1、第一章第一章 電路的基本概念和基本定律電路的基本概念和基本定律主講教師：任海霞主講教師：任海霞u電路基礎課程與原來學過的電路有什么區別？u電路是你的第一門“工程”類課程u什么是電路？u為什么學習電路？導學導學幾個問題幾個問題 研究對象更復雜 研究方法更多樣 引入很多重要的概念 工程思想的有效載體電路基礎課程與原來學過的電路有什么區別？電路基礎課程與原來學過的電路有什么區別？電路是你的第一門工程類課程電路是你的第一門工程類課程計算結果的表示和0.05誰大？36517模型精度和計算方便程度的折中直覺解法不是結果越精確越好有本事的工程師直接能看出結果 電路（electric circuits）就是由

2、若干電氣元件（eletrical elements）按預期目的連接構成的電流的通路。什么是電路？什么是電路？ 電路有哪些作用？l 處理能量 電能的產生、傳輸、分配l 處理信號 電信號的獲得、變換、放大l 電路是許多高級課程的先修課程 如：電子技術、電機拖動、電氣控制與PLC、電力 電子等l 熟悉掌握電路對現實生活有幫助為什么學習電路？為什么學習電路？ 電路和電路模型 電路的基本物理量 電路的基本元件內容重點：內容重點： 1） 電壓電流的參考方向 2） 元件的特性難點：難點：1） 電壓電流的實際方向和參考方向的聯系和差別2） 理想電路元件與實際電路元件的聯系和差別教學安排教學安排1、電路的組成第

3、一節第一節 電路和電路模型電路和電路模型電路電源（發電廠、干電池、光電池）負載（電動機、揚聲器）中間環節（導線、開關）圖1-1 手電筒電路 1）電源：供給電能或發出電信號的設備（圖中為干電池），電源把其它形式的能量轉換成電能； 2）負載：用電或接收電信號的設備（圖中為燈泡），負載把電能轉換為其他形式的能量；3）中間環節：傳遞、分配和控制電能或電信號的部分，一端連接電源，另一端連接負載 理想電路元件理想電路元件 將實際電氣器件或設備作某種近似和理想化，抽象為一些足以表征其主要作用的模型。第一節第一節 電路和電路模型電路和電路模型2、電路模型電阻（R）：表示消耗電能的元件。電容（C）：表示產生電場

4、，儲存電場能量的元件。電感（L）：表示產生磁場，儲存磁場能量的元件。電源：表示各種將其它形式的能量轉變成電能的元件 基本理想電路元件基本理想電路元件實際電路元件實際電路元件抽象抽象簡單的簡單的u-i關系關系 電路建模電路建模第一節第一節 電路和電路模型電路和電路模型LRsUsR 抽象抽象2、電路模型3、電路的分類第一節第一節 電路和電路模型電路和電路模型例：烏魯木齊發電站發出的正弦電磁波需要多長時間才能傳輸到長沙？烏魯木齊長沙3000公里C=3108米/秒+Usin（314t）集中參數與分布參數3106/ 3108=10ms 50Hz的正弦波周期為20ms，經過10ms以后，烏魯木齊發出的電磁

5、波剛剛到達長沙，而此時烏魯木齊發電機的電壓與長沙的電壓正好反相！如果電路尺寸遠小于其工作電磁波的波長，則可將該電路建模為集中參數電路，否則只能建模為分布參數電路。50Hz電磁波的波長 =31080.02=6000km關鍵在哪里？ 第二節第二節 電路的基本物理量電路的基本物理量1、電流 AB單位時間內從A到B的電荷量單位：A（安培）1kA=103A 1mA=10-3A 1 A=10-6A直流電流（理想直流電流I） 交流電流（正弦交流電流）電荷的時間變化率第二節第二節 電路的基本物理量電路的基本物理量2、電壓 電場力移動單位電荷做的功電場力將單位正電荷從A移動到B所作的功單位：V（伏）qwuABA

6、BddABABABBABAuqwqwudddd經常稱為：電壓降第二節第二節 電路的基本物理量電路的基本物理量3、電位 從某點到參考節點的電壓降參考點的電位是零符號：V 單位：V（伏）abcdC為參考點，0cVacaUV bcbUV dcdUV 第二節第二節 電路的基本物理量電路的基本物理量已知（1）任意兩點之間有電壓。 （2）某點的電位是該點到參考點的電壓降。 兩點的電位和兩點之間的電壓有什么關系？abcd0cV,aacVUddcVUdcadacUUUdadcacadVVUUU兩點間的電壓等于兩點間的電位差 。KVL第二節第二節 電路的基本物理量電路的基本物理量例： Uab=1.5V， Ubc

7、=1.5V，求Va， Vb ， Vc ，Uac(1)a為參考點， Va=0Uab=Va- Vb Vb= Va- Uab =-1.5VUbc=Vb - Vc Vc = Vb - Ubc=-1.5V-1.5V=-3VUac=Va- Vc =0-（-3V）=3V(2)b為參考點， Vb=0Uab=Va- Vb Va = Uab-Vb=1.5VUbc=Vb - Vc Vc = Vb - Ubc=0-1.5V=-1.5VUac=Va- Vc =1.5V-（-1.5V）=3Vabc1.5V1.5V兩點間的電壓不隨參考點的選擇而變化。第二節第二節 電路的基本物理量電路的基本物理量4、電動勢 非電場力將單位電

8、荷從B移動到A所作的功單位：V（伏）qweBABAddAB電位的升高，BAeBAVVUAB，ABU電位的降低，BAVVeBAABBAUe 1、為什么要引入參考方向？ (a)電壓或電流的方向不確定 (b)電壓或電流的方向隨時間變化電壓電流的參考方向電壓電流的參考方向?tisinIm0t0 T/2tT，i 0i 0+實際方向參考方向u+ 0 (元件真正吸收功率)P吸 0 (元件真正發出功率)P發 0 （元件真正吸收功率）記憶方法 P = ui吸發關聯非關聯第二節第二節 電路的基本物理量電路的基本物理量例：U1=10V， U2=5V，求電阻和電源的功率。U1U25 +-URII=UR/5=(U1-U

9、2)/5=(10-5)/5=1APR吸=URI=51=5WPU1發=U1I=101=10WPU2吸=U2I=51=5WP發=10W ， P吸=5+5=10W P發= P吸功率守恒l電阻總是吸收功率，電源可能吸收也可能發出功率。l電路中被吸收的功率之和一定等于發出的功率之和。1、電阻元件第三節第三節 電路的基本元件電路的基本元件1）電路符號）電路符號R2）歐姆定律）歐姆定律（a）電壓電流采用關聯參考方向）電壓電流采用關聯參考方向Riu+-Riu 令G=1/R G 電導 Gui 圖1-2 電阻元件的伏安關系曲線ui0tgR =0和=90 代表什么物理意義？1、電阻元件第三節第三節 電路的基本元件電

10、路的基本元件（b）電壓電流采用）電壓電流采用非非關聯參考方向關聯參考方向Riu+-RiuGui 歐姆定律歐姆定律公式的列寫必須根據參考方向！第五節第五節 電路的工作狀態電路的工作狀態3）電阻的開路與短路）電阻的開路與短路iuR 當R=0（G= ），視其為短路u=0，i由外電路決定ui0短路當R=（G=0 ），視其為開路i=0，u由外電路決定ui0開路第三節第三節 電路的基本元件電路的基本元件4）電阻消耗的功率）電阻消耗的功率無論參考方向如何選擇，電阻始終消耗電功率。P發 ui (-Ri)i -i2R -u2/RP吸 ui i2R u2/RRui+-Rui-+tGutRipdtWtttdd020

11、20PTW 變量變量: 電壓電壓u,電荷電荷 q單位：法單位：法Ciu+第三節第三節 電路的基本元件電路的基本元件2、電容元件電路符號電路符號（1）線性電容符號：符號：F （2）線性電容的電壓、電流關系tuCtidd)(關聯參考方向關聯參考方向當當 u 為常數（為常數（直流）直流）時，時，電容相當于電容相當于開路開路，電容有，電容有隔直作用。隔直作用。tiCtu0d1)(tuCuuipdd 吸吸200021ddCuuuCuCupdtWuut第三節第三節 電路的基本元件電路的基本元件（3）電容元件儲存的能量電容具備電容具備存儲存儲電場能量電場能量的能力。的能力。A 變量變量: 電流電流 i , 磁鏈磁鏈 單位：亨（利）單位：亨（利）第三節第三節 電路的基本元件電路的基本元件3、電感元件Li+u電路符號電路符號（1）線性電感符號：符號：H (Henry）（2）線性電感元件的電壓、電流關系tiLudd當當 i 為常數為常數(直流直流)時，時，電感相當于短路；電感相當于短路；tuLi0dt1tiLiuipdd吸吸200021diLiidiLLipdtWttt電容具備電容具備存儲存儲磁場磁場能量能量的能力。的能力。第三節第三節 電路的基本元件電路的基本元件（3）線性電感元件儲存的能量電容元件與電感元件的比較：電容電容 C電感電感 L變量