1000mH、 mH =1000 H p (pico ) = 10-12 (微微微微)n (nano ) = 10-9 (十億分之一十億分之一)(

6、micro ) = 10-6 (百萬分之一百萬分之一)m (milli) = 10-3 (千分之一千分之一)K (Kilo) = 1000 (千千)M (Mega) = 1000 K = 106 (百萬百萬)G (Giga) = 109=1000M (十億十億)T (Tera) = 1012=1000G (萬億萬億)電路的基本概念與基本定律各種電源符號：各種電源符號： 直流電源直流電源 電壓源電壓源 電流源電流源 受控電壓源受控電壓源 受控電流源受控電流源 電壓恒定電壓恒定 電流恒定電流恒定 電壓、電流受其他支路控制電壓、電流受其他支路控制 電阻等于電阻等于0 電阻電阻EU0I0I0(x)U0

7、(x)電路的基本概念與基本定律電流、電壓和電動勢的參考方向電流、電壓和電動勢的參考方向 參考方向參考方向:分析電路的電流或電壓時，假定的電流或電壓的方向分析電路的電流或電壓時，假定的電流或電壓的方向 計算結(jié)果計算結(jié)果0（正號）表明實際方向（極性）和參考方向相同（正號）表明實際方向（極性）和參考方向相同 計算結(jié)果計算結(jié)果 0：關(guān)聯(lián)參考方向，吸收功率，負載：關(guān)聯(lián)參考方向，吸收功率，負載P 0：非關(guān)聯(lián)參考方向，放出功率，電源：非關(guān)聯(lián)參考方向，放出功率，電源電路的基本概念與基本定律例例：求下列各器件所標的未知量。：求下列各器件所標的未知量。元件元件A:吸收的功率吸收的功率PA=32=6W元件元件B:吸

8、收的功率吸收的功率PB=4=U(1)U=4V元件元件C:放出的功率放出的功率PC=(52)=10W元件元件C實際吸收功率實際吸收功率10WA吸收吸收PA=？3V2AB吸收吸收PB=4WU=?1AC放出放出PC=?5V2A電路的基本概念與基本定律1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 名詞術(shù)語名詞術(shù)語1、支路：、支路： 1個兩端元件串聯(lián)，同一支路電流相同。個兩端元件串聯(lián)，同一支路電流相同。2、結(jié)點：、結(jié)點：3條支路的連接點。條支路的連接點。(結(jié)點：亦稱節(jié)點結(jié)點：亦稱節(jié)點)3、回路：、回路：一個閉合路徑。一個閉合路徑。4、網(wǎng)孔：、網(wǎng)孔：不含其他支路的的回路。不含其他支路的的回路。5、廣義結(jié)點：、廣義結(jié)點

9、：一個封閉面。一個封閉面。6、虛擬回路：、虛擬回路：不完全閉合路徑。不完全閉合路徑。 結(jié)點：結(jié)點：node 支路：支路：branch 回路：回路：loop 網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：mesh電路的基本概念與基本定律 基爾霍夫電流定律（基爾霍夫電流定律（KCL）Kirchhoff s current law流入一個結(jié)點的電流之和等于流出該結(jié)點電流之和?；蛘哒f流流入一個結(jié)點的電流之和等于流出該結(jié)點電流之和?；蛘哒f流過一個結(jié)點的電流代數(shù)和為過一個結(jié)點的電流代數(shù)和為0。 即：即： I = 0獨立獨立KCL方程數(shù)：方程數(shù)：N-1 (結(jié)點數(shù)結(jié)點數(shù))注意點：注意點：應用應用KCL時，要規(guī)定電流的正負。時，要規(guī)定電流的正負

10、。若規(guī)定流入結(jié)點電流為若規(guī)定流入結(jié)點電流為+，則流，則流出結(jié)點電流為。出結(jié)點電流為。反之規(guī)定也可以。反之規(guī)定也可以。結(jié)點結(jié)點a： I1+I2-I3=0結(jié)點結(jié)點c： -I1-I2+I3=0這兩個KCL不獨立電路的基本概念與基本定律基爾霍夫電壓定律（基爾霍夫電壓定律（KVL）Kirchhoff s voltage law沿任何回路環(huán)繞一周，回路內(nèi)各段電壓的代數(shù)和為沿任何回路環(huán)繞一周，回路內(nèi)各段電壓的代數(shù)和為0。或沿任何回路環(huán)繞一周，回路內(nèi)所有的或沿任何回路環(huán)繞一周，回路內(nèi)所有的電壓升電壓升=電壓降電壓降即：即： U = 0獨立獨立KVL方程數(shù)：方程數(shù)：M-(N-1) M支路數(shù)，支路數(shù)，N節(jié)點數(shù)節(jié)點

11、數(shù)注意點：注意點：1、先設定各支路電流參考方向，電壓參考方向。、先設定各支路電流參考方向，電壓參考方向。2、選定回路環(huán)繞方向。、選定回路環(huán)繞方向。3、列、列KVL方程時，電壓參考方向與環(huán)繞方程時，電壓參考方向與環(huán)繞 方向一致，該電壓取方向一致，該電壓取+號。電壓參考號。電壓參考 方向與環(huán)繞方向相反，該電壓取方向與環(huán)繞方向相反，該電壓取號。號。0RIRIURIRIU0UUUUUU44332S22111S432S2111S電路的基本概念與基本定律各類電源性質(zhì)簡介各類電源性質(zhì)簡介獨立源獨立源受控源受控源(實質(zhì)是無源器件實質(zhì)是無源器件)名稱名稱電壓源電壓源（恒壓源）（恒壓源）電流源電流源（恒流源）（恒

12、流源）電壓控制電壓控制電壓源電壓源電流控制電流控制電壓源電壓源電壓控制電壓控制電流源電流源電流控制電流控制電流源電流源符號符號電壓電壓恒定恒定隨外電路隨外電路變化變化控制支路控制支路電壓電壓u決定決定控制支路控制支路電流電流i決定決定隨外電路隨外電路變化變化隨外電路隨外電路變化變化電流電流隨外電路隨外電路變化變化恒定恒定隨外電路隨外電路變化變化隨外電路隨外電路變化變化控制支路控制支路電壓電壓u決定決定控制支路控制支路電流電流i決定決定電阻電阻0（短路）（短路）（開路）（開路）無源器件無源器件無源器件無源器件無源器件無源器件無源器件無源器件U0I0I0(i)U0(i)I0(u)U0(u)電路的基

13、本概念與基本定律例例: 已知：已知：R1=1，R2=2，R3=3，US1=5V，US=5I1求：電阻求：電阻R3上的電流上的電流I3 。解：解：。KCL: 結(jié)點結(jié)點a I1=I3 +I2KVL:回路回路I 3I35+1I1=0 回路回路II 2I2+5I1(3I3)=0整理得：整理得：III0I3I2I55I3I0III32131321050III325301111321電路的基本概念與基本定律1.7 電路中電位的概念及計算電路中電位的概念及計算 電位（電勢）：電位（電勢）：電場某點與參考點之間的電壓，電場某點與參考點之間的電壓，P26 符號：符號：Ua、ub 單位：單位：伏特（伏特（V）、毫

14、伏（）、毫伏（mV）、微伏（）、微伏（ V）等）等 參考點：參考點：在電路中指定的一個在電路中指定的一個0電位點。電位點。 參考點符號：參考點符號：舉例：舉例：同一電路三種表示。同一電路三種表示。R1=20k，R2=5k，R3=6k電路的基本概念與基本定律解解: R1=20k，R2=5k，R3=6k I3=I2+I1假設電流方向從左流向右，從上流向下。假設電流方向從左流向右，從上流向下。116RUIa223aUIR 33aUIR12363aaaUUURRR 1735aUV電路的基本概念與基本定律作業(yè)作業(yè):P12 1.3.2P14 1.4.2、1.4.3P20 1.5.2、1.5.4、1.5.5P25 1.6.1、1.6.2、1.6.3、1.6.