精品课件-电工电子学(王智忠)-第1章

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电工电子学课件_______第一章

uab
b
13
关联参考方向与非关联参考方向对一个元件，电流参考方向和电压参考方向可以相互独立地任意确定，但为了方便起见，常常将其取为一致，称关联参考方向；如不一致，称非关联参考方向。 i
a
i u
b a
+
−
u
+
b
(a)关联参考方向
(b)非关联参考方向
如果采用关联参考方向，在标注时标出一种即可。如果采用非关联参考方向，则必须全部标注。
b （b）
三、电路中的功率
定义：单位时间内元件吸收（消耗）或发出（释放）的电能。 dw 数学表达式： p dt 单位：瓦特 W 方向：在电压、电流取关联参考方向下，p=ui 表示的是该元件吸收（消耗）功率的大小。即为：
i i
w
+ u
w
+ u
p>0
18
p<0
第一章电路的基本概念、定律与分析方法
34
第一章电路的基本概念、定律与分析方法
实际电压源 I + − Rs Us
U Us
RL
0 理想电压源实际电压源
U
I
电源内阻，表示内部损耗 U = Us – IRs
Rs越小特性曲线越平坦
当Rs = 0 时，实际电压源模型就变成电压源模型
35
第一章电路的基本概念、定律与分析方法
2.电流源
Uab
15
第一章电路的基本概念、定律与分析方法
Uab是否表示a端的电位高于b端的电位？
a
Uab 元件
b
Uab只表示a、b两端电位的参考方向为由a指向b。实际两点电位哪点高，要看是Uab>0，还是 Uab<0。若Uab>0，则a端电位高于b端电位。反之， b 端电位高于a端电位。

电工基础知识(全面)ppt课件

全电路是含有电源的闭合电路。电源内部
的电路称为内电路。电源内部的电阻称为内电阻，简称内阻。电源外部的电路称外电路，外电路中的电阻称为外电阻。
I E Rr
内电路外电路
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20
全电路欧姆定律又可表述为：
E =U外 + U内
即：电源电动势E等于U
外和U内之和。
ppt精选版
21
电阻的联接
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35
在应用基尔霍夫第一定律求解未知电流时，可先任意假设支路电流的参考方向，列出节点电算值的正负来确定未知电流的实际方向。
有些支路的电流可能是负，这是由于所假设的电流方向与实际方向相反。
ppt精选版
36
例题如图，I1= 2A，I2=-3A，
电工基础知识
中山市技师学院
ppt精选版
1
电工基础知识
第一节第二节第三节第四节第五节
直流电路单相交流电路三相交流电路电磁感应晶体管与晶闸管
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2
直流电路
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3
一、电路
1.电路及其组成电路：电流流通的路径电路的组成：电源、开关、负载和导线。
ppt精选版
4
2.电路图用电气符号描述电路连接情况的图，
I3 = -2A，试求I4。
解：
由基尔霍夫第一定律可知
I1－I2 + I3 －I4 = 0 代入已知值
2－（－3）+（－2）－I4 = 0 可得
I4 = 3 A 式中括号外正负号是由基尔霍夫第一定律根据电流的参考方向确定的，括号内数字前的负号则是表示实际电流方向和参考方向相反。
ppt精选版
37

《电工电子学全》课件

钳形电流表
用于观察信号波形，使用时应正确连接信号源和示波器，调整合适的参数以获得清晰的波形。
示波器
为电路提供稳定的直流或交流电源，使用时应确保电源电压与设备要求相符。
电源
感谢您的观看
电路分析
介绍电磁场的产生、传播及电磁感应的基本原理。
讲解电磁波的传播特性、应用及电磁辐射对人体的影响。
电磁波
电磁场
电子技术
介绍电子器件的特性、电路设计及电子技术的应用。
微电子技术
讲解集成电路的基本原理、制造工艺及微电子技术的应用和发展趋势。
03
电路分析方法
基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。
太阳能发电
利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，实现清洁能源的利用。
水力发电
利用水流的力量转动水轮机，从而驱动发电机发电。06Biblioteka 电工电子学实验与实践A
B
C
D
用于测量电压、电流和电阻等电气参数，使用时应选择合适的量程，注意红黑表笔的正确连接。
万用表
用于测量交流电流，使用时应保持钳口清洁，避免在带电状态下测量。
总结词：电工电子学在现代社会中发挥着至关重要的作用，是推动经济发展和科技进步的重要力量。
总结词：电工电子学经历了从传统电工到现代电工的演变，未来将朝着智能化、绿色化、微型化的方向发展。
02
电工电子学基础知识
介绍电阻、电容、电感等基本电路元件的原理、特性及用途。
电路元件
讲解欧姆定律、基尔霍夫定律等基本电路分析方法，培养学生对电路的分析能力。
05
安全用电与节能环保
安全电压是指在特定条件下，不会对人体造成伤害的电压。
安全电压
将电气设备的外壳与大地相连，以降低触电风险。

电工电子技术及应用全套课件

7、欧姆定律
U、I 参考方向相同时， U、I 参考方向相反时，
+
U = RI
+
U = – RI
U IR
U
–
–
表达式中有两套正负号：
IR
① 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；
② U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考
方向之间的关系。
通常取 U、I 参考方向相同。
例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。
3）电流的实际方向
正电荷运动的方向。(客观存在）
电流的方向可用箭头表示,
也可用字母顺序表示( iab )
iab R
a
b
4、电压
1）电位
定义：电场力把单位正电荷从一点移到参考点所做
的功。
（电路中电位参考点：接地点，Vo= 0）单位： V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）
二、电压
定义：电场力把单位正电荷从一点移到另一点所做的功。
+
UI 6V 2A
R
– (a)
+
U 6V
I R
– –2A
(b)
解：对图(a)有, U = RI 所以: R U 6 3Ω I2
对图(b)有, U = – RI 所以: R U 6 3Ω I 2
线性电阻的概念：
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。
即：R U 常数 I
U、I 参考方向相同，P =UI 0，负载；
P = UI 0，电源。
U、I 参考方向不同，P = UI 0，电源； P = UI 0，负载。
电气设备的额定值
额定值: 电气设备在正常运行时的规定使用值 1. 额定值反映电气设备的使用安全性；

电气控制与应用技术课件优秀课件

（2）触头的分类
◆ 按触头运动情况分为动触头和静触头。 ◆ 按触头控制的电路分为主触头和辅助触头。
◆ 按触头的原始状态可分为常开触头和常闭触头。 ◆ 按触头的结构形式可分为桥式触头和指形触头。
电气控制与PLC应用技术王烈准 978-7-111-31203-1 高职高专ppt课件
图1-6 触头的分类
以实现对电路或非电对象的控制、检测、保护、变换、调节等作用的电器。
1.1.1 低压电器的分类
1.低压配电电器
用于供、配电系统中进行电能输送和分配的电器。如：刀开关、低压断路器、熔断器。
2.低压控制电器
用于各种控制电路和控制系统的电器。如：接触器、继电器、主令电器等。
电气控制与PLC应用技术王烈准 978-7-111-31203-1 高职高专ppt课件
反力特性是指反作用力Fr（使衔铁释放的力）与气隙δ的关系曲线。
在衔铁吸合过程中，其吸力特性必须始终处于反力特性上方，即吸力要大于反力；反之衔铁释放时，吸力特性必须位于反力特性下方，即反力要大于吸力(此时的吸力是由剩磁产生的)。
图1-2 电磁机构反力特性与吸力特性
电气控制与PLC应用技术王烈准 978-7-111-31203-1 高职高专ppt课件
3.电弧的产生和灭弧方法（1）电弧的产生
电弧是在触头由闭合状态过渡到断开状态的过程中产生的，是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象，是一种带电质子的急流。
（2）电弧的产生的原因
★ 强电场放射
★ 撞击电离
★ 热电子发射 ★ 高温游离
电气控制与PLC应用技术王烈准 978-7-111-31203-1 高职高专ppt课件
（3）减小接触电阻的方法

电工电子学第一章_9.9

43
U=ISR 升高
例3
A √
电路如图所示，起电源作用的元件是（）。
电流源 B 电压源 C 电流源和电压源 + 10V -
2A
P10V=10×2＝20W>0 P2A=－10×2＝－20W<0
44
练习
电路如图所示，起电源作用的元件是（）。 R分别取 1Ω 10Ω
B 电压源 I1 C 电流源和电压源 I2 R + 10V -
2
电工电子技术已渗透到生产生活的各个角落
温度检测和控制系统
3
第四次工业革命
4
创新
5
姚军教授在《中国科学G辑》发表论文下载量第一
6
随钻测井
下井仪器总长下井仪器直径泥浆脉冲发生器外径最高工作温度最高承受压力冲击振动泥浆含砂量排量
7
6800mm 48mm 85mm 、 126mm 、 140mm 155 ℃ 140MPa 4900m/s² ，半正弦波形 1ms 58.8m/s²扫频范围 5Hz ～ 200Hz ＜ 1% 7 ～ 15L/s 、 15 ～ 47L/s 、 15 ～ 60L/s
12
论文（卓越班）学生两人一组，由学生自主选定生活中的电气电子产品作为研究对象，通过查阅资料、调研和独立思考，撰写论文。选题：一次两个志愿，先到先得，今天下午 6点开始发邮件。标题：产品名+姓名论文要求：阐述所选电气电子产品的主要工作原理，指出该产品存在的问题，展望该产品的发展方向。学生通过幻灯片做报告，并回答同学提问，每组10分钟。从第六周开始，每次课最后20分钟用于学生报告。学期末，学生提交论文。
i出 i入
IA I AB

电工电子技术ppt课件汇总全套ppt完整版课件最全教学教程整套课件全书电子教案全套电子讲义完整版

电气安全
图２.３阀形避雷器结构示意图 1—瓷套；2—火花间隙；3—电阻阀片；4—抱箍；5—接线鼻
4. 雷雨天气时注意事项
电气安全
第二节电气安全技术知识一、保护接地将电气设备在正常情况下不带电的金属外壳或构架，与大地之间做良好的接地金属连接。保护接地适用于电源中性线不直接接地的电气设备。采用了保护接地措施后，即使偶然触及漏电的电气设备也能避免触电。如图2.4（a）所示为没有保护接地，若电动机绝缘损坏使一相与外壳相连而漏电时，外壳带电，当人体接触带电外壳时，电流经人体、大地和另二根相线的分布电容形成闭合回路，就会产生触电事故。
电气安全
第二章电气安全第一节电气防火、防爆、防雷常识第二节电气安全技术知识第三节安全色与安全标志第四节电工职业素养
电气安全
第一节电气防火、防爆、防雷常识一、电气防火 1. 电气火灾产生的原因 2. 电气火灾的预防和紧急处理 (1)预防方法。 (2)电气火灾的紧急处理。常用的电气灭火器的主要性能及使用方法如表2.1所示。
安全用电常识
（a）
(b)
(c)
图1.1 单相触电
2.两相触电
指人体不同部位同时触及两相带电体，称为两相触电，如图1.2所示。
图1.2 两相触电
安全用电常识
3.接触电压、跨步电压触电这也是危险性较大的一种触电方式。当外壳接地的电气设备绝缘损坏而使外壳带电，或导线断落发生单相接地故障时，电流由设备外壳经接地线、接地体 (或由断落导线经接地点)流入大地，向四周扩散，在导线接地点及周围形成强电场。其电位分布以接地点为圆心向周围扩散，一般距接地体20m远处电位为零。这时，人站在地上触及设备外壳，就会承受一定的电压，称为接触电压。如果人站在设备附近地面上，两脚之间也会承受一定的电压，称为跨步电压，如图 1.3所示。

《电工电子技术》全套课件(完整版)

集成运算放大器的使用注意事项
介绍在使用集成运算放大器时需要注意的事项，如电源的选择、输入信号的幅度限制等。
直流稳压电源设计实例
直流稳压电源的基本原理
阐述直流稳压电源的工作原理及组成，包括整流电路、滤波电路和稳压电路等。
直流稳压电源的设计步骤
介绍直流稳压电源的设计步骤，如确定电源类型、选择整流电路和滤波电路、设计稳压电路等。
电工电子技术在现代社会中的应用
课程目标与要求
01
02
03
04
掌握电工电子技术的基本概念和基础知识
能够分析和解决简单的电路问题
了解电子元器件的基本特性和应用
具备一定的实验技能和动手能力
基础知识：电路基本概念
01
02
03
04
电路的定义与组成
电流、电压和电阻的基本概念
欧姆定律和基尔霍夫定律的应用
正弦交流电基本概念及表示方法
正弦交流电的产生和描述
01
阐述正弦交流电的产生原理，包括发电机的工作原理和正弦交
流电的波形、频率、幅值等基本概念。
正弦量的表示方法
02
介绍解析法、曲线法、相量法和复数表示法等多种表示正弦量
的方法，以及它们之间的转换关系。
正弦交流电的相位和相位差
03
阐述相位和相位差的概念，以及它们在正弦交流电分析中的意
、特性及应用
03
电力场效应晶体管（ MOSFET）的原理、特性及
应用
04
05
绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）的原理、特性及应用
整流与逆变技术原理及应用
整流电路的工作原理及分类
逆变电路的工作原理及分类
可控整流电路的工作原理及控制方式

电工电子学课件讲解

Chapter 1
四、电路中的功率
定义：元件吸收或释放能量的速率。
数学表达式： p dw
dt
在电路中为：p = ui
单位：瓦特 W
方向：在电压、电流取关联参考方向下，p=ui 表
示的是该元件“消耗”（吸收）的电功率的大小。
即为：
i w+
u
i
w
+ u
p>0
p<0
15
Chapter 1
Chapter 1
i3
R2
R3
+d
e
us2
－
图示电路有 3 条支路， 2 个节点， 3 个回路，
2 个网孔。
b
34
Chapter 1
Chapter 1
二、基尔霍夫电流定律KCL
基尔霍夫电流定律应用于结点处。表述一任一时刻，对任一结点，流入结点的电
流恒等于流出结点的电流。
表述二任何时刻，通i入过任i一出节点电流的代数和恒等于零。 i 0
R1
Us2 I −+
+ + UR1−
Us1 −
R2
+ Us3 −
− UR2 +
顺时针绕行
件电压的代数和恒等于零
UR1+Us3+UR2 =Us2+Us1
u 0
UR1−Us2+Us3+UR2 −Us1=0
38
Chapter 1
Chapter 1
KVL推广：基尔霍夫电压定律也适合开口电路。
3Ω − 10V+ I 5Ω
Chapter 1
主要学习内容
•电路的基本概念 •电路的基本元件 •基尔霍夫定律 •电路的分析方法

电路与电工技术全书课件完整版ppt全套教学教程最全电子教案电子讲义最新

当电压的参考方向与电动势
电压正方向表示电位降
的参考方向相反
A
时 A
UE
当电压的参
E
U
E
U
考方向与电动势的参考方向
B
相同时 B
E 5V
E 5V
U E
U VA VB 5V U VB VA 5V
UE
U E
电路与电工技术
注意：
1. i、u、e 的参考方向可任意假定。但一经选定，分析过程
线性电阻（过原点的直线）分类：非线性电阻
电路与电工技术
2）电阻的电压电流关系（1）伏安特性曲线
i
i
f (u, i) 0
电阻的伏安特性曲线
0
u
0
u
非线性电阻
线性电阻
电阻元件的 u、i 关系可由 u – i 平面的一条曲线确定。
电路与电工技术
3）欧姆定律（线性电阻）
u
R tg u
i
G 1 R
36
电路Байду номын сангаас电工技术
第2章直流电路的基本分析和计算
学习目的： 1. 掌握基尔霍夫定律，它是分析电路最基本的定律；能运用支路电流法分析电路。 2. 能正确应用叠加定理和戴维南定理分析和计算两个网孔以上的电路。 3. 建立电压源和电流源的概念，了解它们的特性及等效变换。学习重点：基尔霍夫的两大定律，支路电流法、叠加定理和戴维南定理；电压源和电流源的等效变换。学习难点：基尔霍夫电压定律，支路电流法和戴维南定理；电压源和电流源的等效变换。
电感
i
亨利（H）
（安）A
+
u
L
–
电路与电工技术

电工电子学全 ppt课件

输入 X 系统输出 Y
输出(响应之一)
2 电路问题
输入 X
系统输出 Y
1) 系统分析
根据系统内部结构和参数，建立Y =f (X)关系。
u,i 关系研究电路的
功能关系 2) 系统综合
根据激励X与响应Y的关系，构造系统的结构。通常所讲的设计。
时变量 (小写字母) u、i、p
3)
系统辨识
电路变量
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
第一章电路和电路元器件
第一章电路和电路元件
第一章电路和电路元件
§1.1 电路和电路基本物理量 §1.1.1 电路与电路模型
§1.1.2 电压、电流及其参考方向 §1.1.3 电路的功率和能量 §1.2 无源电路元件
§1.2.1 电阻元件 §1.2.2 电容元件 §1.2.3 电感元件 §1.3 独立电源元件 §1.4 电路的工作状态和电器设备的额定值
I
Rl _
+ Ul
+
_ US
+ U2_ R2
_ U3 +
R3
2) 根据不同元件电压和电流关系--平衡约束(由KCL、KVL)
US =U1 + U2 + U3
• 然后
元件约束
--数学模型
平衡约束
• 最后求解
§1.1.2 电流和电压的参考方向 (reference direction)

电工电子学完整ppt课件

02
直流电路分析
直流电路基本概念
电流、电压和电阻的定义及单位
电路的组成及作用
电动势、电功率和电能的定义及单位
电路图和电路元件的符号
欧姆定律与电阻串并联
01
欧姆定律的内容及公式
02
电阻的串并联计算
03
电阻的星形与三角形连接及其等效变换
04
非线性电阻的伏安特性
基尔霍夫定律及其应用
基尔霍夫电流定律（KCL）
电力电子器件分类
按照控制信号的性质，可分为模拟器件和数字器件；按照功率处理能力，可分为小功率器件、中功率器件和大功率器件。
特性参数
包括额定电压、额定电流、开关速度、导通压降、关断时间等。
整流与逆变技术原理及应用
01
整流技术
将交流电转换为直流电的过程，主要应用包括电源供应器、电池充电器
等。
02
逆变技术
常见组合逻辑电路详细介绍编码器、译码器、数据选择器、比较器等常见组合逻辑电路的工作原理和设计方法。
3
组合逻辑电路中的竞争与冒险分析组合逻辑电路中可能出现的竞争与冒险现象，介绍消除竞争与冒险的方法。
时序逻辑电路设计与分析方法
时序逻辑电路基本概念
阐述时序逻辑电路的定义、特点以及基本分析方法，包括状态方程和输出方程的建立。
通过改变交流电的频率，实现对电机的调速和节能。主要应用包括空调、冰箱、洗衣机等家电，以及工业领域的风机、水泵等。
斩波与变频技术应用实例
如家用空调的变频器，可根据室内温度自动调节压缩机转速，实现节能和舒适性的提高。
电力电子技术应用实例
新能源发电
太阳能、风能等新能源发电系统中，电力电子技术用于实现最大功率点跟踪（MPPT）和并网逆变等功能。

王志功电路与电子线路基础(电路部分)电子教案第1章讲解

伽尔伐尼的意外发现
伽尔伐尼（1737~1798）在解剖青蛙大腿神经时发现，当手术刀
接触肌肉时，如果正巧有闪电或其它电火花，这条腿就会抽搐。
后来又发现，只要用两种不同的金属与青蛙腿接触构成一个闭合回路，这条腿就会抽搐。
金属一方面作为导体导电，
另一方面成为形成电位差，
还可以实现金属/半导体肖
奥斯特实验原理图
2007-7-22
11
东南大学
射频与光电集成电路研究所
奥斯特实验的重要意义
它第一次告诉人们，磁与静态电荷无关而是与电流有关。电流对磁针的作用力的方向不在电流元与磁针的连线上，
特基结。
伽尔伐尼的蛙肢“复苏”实验
2007-7-22
7
Hale Waihona Puke 东南大学射频与光电集成电路研究所
伏打电池建立了第一个电路，将静电学推进到了动电学
1799年伏打制作了“电堆” 。把铜片、吸有盐水或碱水的厚纸和锌片，相间叠放，从铜片和锌片上分别引出导线，结果发现，两条导线均带电，一条带正电，另一条带负电，彼此间有电势差。
2007-7-22
1
东南大学
射频与光电集成电路研究所
电路（circuit）
电路（circuit）的原意是电气回路（electric circuit），其理论和技术是与电气工程（electrical engineering）一起发展起来的。
所谓电气，主要是指大量具有气体特征、可视为集体运动的电子（electron）和/或离子（ion），具有宏观的含义。
靠近，金属就会带电。
一旦将带电体移走，金属就不再带电。
金属含有大量自由移动的电子。经摩擦丢失或额外获得电子

电工电子学精PPT课件

A = uAD= 30V B = uBD= 20V C = uCD= 10V
小结
· 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向
· 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注（包括方向和符号），在计算过程中不得任意改变。
· 参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方向下进行，不考虑实际方向。
· 电路中电位参考点可任意选择，参考点一经选定，电路中各点的电位值就是唯一的，当选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将改变，但任意两点间电压保持不. 变。
i1 6A i2 4 A i4 2 A i5 2A i3 2 A
例4 电路如图所示，试求u1，u2，u3 。
2V
6V
u1
u2
u3
解：
6u1 20
1 2V
212u2 0
12u360
u1 8V u2 10V u3 18V
.
1.1 电路和电路模型 1.2 基尔霍夫定律 1.3 电阻元件及其串联与并联 1.4 电源的两种模型及其等效变换 1.5 支路电流法 1.6 节点电压法 1.7 叠加原理 1.8 戴维宁定理
电工学
.
Chapter 1 电路的基本定律与分析方法
本章要点： 1. 电压、电流的参考方向 2. 电路元件特性 3. 基尔霍夫定律 4. 支路电流法、节点电压法 5. 叠加定理、戴维宁定理
.
1.1 电路和电路模型 1.2 基尔霍夫定律 1.3 电阻元件及其串联与并联 1.4 电源的两种模型及其等效变换 1.5 支路电流法 1.6 节点电压法 1.7 叠加原理 1.8 戴维宁定理
电容元件（Capacitor）：表示产生电场，储存电场能量的元件
电源元件（Independent Source）：表示各种将其它形式的能量

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43
第1章电路模型和电路定律
6
第1章电路模型和电路定律
图 1-2 手电筒电路
7
第1章电路模型和电路定律
1.2 电路中的基本物理量
1.2.1 电流及其参考方向 1. 电流的基本概念带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动形成电流，
其大小用物理量电流来表示。电流在数值上等于单位时间内通过某一截面的电荷量，即
(1-1)
8
第1章电路模型和电路定律
电路是电流流通的闭合路径，是应某种需要而由若干电气元件按一定方式组合起来的整体，主要用来实现能量的传输和转换，或实现信号的传递与处理。
2
第1章电路模型和电路定律
图1-1所示为电路分别在强电和弱电中的应用。图1-1(a) 是发电厂的发电机把热能、水能或原子能等转换成电能，通过变压器、输电线路等中间设备输送至各用电设备；图1-1(b)通过电路把所接收的信号经过变换(放大)和传递，再由扬声器输出。
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第1章电路模型和电路定律
图1-11(a)为理想电流源的电路符号，图1-11(b)为直流理想电流源的伏安特性曲线。它是一条与电压轴平行的直线，其横坐标为直流理想电流源的电流IS。
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第1章电路模型和电路定律
图 1-11 理想电流源及其伏安特性曲线
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第1章电路模型和电路定律
2. 实际电源的电流源模型
解由于图中元件的电压和电流的参考方向为关联参考方向，则该元件吸收的功率为
计算结果表明，该元件的功率是随时间变化的，但始终是负值，表示该元件是一个电源元件，并始终是发出功率的。
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第1章电路模型和电路定律
图 1-7 例1-1图
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第1章电路模型和电路定律
1.3 欧姆定律
1.3.1 欧姆定律的表达式电阻器、灯泡、电炉等在一定条件下可以用电阻元件作为
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第1章电路模型和电路定律
图 1-4 电压的参考方向和实际方向
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第1章电路模型和电路定律
一般地讲，同一段电路的电流和电压的参考方向可以各自选定，不必强求一致。但为了分析方便，常选定同一元件的电流参考方向与电压参考方向一致，即电流流动方向和电压降方向一致。这样选择的某一段电路的电压和电流的参考方向，称为关联参考方向，如图1-5(a)所示；否则，称为非关联参考方向，如图1-5(b)所示。
另外，电阻元件上的电压、电流在任何瞬间总是同时出现的，与该瞬间以前的电压、电流是无关的，所以电阻元件属于 “无记忆”元件或“即时性”元件。
电阻元件在电压、电流的关联参考方向下，任意时刻线性电阻元件吸收的电功率为
(1-10)
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【例1-2】求一只额定功率为50 W、额定电压为220 V的灯泡的额定电流及其电阻值。
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第1章电路模型和电路定律
图 1-6 某元件的功率
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第1章电路模型和电路定律
总之，电路中任一元件的功率，等于该元件电压、电流的乘积，而元件实际上是吸收功率还是产生功率，可由电压、电流参考方向的关联性和功率值的正或负两者结合来确定。
另外，能量是功率对时间的积分，在t0至t这段时间内电路吸收的能量，可由下式来表示:
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第1章电路模型和电路定律
以干电池为例，带上负载后，端电压将低于定值电压US，负载电流越大，端电压越低，图1-10(a)表示实际电源与外电
路相接，图1-10(b)表示其伏安特性。由图1-10(b)所示的实际
电源的对外特性可见，u是i的一次函数，可表示为
u=uS－Ki
(1-11)
与上述特性曲线及其表达式相应的电路模型如图1-10(c)所示。
(1-3)
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第1章电路模型和电路定律
在国际单位制(SI)中，能量W的单位是焦耳(J)；电荷量q 的单位是库仑(C)；电压u的单位是伏特(V)，它的辅助单位有千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)等，它们之间的关系为
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第1章电路模型和电路定律
2. 电压的参考方向电压的实际方向，是由高电位点指向低电位点的方向。习惯上把高电位点规定为正极性点，低电位点规定为负极性点。如同讨论电流的方向一样，也引用参考方向的概念。电压的参考方向就是假定的电压方向。如图1-4所示，图中方框代表一个元件或一段电路，实线箭头表示电压的参考方向，虚线箭头表示电压的实际方向。在设定的参考方向下，电压为正值时，参考方向与真实方向一致；反之电压为负值时，参考方向与真实极性相反。
解由得
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第1章电路模型和电路定律
1.4 电压源和电流源
1.4.1 独立电压源此处的“独立”二字是相对于后面将要介绍的受控电源
的“受控”二字而言的，简略地讲，所谓独立电源，是指其对外特性由本身的参数决定，而不受之外的其他参数控制的电源。
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第1章电路模型和电路定律
1. 理想电压源理想电压源是由内部损耗很小，以至可以忽略的实际电源抽象得到的理想化二端电路元件。如果一个实际电源的输出电压与外接电路无关，即电压源输出电压的大小和方向与流经它的电流无关，也就是说无论接什么样的外电路，输出电压总保持为某一个给定值或某一个时间函数，则该电压源称为理想电压源。如果干电池的内阻为零，则无论外接负载如何，此干电池的端电压总保持为常数，可见内阻可忽略的干电池就是一个最简单的理想电压源。
电功率是电路中能量转换的速率，用符号p表示。即
(1-4)
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第1章电路模型和电路定律
对于某元件而言，在元件的电压、电流关联参考方向下，意味着正电荷从电压的“+”极经元件到“-”极，电荷失去能量而元件获得能量。因为电压u表示单位电荷从“+”极流向 “-”极失去的能量，电流i表示单位时间内流经元件的正电荷量，所以，二者的乘积就是元件吸收的功率。图1-6中p的箭头表示元件吸收的功率。
与理想电压源一样，理想电流源实际上也是不存在的，只
是实际电源在一定条件下的近似模型。一个测量实际直流电流
源外特性的电路及测得的伏安特性曲线如图1-12(a)和(b)所示。
图中的伏安特性曲线可表示为
i=iS－Gu
(1-12)
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第1章电路模型和电路定律
图1-12(c)为实际电源的电流源模型。它为理想电流源iS 与内电导G的并联。实际电源提供给外电路的电流等于iS减去电源内电导上的分流Gu，内电导越大，分流越大，提供给外电路的电流就越小。当实际电源被短路时，其端电压等于零，内电导G上无电流，流经短接线的电流等于iS。
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第1章电路模型和电路定律
图 1-1 电路在两种典型场合的应用示意图
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第1章电路模型和电路定律
1.1.2 电路模型实际电路都是由一些起不同作用的电路元件或器件所组成
的，诸如发电机、变压器、电动机、电池、晶体管以及各种电阻器和电容器等，这些元件或器件的电磁性质较为复杂。最简单的如一个白炽灯，它除了具有消耗电能的性质(电阻性)外，当通有电流时还会产生磁场，这就说明了它还具有电感的性质。但由于白炽灯的电感微小，可以忽略不计，于是可以认为白炽灯就是一个电阻元件。
在国际单位制(SI)中，时间t的单位是秒(s)，电荷量q的单位是库仑(C)，电流i的单位是安培(A)，电流的辅助单位还有毫安(mA)、微安(μA)、纳安(nA)等，它们之间的关系为
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第1章电路模型和电路定律
2. 电流的参考方向关于电流的方向，人们把正电荷运动的方向规定为电流的实际方向。当负电荷或电子运动时，电流的实际方向就是负电荷运动方向的相反方向。对于某一条支路，若在设定的参考方向下计算出i>0，则表明电流的实际方向与设定的参考方向一致；反之，若计算出i<0，则表明电流的实际方向与参考方向相反。图1-3(a)和 (b)表明了参考方向与实际方向的关系，图的上方为参考方向，下方为实际方向。
(1-5)
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第1章电路模型和电路定律
当式(1-5)中p的单位为瓦时，能量w的单位为焦［耳］，符号为J，它等于功率为1 W 的用电设备在1 s内消耗的电能。工程和生活中还常用千瓦小时(kW·h)作为电能的单位，1 kW·h俗称1度(电)。
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第1章电路模型和电路定律
【例1-1】图1-7所示元件中，i=－5 sinωt A， u=10 sinωt V，试求解该元件吸收的功率。
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第1章电路模型和电路定律
图 1-3 电流的参考方向和实际方向
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第1章电路模型和电路定律
1.2.2 电压及其参考极性 1. 电压的基本概念在电路中，如果设正电荷由a点移动到b点时电场力所作的
功为dw，则a、b两点间a点到b点的电压为 (1-2)
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第1章电路模型和电路定律
电压与电位的关系为：对于同一参考点而言，a、b两点之间的电压等于这两点之间的电位差，即
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第1章电路模型和电路定律
图 1-5 电压、电流的关联和非关联参考方向
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1.2.3 功率和能量在电路的分析和计算中，能量和功率的计算是十分重要的。
这是因为电路在工作状况下，总伴随有电能与其他形式能量的相互交换；另一方面，电气设备、电路部件本身都有功率的限制，在使用时要注意其电流值或电压值是否超过额定值，过载会使设备或部件损坏，或是不能正常工作。
第1章电路模型和电路定律
第1章电路模型和电路定律
1.1 电路和电路模型 1.2 电路中的基本物理量 1.3 欧姆定律 1.4 电压源和电流源 1.5 电源的有载工作、开路与短路 1.6 受控源 1.7 基尔霍夫定律 1.8 电路中电位的概念与计算
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