电工电子第一章电路基本概念与基本定律.ppt

第一章 电路基本概念与基本定律 第一章 电路基本概念与基本定律 本章重点 电路模型 电压、电流的实际方向与参考方向 基本电路元件 基尔霍夫定律：KCL KVL 4.电阻的能量与功率 在关联参考方向下，电阻元件上消耗的功率为 电阻元件在时间段内消耗的能量为 在非关联参考方向下，电阻上消耗的功率为 由此可以导出一个具有普遍意义的结论：由线性元件组成的任意二端网络， §1－4 电压源和电流源 二、受控电源 4. 额定值与实际值 （1）额定值概念：额定值是电器设备的生产厂家为了使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常容许值。额定值常标在电器设备的铭牌上，例通常以UN、IN、PN表示额定电压、额定电流和额定功率。在使用电器设备时注意一定要先看懂铭牌。 （2）实际值概念：在使用时，电压、电流、功率的实际值不一定等于它们的额定值。这也是一个重要的概念。 例如：在一定电压下电源输出的功率和电流决定于负载的大小，所以电源通常不一定是处于额定工作状态，但是一般不应超过额定值。 再如：对于电动机一类电器设备，它的实际功率和电流取决于它轴上所带的机械负载的大小，通常也不一定处于额定状态。 在电子电路中广泛使用各种晶体管、运算放大器等多端器件。这些多端器件的某些端钮的电压或电流受到另一些端钮电压或电流的控制。为了模拟多端器件各电压、电流间的这种耦合关系，需要定义一些多端电路元件(模型)。 本节介绍的受控源是一种非常有用的电路元件，常用来模拟含晶体管、运算放大器等多端器件的电子电路。从事电子、通信类专业的工作人员，应掌握含受控源的电路分析。 无源元件小结 理想元件的特性 （u 与 i 的关系） L C R 实际元件的特性可以用若干理想元件来表示 例： 电感线圈 L ：电感量 R：导线电阻 C：线间分布电容 参数的影响和电路的工作条件有关。 R1 L U为直流电压时,以上电路等效为 注意 L、C 在不同电路中的作用 R1 U R2 + - U R2 C + - 电路中的耗能器件或装置有电流流动时，会不断消耗能量，电路中必须有提供能量的器件或装置——电源。常用的直流电源有干电池、蓄电池、直流发电机、直流稳压电源和直流稳流电源等。常用的交流电源有电力系统提供的正弦交流电源、交流稳压电源和产生多种波形的各种信号发生器等。为了得到各种实际电源的电路模型，定义两种理想的电路元件——独立电压源和独立电流源。 常用的干电池和可充电电池 实验室使用的直流稳压电源 用示波器观测直流稳压电源的电压随时间变化的波形。 示波器 稳压电源 一、独立电压源 独立电压源有两种电路模型，理想电压源和实际电压源模型 理想电压源的电路模型如图（a）所示。理想电压源的端电压 是一个给定的时间函数，不随流过电压源的电流 的大小而变化，即 当 为恒定值时，称为恒压源或直流电源。 ， 恒压源的伏安特性如图（b）所示。 , , 1.理想电压源 电压随时间变化的电压源，称为时变电压源。电压随时间周期性变化且平均值为零的时变电压源，称为交流电压源。 电压源的电压与电流采用关联参考方向时，其吸收功率为 p=ui（大于零） 电压源的电压与电流采用关联参考方向时，其发出功率为 p=ui（小于零） 当p0，即电压源工作在i-u平面的一、三象限时，电压源实际吸收功率。 当p0，即电压源工作在i-u平面的二、四象限时，电压源实际发出功率。 P0 P0 理想电压源的特点 （恒压源） 特点：(1）输出电 压不变，其值恒等于电压源。 即 Uab ? US； （2）电源中的电流由外电路决定。 伏安特性 I Uab US US I + _ a b Uab + _ 0.5 20 0.1 100 P /W 0 1 5 10 i / A ? 10 2 1 R / ? 0 1 5 10 50 100 P /W 例如图示电路中电阻值变化时，电压源的电压不变，电路中的电流 i 和发出功率 p 会发生变化。 恒压源中的电流由外电路决定 设: E=10V 当R1 R2 同时接入时： I=10A 例 当R1接入时 ： I=5A 则： I E + _ a b Uab 2? R1 R2 2? + _ 恒压源特性中不变的是：_____________ US 恒压源特性中变化的是：_____________ I _________________ 会引起 I 的变化。 外电