1、1,总体看，电路是研究能量系统的一个很好的模型，是研究电能在各个电子技术领域中应用的基础课程。其中包括应用数学、物理学和拓扑学等诸多内容。, 正是工程技术改变了世界,电子工程的两大基础理论：电路理论、电磁理论 基本电路理论课程是电子工程最重要的课程，也是学习电子工程的最好起点。,2,第一章 电路模型和电路定律,本章主要内容：电路电量的基本概念；基尔霍夫定律,基本概念,电路模型基本电量电路元件独立电源及受控电源,历史人物：伏特：安培：欧姆：基尔霍夫：,欧姆定律、基尔霍夫定律构成了电路分析理论的基础,3,4,电路组成：电源产生电能及电信号的装置 负载取用、消耗电能的元件 中间环节导线、开关及相应的
2、电器元件,借助电路模型，便于对实际电路进行分析和数学描述,二、电路模型将实际的电路元件近似看作理想电路元件，用规定符号画出的电路图。,5,1-2 电路的基本物理量及其参考方向,一、电流 大小：单位时间内穿过导体某截面 S 的电荷量 或是电荷随时间的变化率 交流： i = dq /dt 直流： I = q / t,方向：正电荷运动的方向作为电流实际方向。参考方向：分析计算电路时假定的某一电流方向。单位：库仑/秒 安培（A），毫安mA , 微安（A）等,6,二、电压 大小：电场力把单位正电荷从 a 点移到b点所作的功 u= dw /dq 或电场内两点间的电位差uab= ua-ub方向：由高电位指向
3、低电位。参考方向：分析计算电路时假定的某一电压方向（极性）。单位：焦耳/ 库仑 伏特（V），毫伏mV , 千伏（kV）,7,三、电位 在电路中选择一参考点（假设其电位为零），则电路中所有点相对该参考点的电压即为这些点的电位。单位与电压相同。,当电流与电压的参考方向一致，称为关联参考方向当电流与电压的参考方向不一致，称为非关联参考方向注意：电流或电压的参考方向可以独立的任意设定。,在国际单位制（SI）中，倍率及词头名称词见表1-1（p4）,8,1-3 电功率和能量,一、功率是消耗或吸收能量的速率 大小：单位时间元件所吸收或发出的电能 p = dW /dt,正电荷从元件上电压的“+”极运动到“-”
4、极，电场力做正功， 元件吸收电能正电荷从元件上电压的“-”极运动到“+”极，电场力做负功， 元件释放电能,9,注意：当 p 0，表明电场力作正功，为消耗功率（负载） 当 p 0，表明电场力作负功，即外力作正功，为发 出功率（电源）,10,例1-1：有一个以2A的恒定电流流过灯泡10秒时间，如果灯泡发光、发热消耗了2.3kJ，试计算灯泡两端的电压,例1-2：若流入某元件正端的电流 i =5cos60t A，该元件的电压为：u =3i , 求在 t =3ms 时传到该元件的功率,11,1-4 电路元件,电路元件是电路中的最基本的组成单元分为：二端、三端、四端、多端元件；有源元件、无源元件 线性元件
5、、非线性元件； 时不变元件、时变元件等,12,1-5、电阻元件消耗电能的元件,欧姆定律描述线性电阻两端电压与流过电流之间的关系,消耗电能的元件如电阻器、灯泡、电炉等在一定条件下，常用二端线性电阻表示,13,线性电阻元件的伏安(V/A)特性,由伏安特性可得电阻、电导,mu 、mi 分别为单位长度的电压值和电流值,14,电阻的电功率 p = u i = R i2 = u2/ R =G u2 = i2 / G,电阻从t0 到t 时间内吸收的电能为：,对于非线性电阻，u = f(i) ,即R不是一个常数，而与电流（或电压）有关；若R随时间变化，则成为时变电阻；若R0，则相当于是发出电能的元件。,15,
6、1-6 电容元件储能元件,电容是一种能够储存电荷或储存电场能的部件,显然：电容是一种记忆元件，也是动态元件；同时，当u不变时（比如直流）电容电流i=0, 所以在直流电路中，电容相当于开路，可以隔断直流。,16,电容能量：,当电压与电流为关联参考方向时，电容功率：,17,i,1-7 电感元件储能元件,显然：电感是一种记忆元件，也是动态元件；同时，当i不变时（比如直流）电感电压u=0, 所以在直流电路中，电感相当于短路,L,18,电感能量：当i(-)=0时,电感功率：,从 t1 到 t2 ，电感元件的磁场能：,线性电感电压：,19,1-8 独立电压源和电流源,正弦电压源： uS (t)=Umcos
7、(2 /T)t+ = Umcos(2ft+) =Umcos(t+)在图示参考方向情况下（对于电源uS 与i为非关联方向）电压源发出的功率： |p(t)|=|uS(t)| i(t)|,实际电源有电池、发电机、信号源等，由实际电源抽象出电压源和电流源,20,u,i,IS,iS,i,u,伏安特性,二、理想电流源（恒流源）,正弦电流源： iS (t)=Imcos(2 /T)t+ = Imcos(2ft+) =Imcos(t+)在图示参考方向情况下（对于电源iS 与u为非关联方向）电流源发出的功率：|p(t)|=|iS(t)| u(t)|,外电路,电流源发出的电流：i(t)=iS (t)，与电压 u 无
8、关。端电压 u的大小由外电路决定。,21,电压源的电压或电流源的电流受其他部分的电压或电流的控制，这种电源称为受控电源。,1-9 受控电源非独立电源,22,受控电源反映电路中某处电压（或电流）控制另一处电压（或电流）的现象。也是表示一处电路变量与另一处电路变量之间的耦合关系。,23,例：1-3,求图示电路中的电流 i，已知u2=0.5u1， iS=2A，,24,1-10 基尔霍夫定律,基尔霍夫电流定律(KCL)，基尔霍夫电压定律（KVL）,支路每一个二端元件结点支路连结点回路由支路构成的闭合路径网孔中间不含有支路的回路,VCR元件的组成关系或电流电压关系,25,一、基尔霍夫电流定律（KCL）电
9、路中任一节点，有 I = 0,如节点a：I1-I2-I3=0,US2,US1,26,二、基尔霍夫电压定律（KVL）电路中任一回路，有 U = 0,对于网孔1：U1 + U3 - US1 = 0或代入VCR，有： I1R1+I3R3 =US1,27,例1-2,电路如图所示，已知u1 = u3 =1V，u2 =4V， u4 = u5 =2V， 求电压 ux,28,例1-4,电路如图所示，已知 R1=0.5， R2=1， R3=2， uS = 10V，CCCS 的电流ic =50i1。 求电压 u3 。,由以上两个方程解出：,29,本章小结,1、电子电路由若干个相互连接在一起的电路元件组成2、电流是电荷流动的变化率3、电压是移动1C电荷通过元件所需要的电能4、电功率是电位时间内所提供(发出)或吸收的能量5、理想电压源输出恒定不变的电压；理想电流源输出恒定不变 的电流6、受控电源所给出的值受电路中一些电量的控制,7、常见电路元件的VCR电阻元件：u=R i 电容元件： 电感元件：,30,8、基尔霍夫电流定律：流入任一结点（或任一闭合界线） 的电流代数和为零,9、基尔霍夫电压定律：环绕任一闭合路径（或回路）的电压 代数和为零,
