1、電電子工程學(xué)子工程學(xué)院院 電電工電子技術(shù)工電子技術(shù) 贠贠素君素君 主講主講159520242681、奠基時期： 一、電學(xué)發(fā)展概況：富蘭克林富蘭克林 （美）（美） 1752 1752 揭示了閃電的本質(zhì)揭示了閃電的本質(zhì)庫庫 侖侖 （法）（法） 1785 1785 發(fā)現(xiàn)電荷作用定律發(fā)現(xiàn)電荷作用定律歐歐 姆姆 （德）（德） 1826 1826 發(fā)現(xiàn)歐姆定律發(fā)現(xiàn)歐姆定律法法 拉拉 弟弟 （英）（英） 1831 1831 發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)莫莫 爾爾 斯斯 （美）（美） 1837 1837 發(fā)明實用電報機發(fā)明實用電報機貝貝 爾爾 （美）（美） 1875 1875 發(fā)明電話發(fā)明電話愛愛 迪迪 生生 （

2、美）（美） 1877 1877 發(fā)明留聲機發(fā)明留聲機馬馬 可可 尼尼 （意）（意） 1896 1896 發(fā)明無線電報發(fā)明無線電報 2、通訊時代：3、電子管時代：弗萊明弗萊明 （英）（英） 1904 1904 發(fā)明真空二極管發(fā)明真空二極管德福雷斯特（美）德福雷斯特（美） 1906 1906 發(fā)明真空三極管發(fā)明真空三極管巴丁巴丁. .布拉坦布拉坦. .肖克萊肖克萊 （美）（美） 1948 1948 發(fā)明晶體管發(fā)明晶體管單塊集成電路單塊集成電路 19581958大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路 19691969超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路 1975 1975 4、晶體管時代：5、集成電路時代：1.性

3、質(zhì)：入門性技術(shù)基礎(chǔ)課。入門性技術(shù)基礎(chǔ)課。2.內(nèi)容：包含電工、數(shù)電、模電包含電工、數(shù)電、模電。 3.實驗：9-10個。個。 地點：地點：電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院實驗室實驗室二、本課程幾點說明：1. 1. 電壓、電流的參考方向電壓、電流的參考方向3. 3. 基爾霍夫定律基爾霍夫定律l 重點：重點：第第1 1章章 電路電路的基本概念的基本概念和和基本基本定律定律2. 2. 電路元件特性電路元件特性 電壓、電流的參考方向電壓、電流的參考方向 電位的計算電位的計算l 重點：重點：1. 1. 實際電路實際電路共性共性建立在同一電路理論基礎(chǔ)上建立在同一電路理論基礎(chǔ)上由電工設(shè)備和電氣器件按預(yù)期由電工設(shè)備和電氣

4、器件按預(yù)期目的連接構(gòu)成的電流的通路。目的連接構(gòu)成的電流的通路。放放大大器器揚聲器揚聲器話筒話筒發(fā)電機發(fā)電機升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動機電動機電爐電爐.輸電線輸電線sRLRsU10BASE-T wall plate導(dǎo)線導(dǎo)線電池電池開關(guān)開關(guān)燈泡燈泡l理想元件理想元件:l電路模型電路模型 由理想元件組成的電路由理想元件組成的電路。在一定條件下突出元件主要的電磁性質(zhì)，在一定條件下突出元件主要的電磁性質(zhì)，忽略其次要因素，把它近似地看作理想電路元件。忽略其次要因素，把它近似地看作理想電路元件。電阻元件：表示消耗電能的元件電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場

5、能量的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件電源元件：表示各種將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件電源元件：表示各種將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件注：注：l 具有相同的主要電磁性能的實際電路部件，具有相同的主要電磁性能的實際電路部件， 在一定條件下可用同一模型表示；在一定條件下可用同一模型表示；l 同一實際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，同一實際電路部件在不同的應(yīng)用條件下， 其模型可以有不同的形式其模型可以有不同的形式電容電容電感電感電阻電阻電壓源電壓源電流源電流源直流情況：電阻；直流情況：電阻；低頻交流：電

6、感和電阻串聯(lián)；低頻交流：電感和電阻串聯(lián)；高頻交流：需考慮線圈導(dǎo)體表面的電荷作用。高頻交流：需考慮線圈導(dǎo)體表面的電荷作用。在線性電路分析主要物理量有電壓、電流、電功率等。在線性電路分析主要物理量有電壓、電流、電功率等。1. 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)tqtqitddlim) t (0def l電流電流l電流強度電流強度帶電粒子帶電粒子有規(guī)則的定向運動。有規(guī)則的定向運動。單位時間內(nèi)單位時間內(nèi)通過通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。導(dǎo)體橫截面的電荷量。I 直流電流直流電流 i 交流電流交流電流l 單位單位1kA=103A1mA=10-3A1 A=10-6AA（安培）、（安培）、kA、mA、 Al 電壓電壓U UdqdWul 單位

7、：單位：V (伏伏)、kV、mV、 VUABABI 表示為表示為 UAB電場力把電場力把單位正電荷單位正電荷由由A A移到移到B B所做的功。所做的功。也叫電壓降或電位差也叫電壓降或電位差l 電位電位A 點的電位是點的電位是A 點與參考點點與參考點之之間（間（ B ）的電壓，記做）的電壓，記做UA。電場力把單位正電荷由電場力把單位正電荷由A A移到參考點所做的功。移到參考點所做的功。（相對量）（相對量）（絕對量）（絕對量）l 實際電壓方向?qū)嶋H電壓方向 高電位到降低的方向高電位到降低的方向（A 至至B ）l 電流正方向電流正方向規(guī)定正電荷的運動方向。規(guī)定正電荷的運動方向。元件元件( (導(dǎo)線導(dǎo)線)

8、 )中電流流動的實際方向只有兩種可能中電流流動的實際方向只有兩種可能: : 實際方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向 AABBUABABI問題問題復(fù)雜電路或交流電路中電壓或電流的實際方復(fù)雜電路或交流電路中電壓或電流的實際方向往往很難事先判斷。向往往很難事先判斷。l 參考方向參考方向I（或（或U）任意假定的一個方向。任意假定的一個方向。ABU+l 參考方向參考方向的表示方法：的表示方法：1 1、用箭頭表示：箭頭的指向用箭頭表示：箭頭的指向代表代表參考方向。參考方向。2 2、用正負極性表示：、用正負極性表示：3 3、用雙下標(biāo)表示：、用雙下標(biāo)表示：UABIAB（IAB= -IBA 、UAB = -UBA ）

9、參考方向參考方向參考方向參考方向I（或（或U） 0I（或（或U） 0, 電感吸收功率。電感吸收功率。 當(dāng)電流減小，當(dāng)電流減小， ，p0, 吸收功率吸收功率。 當(dāng)電容放電當(dāng)電容放電，q ，p0, 發(fā)出功率發(fā)出功率.l 功率功率 儲能元件儲能元件它本身不耗能它本身不耗能tuCuuipdd. . l 電容的儲能電容的儲能從從t0到到 t ：2121t21222 )()()(dddCutCuCuttuCuWttC11)(2)(2022tCutCuWC （1 1）電容的儲能只與當(dāng)時的電壓值有關(guān)，）電容的儲能只與當(dāng)時的電壓值有關(guān)， 電容電壓不能躍變，反映了儲能不能躍變；電容電壓不能躍變，反映了儲能不能躍變

10、；（2 2）電容儲存的能量一定大于或等于零。）電容儲存的能量一定大于或等于零。表表明明電容元件與電感元件的比較：電容元件與電感元件的比較：電容電容 C電感電感 L變量變量電流電流 i 或或 磁鏈磁鏈 關(guān)系式關(guān)系式電壓電壓 u 或或 電荷電荷 q (1) 元件方程的形式是相似的；元件方程的形式是相似的；(2) 若把若把 u-i，q- ，C-L， i-u互換互換,可由電容元件可由電容元件的方程得到電感元件的方程；的方程得到電感元件的方程；(3) C 和和 L稱為對偶元件稱為對偶元件, 、q等稱為對偶元素等稱為對偶元素。結(jié)結(jié)論論元件元件222121ddqCCuWtuCiCuqC 222121 LLi

11、WtiLuLiL dd 其兩端電壓總能保持定值或一定的時間函數(shù)其兩端電壓總能保持定值或一定的時間函數(shù),其其值與流過它的電流值與流過它的電流 i 無關(guān)的元件叫理想電壓源。無關(guān)的元件叫理想電壓源。l 電路符號電路符號1. 1. 理想電壓源理想電壓源l 定義定義iSu+_iSu+_ 電源兩端電壓由電源本身決定，電源兩端電壓由電源本身決定， 與外電路無關(guān)；與流經(jīng)它的電流與外電路無關(guān)；與流經(jīng)它的電流 方向、大小無關(guān)。方向、大小無關(guān)。 通過電壓源的電流由電源及外通過電壓源的電流由電源及外 電路共同決定。電路共同決定。l 理想電壓源的電壓、電流關(guān)系理想電壓源的電壓、電流關(guān)系ui)(tuS伏安關(guān)系曲線伏安關(guān)系

12、曲線例例Ri-+Su外外電電路路RuiS )( Ri0)( 0 Ri理想理想電壓源不能短路！電壓源不能短路！l理想理想電壓源的功率電壓源的功率（1 1）電壓、電流的參考方向非關(guān)聯(lián)；電壓、電流的參考方向非關(guān)聯(lián)；+_iu+_SuiuPS電流（正電荷電流（正電荷 ）由低電位）由低電位向向 高電位移動，外力克服高電位移動，外力克服電場力作功電源發(fā)出功率。電場力作功電源發(fā)出功率。發(fā)出功率，起電源作用發(fā)出功率，起電源作用物理意義：物理意義： iuPS 實際電壓源也不允許短路。因其內(nèi)阻小，若實際電壓源也不允許短路。因其內(nèi)阻小，若短路，電流很大，可能燒毀電源。短路，電流很大，可能燒毀電源。usuiOi+_u+

13、_SuSR考慮內(nèi)阻考慮內(nèi)阻伏安特性伏安特性iRuuSS 一個好的電壓源要求一個好的電壓源要求:0SR 其輸出電流總能保持定值或一定的時間函其輸出電流總能保持定值或一定的時間函數(shù)，其值與它的兩端電壓數(shù)，其值與它的兩端電壓u 無關(guān)的元件叫無關(guān)的元件叫理想電流源。理想電流源。l 電路符號電路符號l 定義定義 理想理想電流源的輸出電流由電源本身決定，電流源的輸出電流由電源本身決定， 與外電路無關(guān)；與它兩端電壓方向、大小無關(guān)與外電路無關(guān)；與它兩端電壓方向、大小無關(guān)。 理想理想電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定。電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定。l 理想電流源的電壓、電流關(guān)系理想電流源的電壓、電

14、流關(guān)系ui)(tiSuSi+_uSi+_例例外外電電路路)( 00 Ru)( Ru電流源不能開路！電流源不能開路！Ru-+Si實際電流源的產(chǎn)生實際電流源的產(chǎn)生 可由穩(wěn)流電子設(shè)備產(chǎn)生，如晶體管的集電極電可由穩(wěn)流電子設(shè)備產(chǎn)生，如晶體管的集電極電流與負載無關(guān)；流與負載無關(guān)； 光電池在一定光線照射下光電池被激發(fā)產(chǎn)生一光電池在一定光線照射下光電池被激發(fā)產(chǎn)生一定值的電流等。定值的電流等。SRiu l 電流源的功率電流源的功率（1 1）電壓、電流的參考方向非關(guān)聯(lián)；電壓、電流的參考方向非關(guān)聯(lián)；SuiP 發(fā)出功率，起電源作用發(fā)出功率，起電源作用（2 2）電壓、電流的參考方向關(guān)聯(lián)；電壓、電流的參考方向關(guān)聯(lián)；吸收功

15、率，充當(dāng)負載吸收功率，充當(dāng)負載 uiPS 或：或：發(fā)出負功發(fā)出負功u+_SiSuiP SuiP u+_Si 實際電流源也不允許開路。因其內(nèi)阻大，若實際電流源也不允許開路。因其內(nèi)阻大，若開路，電壓很高，可能燒毀電源。開路，電壓很高，可能燒毀電源。isuiO考慮內(nèi)阻考慮內(nèi)阻伏安特性伏安特性SSRuii 一個好的電流源要求一個好的電流源要求: SRu+_SiSRi1. 定義定義 電壓或電流的大小和方向不是給定的電壓或電流的大小和方向不是給定的 時間函數(shù)，而是受電路中某個地方的電壓時間函數(shù)，而是受電路中某個地方的電壓( (或電流或電流) )控制的電源，稱受控源?？刂频碾娫?，稱受控源。l 電路符號電路符

16、號+ +受控電壓源受控電壓源受控電流源受控電流源基爾霍夫基爾霍夫(G.R.Kirchhoff) ) (1824-1887) (1824-1887) 德國德國物理學(xué)家,以他對光譜分析，光學(xué)，和電 學(xué)的研究著名。1845年，21歲時他發(fā)表了第一篇 論文，提出了穩(wěn)恒電路網(wǎng)絡(luò)中電流、電壓、電阻關(guān)系的兩條電路定律，即 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律(Kirchhoffs Current Law,簡記簡記KCL); 基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律(Kirchhoffs Voltage Law,簡記簡記KVL)。 定律描述了電路中各部分電壓或各部分電流的關(guān)系定律描述了電路中各部分電壓或各部分電流的關(guān)系,

17、 ,只與電路的結(jié)構(gòu)有只與電路的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與構(gòu)成電路的元件性質(zhì)無關(guān)。這成為電路分析最基本的依據(jù)。關(guān)，而與構(gòu)成電路的元件性質(zhì)無關(guān)。這成為電路分析最基本的依據(jù)。1. 1. 幾個名詞幾個名詞（一條支路通過一個電流一條支路通過一個電流）三條或三條以上支路的連接點稱為節(jié)點。三條或三條以上支路的連接點稱為節(jié)點。a+_R1uS1+_uS2R2R3（1 1）支路）支路 電路中每一個兩端元件電路中每一個兩端元件就叫一條支路。就叫一條支路。i3i2i1(2) (2) 節(jié)點節(jié)點b兩節(jié)點間的一條通路。由支路構(gòu)成。兩節(jié)點間的一條通路。由支路構(gòu)成。(3) (3) 路徑路徑由支路組成的閉合路徑。由支路組成的閉合路徑。對對平

18、面電路平面電路，其內(nèi)部不含任何支路的回路稱網(wǎng)孔。，其內(nèi)部不含任何支路的回路稱網(wǎng)孔。+_R1uS1+_uS2R2R3123(4) (4) 回路回路(5) (5) 網(wǎng)孔網(wǎng)孔網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔網(wǎng)孔是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔令流出為令流出為“+”+”，有：，有：例例 在集總電路中，任意時刻，對任意結(jié)點流出或流在集總電路中，任意時刻，對任意結(jié)點流出或流入該結(jié)點電流的代數(shù)和等于零。入該結(jié)點電流的代數(shù)和等于零。 mkti10)( 出出入入 iior 流進的電流進的電流等于流流等于流出的電流出的電流1i5i4i3i2i054321 iiiii54321iiiii 1 3 25i6i4i1i3i2i

19、0641 iii0542 iii0653 iii三式相加得：三式相加得：0321 iii( (電路中包圍多個節(jié)點的任一閉合面電路中包圍多個節(jié)點的任一閉合面) )明確明確（1 1） KCLKCL是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中是電荷守恒和電流連續(xù)性原理在電路中 任意結(jié)點處的體現(xiàn)；任意結(jié)點處的體現(xiàn)；（2 2） KCLKCL是對支路電流加的約束，與支路上接的是是對支路電流加的約束，與支路上接的是 什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；什么元件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；（3 3）KCLKCL方程是按電流參考方向列寫，與電流實際方程是按電流參考方向列寫，與電流實際 方向無關(guān)。方向無關(guān)。（2

20、 2）選定回路繞行方向，）選定回路繞行方向， 順時針或逆時針順時針或逆時針. .U1US1+U2+U3+U4+US4= 0 mktu10)( 升升降降 uuor I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4（1 1）標(biāo)定各元件電壓參考方向）標(biāo)定各元件電壓參考方向 U2+U3+U4+US4=U1+US1 或：或：R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4 在在集總電路中，任一時刻，集總電路中，任一時刻，沿任一閉合路徑繞沿任一閉合路徑繞行，各支路電壓的代數(shù)和等于零行，各支路電壓的代數(shù)和等于零。應(yīng)用歐姆定律應(yīng)用歐姆定律則則: : RI = U S例例KVL的推廣：也適用于電路中任一假想的回路的推廣：也適用于電路中任一假想的回路aUsb_-+U2U1SabUUUU 21明確：明確：（1） KVL的實質(zhì)反映了電路的實質(zhì)反映了電路 遵從能量守恒定律遵從能量守恒定律; （2） KVL是對回路電壓加的約束，是對回路電壓加的約束， 與回路各支路上接的是什么元與回路各支路上接的是什么元 件無關(guān)，與電路是線性還是非件無關(guān)，與電路是線性還是非線性無關(guān)；線性無關(guān)；