吉林大学电工电子技术课件(很详细的).ppt

电工电子技术,通信工程学院电工电子教学中心 徐卓君,第一节 电路和电路模型 第二节 电路的基本物理量及其参考方向 第三节 理想电路元件 第四节 基尔霍夫定律 第五节 电路中的电位及其计算,第一章 电路的基本概念和基本定律,第一节 电路和电路模型,一、电路 二、电路模型,返回,,一、电 路,电路是由某些电气元件按一定方式连接起来的总体，它提供了电流流通的路径电路主要由电源、负载和中间环节三部分组成1.定义:,2.组成:,,返回,,,例如：手电筒电路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,电源,中间环节,负载,,,,* 一般不希望中间环节产生能量或 信号的转换,,返回,,,返回,,,2. 常见的理想电路元件,,返回,,,3. 手电筒的电路模型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,电源,中间环节,负载,电路模型只反映实际电路的作用及其相互的连接方式，不反映实际电路的内部结构、几何形状及相互位置返回,,S,,第二节 电路的基本物理量及其参考方向,一、电流及其参考方向 二、电压及其参考方向 三、关联参考方向 四、电能和电功率,返回,一、电流及其参考方向,1. 定义：,在电场的作用下，电荷有规则的定向移动形成电流，我们把单位时间内通过导体横截面积的电荷量定义为电流强度。

i = dq/dt,大小和方向都随时间改变的叫交流 用i 表示 大小和方向都不随时间改变的叫直流 用I 表示,,返回,,2. 单位：,1安培（A）=1000毫安(mA) 1毫安(mA)=1000微安(μA),4. 参考方向 ：在分析和计算电路时往往任意选定某一方向作为电流的正方向，也称参考方向返回,,,二、电压及其参考方向,* 参考方向与实际方向的关系在规定的参考方向下，若计算结果I > 0 参考方向与实际方向一致I < 0 参考方向与实际方向相反,2. 单位 : 1千伏特(kV)=1000伏(V),,返回,,,,1伏(V)＝1000毫伏(mV)1毫伏(mV)＝1000微伏(μV),4.参考方向 ：任意选定某一方向作为电压的正 方向，也称参考方向返回,,* 参考方向与实际方向的关系在规定的参考方向下，若计算结果U > 0 参考方向与实际方向一致U < 0 参考方向与实际方向相反,,返回,,2.电功率,1） 定义: 单位时间内电能所作的功称为电功率, 简称功率.p = u i,四、电能和电功率,1.电能,,返回,,,当某元件的电压电流关联参考方向时有 p = u i当某元件的电压电流非关联参考方向时有 p = － u i,,返回,,* 若求出的P > 0，说明元件在吸收功率，一定是负载， 求出的P < 0，说明元件在发出功率，一定是电源。

返回,例、,图中五个元件代表电源或负载参考方向如图所示已知：I1=－4A、I2=6A、U1=140V、U2=－90V、U3=60V、U4=－80V、U5=30V （1）试标出各电流和电压的实际方向；（2）判断哪些元件是电源，哪些是负载；（3）计算各元件功率U,I,,,,电流、电压同相 ——负载 电流、电压反相 ——电源,元件1、2 —— 电源 元件3、4、5 ——负载,,,P1=－140V×4A＝－560W P2＝－90V×6A＝－540W P4＝80V×4A＝320W P5＝30V×6A＝180W P3＝(560 + 540－320－180)W＝600W,,,返回,第三节 理想电路元件,一、无源理想元件 二、有源理想元件,返回,,1. 电阻元件,,,,,,,i,u,R,⑴ 电压与电流关系u = i R 满足欧姆定律R=u / i,若R为常数称为线性电阻 若R随u，i的变化而变化称为非 线性电阻 只有线性电阻才满足欧姆定律,⑵ 功率,,返回,,一、 无源理想元件,,* P总是大于0 即 P≥ 0 电阻是耗能元件 (一般电阻上电压与电流取关联参考方向),,返回,,,,Ψ=Li L=Ψ／i L单位是亨利(H) L为常数称为线性电感 L不是常数称为非线性电感,,返回,,,* 若i = I ，uL=0 电感对直流相当于短路,* 它是一种储能元件 不消耗能量,,返回,,,WL=,1,2,,L i 2,,返回,,,返回,,,⑵ 电压与电流关系,i =,,dq,dt,=,C,duC,dt,,若 uC＝UC 则 i＝0 * 电容元件对直流相当于开路,,返回,,,WC=,∫,t,0,P dt,=,C uC,2,1,2,,电容是一种储能元件,不消耗电能,电路中能量转换过程电阻 耗能元件电电感源 储能元件电容,,返回,,常用电阻,常用电感,,1. 电压源 ⑴ 理想电压源(恒压源),,,,,,,US,I,,U,,返回,,二、 有源理想元件,,⑵ 实际电压源,,,,,,,US,,U,,R0,U = US － I R0,I,,,,,当R0 << R时，R0≈0, U= US,,,返回,2. 电流源 ⑴ 理想电流源(恒流源),,,,,,I,IS,U,,,,返回,⑵ 实际电流源,IS,I,,,,U,,,R0,I= IS－ U／R0,,,,返回,,,例1、电路如图，求理想电压源和理想电流源的功率。

US 1V,,R1Ω,,,IS 1A,解: 该电路为串联电路 各元件的电流均为IS.,PUS = US· IS=1W PR = IS2 ·R = 1W PIS = －(PUS +PR) = －2W,此时电压源吸收功率(负载),＋,－,,,,,返回,,在电路中起电源作用，但其大小和方向受 电路中其它支路的电流或电压控制，这种电源 称为受控源＋,－,＋,－,,,,,VCVS,CCVS,VCCS,CCCS,μu1,r i1,βi1,g u1,常见的受控电流源和电压源，如下图,,,,,3. 受控源,,,返回,电流控制的电流源,,,,,,,βIi,ri,Ii,I0,,r0,,电压控制的电压源,,,ri,,,,,,r0,＋,－,,μui,u0,ui,,,,,返回,第四节 基尔霍夫定律,一、基尔霍夫电流定律（KCL) 二、基尔霍夫电压定律 （KVL),返回,,,,几个概念 支路: 电路中的每一分支叫做支路一个支路通过同一个电流 节点: 由三条或三条以上的支路相连接的点叫做节点 回路:电路中的任一闭合路径叫做回路返回,,图中有6个节点,图中有4个节点,图中有6条支路,图中有8条支路,图中有3个回路,图中有7个回路,一、基尔霍夫电流定律(KCL) 对于电路中的任 一节点，在任一瞬间 流入节点的电流之和 一定等于流出该节点 的电流之和。

第一 定律),,如图： I1 ＋ I2＝ I3,对电路中的任一节点，在任一瞬间，该节点 上电流代数和等于零 ∑I＝０如图 I1 ＋ I2 －I3 ＝０,规定流入节点的电流取正,流出节点的电流取负返回,,∑Ii＝ ∑IO,推广：适用于封闭面,,,IB,IC,IE,IB ＋IC＝ IE 满足三极管电流分配关系,,,,,,,,,返回,,例：标出图中未知电流大小2A－8A,3A,3Ω,4Ω,·,·,·,6A,1A,5A,二、基尔霍夫电压定律(KVL)在任一瞬间，沿任一闭合回路绕行一周，各部分电压降的代数和等于零，即 ∑U＝０与绕向一致的电压取正，反之取负返回,,,,,,,,＋,－,＋,－,,,,,,R1,R2,U1,U2,I1,I2,,US1,US2,,,a,,U1－US1＋US2－U2 = 0 I1 R1－US1＋US2－I2 R2＝0,在电路中任意回路 绕行方向上电动势 的代数和等于电阻 上电压降的代数和∑US ＝ ∑IR,规定 与绕向一致的电压 和电流取正，反之取负US1 － US2 ＝ I1 R1 －I2 R2,,返回,,推广: 适用于开口电路U开=ΣU,说明:上述两定律适用于任何变化的电压和电流。

例1. 已知E1=7V，E2=16V，E3=14V，R1=16ΩR2=3Ω，R3=9Ω求：K打开时，Uab=？K闭合时，I3=？,,,1、K打开，I3=0∴UR3=0,－E1+Uab+E3－E2= 0 Uab=7－14+16=9V,2、K闭合，Uab=0 －E1+E3－E2 + I3R3= 0 I3=(E1－E3 + E2) ／R3=9／9=1A,,返回,,第五节 电路中的电位及其计算,一、电位 二、电源的习惯画法,返回,,一、电位电路中某点的电位等于该点到参考点之间的 电压，参考点就是零电位点Ue=0 I=9/9A=1A Ua=5V Ub=5V－2V=3V Uc=5V－6V= － 1V Ud=－4V Uab=2V,,返回,,,,,,,,＋,－,,＋,－,e,5V,4V,a,b,c,d,3Ω,2Ω,4Ω,若参考点选在d点．则：Ua = 9VUb = 7VUc = 3VUd = 0VUe = 4VUab = 2V,＊电路中某点的电位与参考点的选择有关，而任意两点之间的电压与参考点的选择无关返回,,二、电路中电源的习惯画法 与参考点相联的一端不画，另外一端标出极性， 写出电位值如图,,,返回,,,,,,,,＋,－,,＋,－,e,5V,4V,a,b,c,d,3Ω,2Ω,4Ω,,,,返回,,。