第1讲电路基本概念与电阻元件.ppt

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1、绪绪 论论 同学们对同学们对“电路电路”并不陌生。我们曾在物理学中接并不陌生。我们曾在物理学中接触过一些电路。但，那时我们对电路的研究往往是通过触过一些电路。但，那时我们对电路的研究往往是通过一一些特殊的例子来加以讨论。些特殊的例子来加以讨论。要花这么多时间来学习一门功课，同学们就会自然要花这么多时间来学习一门功课，同学们就会自然地提出这样一些问题：地提出这样一些问题：电路基础电路基础课程的性质课程的性质是什么？是什么？从今天起，我们要花从今天起，我们要花72学时来学习一门专门系统研学时来学习一门专门系统研究电路基本理论的课程，这就是电路基础究电路基本理论的课程，这就是电路基础课。课。我们研究

2、它的我们研究它的目的目的是什么？是什么？电路基础电路基础对我们电子信息工程专业有何对我们电子信息工程专业有何重要性？重要性？一、电路基础课程的性质：一、电路基础课程的性质：但，电路的但，电路的主攻方向主攻方向是解决电学工程中的实是解决电学工程中的实际问题。所以，它不仅在基础课与专业课之间具有作际问题。所以，它不仅在基础课与专业课之间具有作为桥梁的为桥梁的联结性联结性，而且又具有能够独立解决电工实际，而且又具有能够独立解决电工实际问题的问题的独立性独立性。各专业课程分为各专业课程分为公共基础课、学科基础课、专业主干课公共基础课、学科基础课、专业主干课。电路是我们电专业的第一门重要的学科基础课。电

3、路是我们电专业的第一门重要的学科基础课。电路基础电路基础属于属于电路理论电路理论学科，它是学科，它是电路理电路理论论的入门课程。的入门课程。它基于物理定理，如它基于物理定理，如KL、欧姆定欧姆定律等，又用到数学的若干分支，如微积分、微分方程、律等，又用到数学的若干分支，如微积分、微分方程、线性代数、积分变换、图论等。线性代数、积分变换、图论等。二、研究电路的目的：二、研究电路的目的：目的就是为了目的就是为了分析电路分析电路和和设计电路设计电路。我们研究电路的电磁特性就是为了掌握我们研究电路的电磁特性就是为了掌握 分析、分析、设计电路的设计电路的基本概念、基本理论和基本分析方法。基本概念、基本理

4、论和基本分析方法。为学习电类专业及进一步学习电路理论打下基础为学习电类专业及进一步学习电路理论打下基础。三、电路在我们专业中的地位：三、电路在我们专业中的地位：电路是我们专业电路是我们专业第一门第一门主干技术基础课。主干技术基础课。我们将要学到的基本概念、基本理论和基本我们将要学到的基本概念、基本理论和基本方法对于我们学习其他技术基础课和专业课，如方法对于我们学习其他技术基础课和专业课，如模拟电子电路，数字电子电路，信号与系统等等模拟电子电路，数字电子电路，信号与系统等等课程都十分重要。课程都十分重要。我们就是说电路是打开电子科学宝库的我们就是说电路是打开电子科学宝库的钥匙也不过分。它也是很多

5、电专业研究生的入学钥匙也不过分。它也是很多电专业研究生的入学考试科目之一。考试科目之一。电路是我们专业的电路是我们专业的导论课导论课。四、学习方法四、学习方法：既然电路是一门基于物理定律，又用到既然电路是一门基于物理定律，又用到数学的许多分支的技术基础课，我想较好的学习数学的许多分支的技术基础课，我想较好的学习方法应是方法应是透彻地理解物理意义，严密地进行数学透彻地理解物理意义，严密地进行数学推导，并注重提高计算技巧和实验动手能力推导，并注重提高计算技巧和实验动手能力。练习很重要，练习很重要，缺缺1/3不能参加考试不能参加考试。平时成绩。平时成绩占总成绩的占总成绩的20%。本学期中，另有电路分

6、析基础实验课。本学期中，另有电路分析基础实验课。五、学习要求五、学习要求：2、作好练习作好练习。准备两个作业本，分别在作业本的左上角标上准备两个作业本，分别在作业本的左上角标上“1”“2”。每周交一次作业。每周交一次作业。每次作业的第一行须写上日期，并要抄题，否则不予每次作业的第一行须写上日期，并要抄题，否则不予批阅。批阅。1、认真听课认真听课。每堂课都必须到，我会不定期的点名，每堂课都必须到，我会不定期的点名，缺缺1/3不能不能参加考试参加考试。认真作好笔记。认真作好笔记。六、成绩评定六、成绩评定：卷面成绩卷面成绩80%+作业成绩作业成绩10%+课堂成绩课堂成绩10%第第1讲讲 电路模型及电

7、路基本概念电路模型及电路基本概念电路和电路模型、集总假设电路和电路模型、集总假设一、电路：一、电路：1、概念：、概念：实际电路是由电工设备和晶体管等器件相互实际电路是由电工设备和晶体管等器件相互联接组成的整体，它提供了电流流经的途径。联接组成的整体，它提供了电流流经的途径。如电筒、集成电路。如电筒、集成电路。每一种实际的部、器件都可以用国家标准中的每一种实际的部、器件都可以用国家标准中的电气图形符号表示，采用电气符号可绘成电气图。电气图形符号表示，采用电气符号可绘成电气图。电气图电气图实际电路实际电路2、主要作用：、主要作用：能量转换作用：能量转换作用：热能、势能、原子能热能、势能、原子能 电

8、能电能 光能、热能、机械能光能、热能、机械能组成：组成：电源、负载、导线、开关（中间环节）电源、负载、导线、开关（中间环节）信号处理作用：信号处理作用：“加工加工”和变换，放大电路等和变换，放大电路等激励：激励：施加的信号。施加的信号。响应：响应：所需的输出。所需的输出。测量作用：测量作用：电量：万用表电量：万用表非电量：电子表非电量：电子表信息存储作用：信息存储作用：存储数据和程序。存储数据和程序。我们主要是研究它们的我们主要是研究它们的共性共性，也就是把实际部件用，也就是把实际部件用理想化理想化的的电路模型电路模型来描述再进行研究。来描述再进行研究。二、电路模型：二、电路模型：1、研究电路

9、的基本思路：、研究电路的基本思路：2、电路理论中的重要假设：、电路理论中的重要假设：电路器件和电路本身的电路器件和电路本身的尺寸远小于尺寸远小于工作于电路的电磁波的波长。工作于电路的电磁波的波长。=/f，f15Km，即电磁波通过电路的时间是瞬时的。即电磁波通过电路的时间是瞬时的。电磁场的理论和实践均可证明在任意时刻流入各器件任一端子电磁场的理论和实践均可证明在任意时刻流入各器件任一端子的电流和两个端子之间的电压是的电流和两个端子之间的电压是单值的单值的。3、集中（参数）元件：、集中（参数）元件：理想化的电路模型理想化的电路模型有精确的数学定义有精确的数学定义。我们研究的电路都是用。我们研究的电

10、路都是用集中参数元件来组合的。集中参数元件来组合的。实际电路实际电路抽象方法抽象方法电路模型电路模型基本定律基本定律电路方程电路方程解方程解方程方程方程的的解解电路理论分析的对象是电路模型而不是实际电路。电路理论分析的对象是电路模型而不是实际电路。三、电路变量：三、电路变量：基本物理量基本物理量：i i、u u、q q、p p、w w1.电流电流：带电质点的定向运动形成电流。：带电质点的定向运动形成电流。电流的大小用电流的大小用电流强度电流强度表示。表示。单位名称：单位名称：安安（培）（培）符号：符号：A（Ampere）电流电流(current)恒定电流恒定电流I（直流（直流/DC）、时变电流

11、、交变电流（交流）、时变电流、交变电流（交流/AC）我们要研究的电流和电压不仅有我们要研究的电流和电压不仅有大小大小而且有而且有方向方向（极性）。（极性）。而我们不仅要研究大小，还要指出方向。而我们不仅要研究大小，还要指出方向。一方面，在分析电路之前我们很难判断其真实方向，有时方向一方面，在分析电路之前我们很难判断其真实方向，有时方向还在不断变化。还在不断变化。电路分析中的一个矛盾：电路分析中的一个矛盾：2 4 2 8+10V3？tIim sin i0tT/2T 另一方面，不知道方向就不能列写正确的电路方程。另一方面，不知道方向就不能列写正确的电路方程。解决办法：解决办法：引入引入参考方向。参

12、考方向。2.电流的参考方向（电流的参考方向（*）元件元件(导线导线)中电流流动的实际方向有两种可能中电流流动的实际方向有两种可能:参考方向参考方向：任意选定的一个方向即为电流的参考方向：任意选定的一个方向即为电流的参考方向。i 参考方向参考方向1）设定：）设定：人为的、任意的。人为的、任意的。2）参考方向与实际方向的关系：）参考方向与实际方向的关系：区别：区别：实际方向：客观存在的。实际方向：客观存在的。参考方向：人为、任意设定的。参考方向：人为、任意设定的。参考方向参考方向实际方向实际方向？联系：联系：参考方向参考方向I I的正负值的正负值实际方向实际方向i 0i 0U 0 实际实际吸收吸收

13、p 0 实际实际吸收吸收p 0 实际实际发出发出 上述功率计算适用于任意二端网络。上述功率计算适用于任意二端网络。例例 U=5V，I=-1AP吸吸=UI=5(-1)=-5 WP发发=UI=5(-1)=-5 W或或 P吸吸=-UI=-5(-1)=5 W+IU关关联联+IU非非关关联联元件实际是元件实际是发出发出功率功率元件实际是元件实际是吸收吸收功率功率四、国际单位制四、国际单位制SIA(安安)、V(伏伏)、C（库）、库）、J（焦）、焦）、W(瓦瓦)。例如:1mA=10-3 A 1kV=103 V 1kW=103 W等10-3、10-6、10-9、10-12 毫毫(milli)、微微(micro

14、)()、纳纳(nano)、皮皮(pico)千千(kilo)、兆兆(Mega)、吉吉(Giga)。103 106 109电阻元件电阻元件一、伏安关系：一、伏安关系：对于线性时不变电阻，在任何时刻元件两端的电压和电流对于线性时不变电阻，在任何时刻元件两端的电压和电流的关系服从欧姆定律。的关系服从欧姆定律。1、当关联时：、当关联时：iRuR称为元件的电阻，为一个正实常数称为元件的电阻，为一个正实常数(线性时不变电阻线性时不变电阻)。若令若令G=1/R，则则uGiG称为元件的电导，单位为称为元件的电导，单位为S（西门子）。西门子）。+_iuR注意注意:R表示一个电阻表示一个电阻元件元件，又可表示此，又

15、可表示此元件的参数元件的参数。电路元件电路元件：构成电路的基本单元，按引出端数目分为二端元件、三：构成电路的基本单元，按引出端数目分为二端元件、三端元件、多端元件等。端元件、多端元件等。电阻元件电阻元件定义：一个二端元件，如果在任意时刻定义：一个二端元件，如果在任意时刻t，其两端电压其两端电压u与与流经它的电流流经它的电流i之间的关系能用之间的关系能用ui平面上的曲线所确定平面上的曲线所确定(电压与电流电压与电流相约束相约束)，就称其为二端电阻元件，简称电阻元件。，就称其为二端电阻元件，简称电阻元件。按按伏安伏安特性分：线性电阻和非线性电阻；时不变电阻和时变电阻特性分：线性电阻和非线性电阻；时

16、不变电阻和时变电阻2、当非关联时：、当非关联时：uGiiRu,故参考方向是推导、运用公式的前提故参考方向是推导、运用公式的前提!3、伏安关系曲线、伏安关系曲线:taniummiuR+_iuRUIui0二、电阻元件的特点：二、电阻元件的特点：1、无源耗能元件：、无源耗能元件：关联时关联时022GuRiiup电能电能 热能热能2、双向性元件：、双向性元件：对线性电阻而言。对线性电阻而言。3、无记忆性元件、无记忆性元件 电阻元件是实际电阻器的理想化模型，描述了电阻器的电阻元件是实际电阻器的理想化模型，描述了电阻器的耗能特性。耗能特性。其它电子器件或设备的耗能特性也用电阻元件来描述。其它电子器件或设备的耗能特性也用电阻元件来描述。ui04、两种特殊的情况：、两种特殊的情况：开路开路开路：开路：R，G=0（伏安关系为伏安关系为电压轴）。电压轴）。短路短路短路：短路：R=0，G（伏安关系为伏安关系为电流轴）。电流轴）。电路或电路的一部分也可以短路或开路。电路或电路的一部分也可以短路或开路。ocu电压称为电压称为sci电流称为电流称为ui0短路短路开路开路三、非线性电阻：三、非线性电阻：1、不服从欧