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1、电路与模拟电子技术第1页，共109页，编辑于2022年，星期一电路与模拟电子技术是一门专业技术基础课电路与模拟电子技术是一门专业技术基础课2、高等数学中的微积分及常系数微分方程。、高等数学中的微积分及常系数微分方程。2、关键在于课后练习，举一反三。、关键在于课后练习，举一反三。基础要求：基础要求：学习要求：学习要求：1、大学物理大学物理中的电部分；中的电部分；1、课堂认真听讲，掌握要点；、课堂认真听讲，掌握要点；第2页，共109页，编辑于2022年，星期一电路与模拟电子技术基础第一篇第一篇 电路理论基础电路理论基础1、电路的基本概念与基本定律、电路的基本概念与基本定律2、电路分析的基本方法、电
2、路分析的基本方法3、交流稳态电路分析、交流稳态电路分析4、暂态电路分析、暂态电路分析第二篇第二篇 模拟电子技术基础模拟电子技术基础1、半导体器件与二极管电路、半导体器件与二极管电路2、晶体管放大电路基础、晶体管放大电路基础3、模拟集成电路及其应用电路、模拟集成电路及其应用电路4、信号产生电路、信号产生电路5、直流电源、直流电源第3页，共109页，编辑于2022年，星期一第一章第一章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律本章主要内容本章主要内容1、介绍电路的基本物理量及单位、介绍电路的基本物理量及单位2、引入电流、电压参考方向、引入电流、电压参考方向3、建立电路模型的概念、建立电路模
3、型的概念4、介绍几种常用理想电路元件、介绍几种常用理想电路元件5、介绍电路两类基本约束（欧姆定、介绍电路两类基本约束（欧姆定 律，基尔律，基尔霍夫定律）霍夫定律）第4页，共109页，编辑于2022年，星期一电路的基本概念与电路元件电路的基本概念与电路元件 第第1 1章章 1.4 基本电路元件模型基本电路元件模型 1.13 电路的基本概念电路的基本概念 1.5 电路的工作状态与元件电路的工作状态与元件 额定值额定值 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律第5页，共109页，编辑于2022年，星期一1.电路的概念电路的概念 电路是由用电设备或元器件（称为负载）与供电设备电路是由用电设备或元器件（称为负载
4、）与供电设备（称为电源）通过导线连接而构成的提供给（称为电源）通过导线连接而构成的提供给电电荷流动的通荷流动的通路路。有直流和交流电路。有直流和交流电路。2.电路的组成电路的组成220V控制电源接入的控制电源接入的开关开关等等电源电源开关开关导线导线用电设备用电设备例如我们常用的照明电路例如我们常用的照明电路为电路工作提供能量的为电路工作提供能量的电源电源-在电能作用下完成电路功能的在电能作用下完成电路功能的用电设备或元器件用电设备或元器件连接电源和用电设备的连接电源和用电设备的导线导线1.11.1电路的组成与功能电路的组成与功能中中间间设设备备第6页，共109页，编辑于2022年，星期一3、
5、电路的功能、电路的功能电能电能-(-(用电设备用电设备)-)-其它形式的能量其它形式的能量 信息传输信息传输信号信号(接受接受)-)-电路电路-信号信号(已经放大、去噪、已经放大、去噪、合成合成)信息处理信息处理能量转换能量转换：将传输到负载的电能根据需要转换成其它：将传输到负载的电能根据需要转换成其它 能量传输：能量传输：将电源的电能传输给用电设备将电源的电能传输给用电设备(负载负载)。如光、声、热、机械能等。如光、声、热、机械能等。形式的能量形式的能量 发电机发电机变压器变压器-传输线传输线变压器变压器-负载负载第7页，共109页，编辑于2022年，星期一4.电路的激励和响应电路的激励和响
6、应输出输出（能量或信号），称为电路的（能量或信号），称为电路的响应响应。在电路中响应常表示为某一。在电路中响应常表示为某一元件上的电压、电流或电功率。元件上的电压、电流或电功率。输入输入（电能或信号），称为电路的（电能或信号），称为电路的激励激励。在电路中激励常表示为。在电路中激励常表示为电源（提供电能，使电路工作）或信号源（作为电路传输、处理信电源（提供电能，使电路工作）或信号源（作为电路传输、处理信息的对象）。息的对象）。220V电源电源开关开关导线导线用电设备用电设备例如，照明电路中，例如，照明电路中，220V交流电源就是交流电源就是电路的激励，而灯泡获得的电功率则是电电路的激励，而灯泡
7、获得的电功率则是电路的响应。路的响应。第8页，共109页，编辑于2022年，星期一1、元件模型、元件模型 忽略元件的次要特性忽略元件的次要特性，用规定的，用规定的理想化模型理想化模型表征表征其物理特性。其物理特性。元件模型是一种理想化模型：元件模型是一种理想化模型：为了便于分析电路的主要特性和功能为了便于分析电路的主要特性和功能把构成实际电路的元件抽象成理想的电路元件把构成实际电路的元件抽象成理想的电路元件电阻元件电阻元件1.2 1.2 电路模型电路模型第9页，共109页，编辑于2022年，星期一2 2、电路模型、电路模型对电路中的每个元器件特性建立元件模型对电路中的每个元器件特性建立元件模型
8、把所有元器件的元件模型按照原电路结构连接起来，形成电路的把所有元器件的元件模型按照原电路结构连接起来，形成电路的模型模型导线导线电电池池开关开关灯泡灯泡例：例：第10页，共109页，编辑于2022年，星期一常用的几种元件模型：常用的几种元件模型：电阻元件电阻元件电感元件电感元件电容元件电容元件无源元件无源元件电压源电压源电流源电流源有源元件有源元件无源元件：无源元件：电阻、电感、电容这些元件任何时刻对外界均电阻、电感、电容这些元件任何时刻对外界均 不提供能量，叫做无源元件不提供能量，叫做无源元件.有源元件有源元件：凡是发出电压、电流，对外界提供能量的元：凡是发出电压、电流，对外界提供能量的元
9、件，件，叫有源元件。如电池、发电机叫有源元件。如电池、发电机第11页，共109页，编辑于2022年，星期一电流是电路中电荷流动量的度量，它表示电流是电路中电荷流动量的度量，它表示单位时间流过电路中某一截面的电荷量。单位时间流过电路中某一截面的电荷量。单位名称：单位名称：安安（培）（培）符号：符号：A A（AmpereAmpere）1.3.1 1.3.1 电流电流 (current)(current)电流电流：1 1、电流及其表示方式、电流及其表示方式电流的符号电流的符号：I I（不随时间变化）（不随时间变化）或或 i i（随时间变化）（随时间变化）1.3 电路的基本物理量电路的基本物理量第12
10、页，共109页，编辑于2022年，星期一ab电路中的一条通路电路中的一条通路正电荷流向正电荷流向q+负电荷流向负电荷流向q-电流的真实方向电流的真实方向电流的真实方向：电流的真实方向：规定正电荷流动的方向为电流的方向规定正电荷流动的方向为电流的方向 10V10 第13页，共109页，编辑于2022年，星期一在复杂电路中难于判断元件中物理量在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？的实际方向，电路如何求解？问题的提出问题的提出电流方向电流方向AB？电流方向电流方向BA？E1ABRE2IR当电流的当电流的流向不定流向不定或者或者难以判别难以判别时，先时，先任意任意选定一个选定一个方
11、向作为电流的方向方向作为电流的方向第14页，共109页，编辑于2022年，星期一2 2、电流的参考方向、电流的参考方向(1)(1)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（2 2）参考方向的任意性）参考方向的任意性 电流的参考方向是人为定义的。电流的参考方向是人为定义的。不一定与实际方向相符不一定与实际方向相符第15页，共109页，编辑于2022年，星期一 电流电流的的参考方向是参考方向是人为定义的人为定义的，而电流的，而电流的真实方向真实方向则则 是受电路约束是受电路约束客观存在客观存在并确定并确定的。的。当当参考方
12、向设得与真实方向一致参考方向设得与真实方向一致时，电流的代数值符号为时，电流的代数值符号为正；正；反之为负。反之为负。若分析电路后确定的若分析电路后确定的电流符号为正，电流符号为正，则表明则表明电流的真实电流的真实 方向就是参考方向方向就是参考方向；反之亦然。；反之亦然。3 3、电流的参考方向与实际方向的关系、电流的参考方向与实际方向的关系第16页，共109页，编辑于2022年，星期一i 0i 0U 0 实际吸收实际吸收 是负载是负载p吸吸 0 实际吸收实际吸收 是负载是负载P吸吸0 w0电阻是一种耗能元件电阻是一种耗能元件 电阻属于无记忆元件电阻属于无记忆元件 是一种无源元件是一种无源元件
13、第47页，共109页，编辑于2022年，星期一1.4.2、电容元件、电容元件+qq1、电容元件的概念、电容元件的概念电容元件是一种表征电路元件储存电荷特性的理想电容元件是一种表征电路元件储存电荷特性的理想元件，其原型是平板电容器，基本特性是存储在极元件，其原型是平板电容器，基本特性是存储在极板上的电荷量板上的电荷量 q 与两极板之间的电压与两极板之间的电压 u 满足代满足代数关系。数关系。电容元件的符号电容元件的符号有极性有极性无极性无极性C+Cq=Cu第48页，共109页，编辑于2022年，星期一云母电容器云母电容器薄膜电容器薄膜电容器瓷片电容器瓷片电容器第49页，共109页，编辑于2022
14、年，星期一电解电容器电解电容器第50页，共109页，编辑于2022年，星期一电解电容器电解电容器第51页，共109页，编辑于2022年，星期一 qu0电容库伏特性曲线电容库伏特性曲线线性电容线性电容非线性电容非线性电容2、电容元件的、电容元件的库伏特性库伏特性用用 q-u 平面上的一条曲线平面上的一条曲线 fC(q,u)=0 描述描述线性电容的线性电容的qu 特性特性是过原点的一条直线是过原点的一条直线电容元件的参数为特性曲线的斜率，记作电容元件的参数为特性曲线的斜率，记作 C，C 称为电容元件的电容（量）称为电容元件的电容（量）q=Cu 或或单位法拉（单位法拉（F），微法），微法 F(10-
15、6F)、皮法、皮法 pF(10-12F)。C tg 电容的容量电容的容量第52页，共109页，编辑于2022年，星期一u,i 取关联参考方向取关联参考方向3.3.线性电容的伏安特性线性电容的伏安特性Ciu+动态元件动态元件q=Cu（1）在关联参考方向下，电容元件的电流与其电）在关联参考方向下，电容元件的电流与其电压的导数成正比，而与电容元件的端电压的绝对值压的导数成正比，而与电容元件的端电压的绝对值无关，说明电容元件是一种动态元件。无关，说明电容元件是一种动态元件。（2）在某一时刻电容的电流取决于该时刻电容电压的变化率。电）在某一时刻电容的电流取决于该时刻电容电压的变化率。电容电压变化越快，电
16、流的值越大。当容电压变化越快，电流的值越大。当 u 为常数为常数(直流直流)时，时，du/dt=0 i=0。电容在直流电路中相当于开路，电容有隔直作用。电容在直流电路中相当于开路，电容有隔直作用。（3）电容两端的电压发生突变（导数为无穷大），则电路需要提）电容两端的电压发生突变（导数为无穷大），则电路需要提供无穷大的电流，这不可能，所以电容两端的电压不能不能突变。供无穷大的电流，这不可能，所以电容两端的电压不能不能突变。第53页，共109页，编辑于2022年，星期一对对两边积分两边积分则则(4)(4)电容元件是一种记忆元件；电容元件是一种记忆元件；(积分形式积分形式)电容上的电电容上的电压所不
17、仅与压所不仅与t,0t,0时间间隔内的电流有关，还与初始电压时间间隔内的电流有关，还与初始电压u(0)u(0)有关，说明电容是一种记忆元件有关，说明电容是一种记忆元件(5)(5)表达式前的正、负号与表达式前的正、负号与u u，i i 的参考方向有关的参考方向有关i=Cdu/dti=Cdu/dt C+UiC+Ui第54页，共109页，编辑于2022年，星期一4.4.电容元件的功率和能量电容元件的功率和能量由此可以看出，电容是无源元件，它本身不消耗能量。由此可以看出，电容是无源元件，它本身不消耗能量。u,i 取关联参考方向取关联参考方向（1）电压绝对值增大，）电压绝对值增大，p0，电容吸收电功率，
18、电容吸收电功率并将电能转换为电场能储存。并将电能转换为电场能储存。（2）电压绝对值减少，）电压绝对值减少，p 0，电容发出电功率，电容发出电功率，将储存电场能转换为电能输出。将储存电场能转换为电能输出。（3）电压绝对值不变，）电压绝对值不变，p=0，电容功率为，电容功率为0与电流无关与电流无关电容储存的电场能为：电容储存的电场能为：第55页，共109页，编辑于2022年，星期一？电容两端的电压是直流时电容两端的电压是直流时,储储存的电场能量是否为存的电场能量是否为0？否！否！第56页，共109页，编辑于2022年，星期一1.4.3 电感元件电感元件i u1、电感元件的概念、电感元件的概念电感元
19、件的原型是空心线圈，基本特性是线圈电感元件的原型是空心线圈，基本特性是线圈中的磁通量中的磁通量 与流过线圈的电流与流过线圈的电流 i 满足代数关系满足代数关系磁链，单位（磁链，单位（Wb，韦伯），韦伯）=N 一个线圈的磁通量一个线圈的磁通量 Li+u电感电路符号电感电路符号第57页，共109页，编辑于2022年，星期一电感线圈电感线圈第58页，共109页，编辑于2022年，星期一线性电感线性电感,任何时刻，磁链任何时刻，磁链 与电流与电流 i i 成正比。成正比。2 2、元件特性：韦安特性、元件特性：韦安特性电感韦安特性曲线电感韦安特性曲线 i0线性电感线性电感非线性电感非线性电感=Li 或或
20、用用 -i -i 平面上的一条曲线平面上的一条曲线 f fL L(,i,i)=0)=0 描述描述线性电感的韦安特性是过原点的直线线性电感的韦安特性是过原点的直线电感元件的参数为特性曲线的斜率，记作电感元件的参数为特性曲线的斜率，记作 L L 单位亨利（单位亨利（H H），毫亨），毫亨mH(10mH(10-3-3H)H)和微亨和微亨 H(10H(10-6-6H)H)第59页，共109页，编辑于2022年，星期一u,i 关联关联i,右螺旋右螺旋u,一致一致 i+u3.3.线性电感电压、电流关系线性电感电压、电流关系 电感线圈通以电流就会产生磁通，变化的电流电感线圈通以电流就会产生磁通，变化的电流产
21、生变化的磁通，从而在线圈中产生感应电动产生变化的磁通，从而在线圈中产生感应电动势。根据电磁感应定理，感应电压等于磁链的势。根据电磁感应定理，感应电压等于磁链的变化率。变化率。电感的伏安特性：电感的伏安特性：（u,i 关联关联）第60页，共109页，编辑于2022年，星期一Li+u动态元件动态元件记忆元记忆元件件L1dt=di第61页，共109页，编辑于2022年，星期一(1)u的大小取决与的大小取决与 i 的变化率，与的变化率，与 i 的大小无关；的大小无关；(3)电感元件是一种记忆元件；电感元件是一种记忆元件；(2)当当 i 为常数为常数(直流直流)时时，di/dt=0 u=0。电感在直流电
22、路中相当于短路；电感在直流电路中相当于短路；Li+u(4)当当 u，i 为关联方向时，为关联方向时，u=L di/dt；u，i 为非关联方向时，为非关联方向时，u=L di/dt 第62页，共109页，编辑于2022年，星期一电感是无源元件，它本身不消耗能量。电感是无源元件，它本身不消耗能量。4.4.电感的功率与能量电感的功率与能量可正可负，有时吸收能量，有时可正可负，有时吸收能量，有时放放出出能量，但本身也不消耗能量（无损耗）能量，但本身也不消耗能量（无损耗）以磁场方式储存以磁场方式储存储能与电流的方向储能与电流的方向无关无关第63页，共109页，编辑于2022年，星期一电感两端的电流是直流
23、时电感两端的电流是直流时,储储存的电场能量是否为存的电场能量是否为0？否！否！第64页，共109页，编辑于2022年，星期一R1UR2当当U为直流电压时，计算电感和电容的电压、电流和储为直流电压时，计算电感和电容的电压、电流和储能。能。例例UR1R2LCiLuC，第65页，共109页，编辑于2022年，星期一无源元件小结 R RL LC C定义定义伏安关系伏安关系直流应用直流应用仍有仍有短路短路开路开路第66页，共109页，编辑于2022年，星期一R RL LC C能量关系能量关系特点特点耗能耗能电能电能磁场能磁场能无源元件无源元件电能电能电场能电场能储能元件储能元件耗能元件耗能元件记忆元件记
24、忆元件无记忆无记忆第67页，共109页，编辑于2022年，星期一电路符号电路符号us电源两端电压为电源两端电压为u uS S，其值与流过它的电流，其值与流过它的电流 i i 无无关关,理想电压源中的电流由外电路决定。理想电压源中的电流由外电路决定。一、理想电压源一、理想电压源1 1、概念：、概念：+-us恒压源恒压源直流：直流：u us s为常数，称为恒压源为常数，称为恒压源 或直流源或直流源交流：交流：u us s是确定的时间函数，是确定的时间函数，us=Umsin tus1.4.4 1.4.4 有源电路元件有源电路元件第68页，共109页，编辑于2022年，星期一2 2、特点：、特点：(a
25、)(a)电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；(b)(b)通过它的电流是任意的，由外电路决定。通过它的电流是任意的，由外电路决定。I1 5V (c)(c)电压源的电压和电流一般取非关联参考方向。电压源的电压和电流一般取非关联参考方向。5VI=5AI10 5VI=1A第69页，共109页，编辑于2022年，星期一ui03.3.伏安特性伏安特性(1)(1)若若u uS S=U US S ，即即直直流流电电源源。则则其其伏伏安安特特性性为为平平行行于于电电流流轴轴的的直线。直线。us+_iu+_USui0(2)(2)电压为零的电压源，伏安曲线与电压为零的
26、电压源，伏安曲线与 i i 轴重合，相当于轴重合，相当于 短路状态短路状态。恒压源恒压源电压源为电压源为0 0第70页，共109页，编辑于2022年，星期一4.4.理想电压源的开路与短路理想电压源的开路与短路uS+_iu+_R(1)开路：开路：R，i=0，u=us(2)短路：短路：R=0，i ，此时理想此时理想电源模型不存在。电源模型不存在。理想电压源不允理想电压源不允许短路。许短路。*实际电压源也不允许短路。实际电压源也不允许短路。因因其其内内阻阻小小，若若短短路路，电电流流很很大大，可能烧毁电源可能烧毁电源。US+_iu+_R0实际电压源实际电压源第71页，共109页，编辑于2022年，星
27、期一7.实际电压源实际电压源任何一个实际的电源都含有内阻，由任何一个实际的电源都含有内阻，由理想电压源理想电压源和内阻和内阻R0串联串联组成。组成。+_USR0UIU=US-IR0伏安特性伏安特性UIUSUS/R0第73页，共109页，编辑于2022年，星期一2 2、特点特点：(a)(a)电源电流由电源本身决定，与外电路无关；电源电流由电源本身决定，与外电路无关；(b)(b)电源两端电压电源两端电压是由外电路决定。是由外电路决定。直流：直流：i iS S为常数，称为直流电流源或恒流源为常数，称为直流电流源或恒流源 交流：交流：i iS S是确定的时间函数，如是确定的时间函数，如 i iS S=
28、I Im msinsin t t电路符号电路符号iSUIR1A电源输出电流为电源输出电流为i iS S，其值与此电源的端电压，其值与此电源的端电压 u u 无关。无关。1.7.2 电流源电流源：1、概念：、概念：iS第74页，共109页，编辑于2022年，星期一3 3、伏安特性、伏安特性(1)(1)若若i iS S=I IS S ，即即直直流流电电源源。则则其其伏伏安安特特性性为为平平行行于于电电压压轴的直线，反映电流与端电压无关。轴的直线，反映电流与端电压无关。ISui0iSiu+_(3)(3)电电流流为为零零的的电电流流源源，伏伏安安曲曲线线与与 u u 轴轴重重合合，相相当当于于开开路路
29、状。状。ISui0直流电源直流电源电流源为电流源为0 0第75页，共109页，编辑于2022年，星期一4 4、理想电流源的短路与开路理想电流源的短路与开路(1)开开路路：R，i=0，u。若若强强迫迫断断开开电电流流源源回回路路，电电路路模模型型为为病病态态，理理想电流源不允许开路。想电流源不允许开路。(2)短短路路：R=0，i=iS，u=0，电电流流源源被被短路。短路。RiSiu+_第76页，共109页，编辑于2022年，星期一由由理想电流源与内阻理想电流源与内阻R0并联并联组成组成abIUabIsR0Uab=Is R0-IR0IUabISIs R0伏安特性伏安特性6 6、实际电流源、实际电流
30、源：可由稳流电子设备产生，有些电子器件输出具备电流源特性，可由稳流电子设备产生，有些电子器件输出具备电流源特性，如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射如晶体管的集电极电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电池被激发产生一定值的电流等。下光电池被激发产生一定值的电流等。I=Is Uab/R0第78页，共109页，编辑于2022年，星期一电压源中的电流电压源中的电流如何决定如何决定？电流电流源两端的电压等源两端的电压等于多少于多少？原则原则：Is不能变，不能变，Us 不能变。不能变。Us-Uab=恒压源中的电流恒压源中的电流 I=IS恒流源两端的电压恒流源两端的电压IUs Us _
31、 _+a ab bU Uabab=?=?Is例例1 1第79页，共109页，编辑于2022年，星期一+_ _10v10v2A2AR R求：求：R=1R=1 和和R=R=1010 两种两种情况下的情况下的U UIs Is，并判断各元，并判断各元件的功率。件的功率。当当R=1R=1，U UIs Is=10-2R=8v=10-2R=8v例例2 2+UIS -当当R=10R=10，U UIs Is=10-2R=-10v=10-2R=-10vP=-210-20WP=2(10)-20W 关联，关联，P0 发发P=221040W 关联，关联，P 0 吸吸10v10v电压源：电压源：2A2A电流源：电流源：1
32、010 R R：功率平衡功率平衡！非关联，非关联，P0 发发+_ _10v10v2A2AR R+UIS -10v10v电压源：电压源：P=-210-20W非关联，非关联，P0 发发2A2A电流源：电流源：P=2816W 关联，关联，P 0 吸吸1010 R R：P=2214W 关联，关联，P 0 吸吸 功率平衡功率平衡！第80页，共109页，编辑于2022年，星期一独立源小结+_us(t)电压源电压源电流源电流源符号符号特点特点工作状态工作状态is(t)电压恒定电压恒定电流随外电路变化电流随外电路变化电流恒定电流恒定电压随外电路变化电压随外电路变化开路保存，开路保存，P=0W短路短路事故状态事
33、故状态短路保存，短路保存，P=0W开路开路事故状态事故状态第81页，共109页，编辑于2022年，星期一独立源小结电压源电压源电流源电流源置零置零实际元件实际元件+_USR0IsR0短路短路开路开路第82页，共109页，编辑于2022年，星期一1.5 电路的工作状态与元件额定值电路的工作状态与元件额定值一、开路工作状态一、开路工作状态一部分电路对外连接端断开时，这部分电路没有电流一部分电路对外连接端断开时，这部分电路没有电流流过，这部分电路所处的状态称为开路。流过，这部分电路所处的状态称为开路。电源工作在开路状态（空载状态）。电源工作在开路状态（空载状态）。I=0Uoc=E（开路电压）开路电压
34、）P=0+_ER0UocIR1R2S1S21.5.1 电路的工作状态电路的工作状态第83页，共109页，编辑于2022年，星期一二、短路工作状态：二、短路工作状态：当用导线将某一部分电路的两端直接连起来时，这部分电路被短路。当用导线将某一部分电路的两端直接连起来时，这部分电路被短路。S1,S2同时闭合，电源处于短路工作状态。同时闭合，电源处于短路工作状态。U=0I=ISC=E/R0（短路电流）（短路电流）电源短路容易烧坏电源，因此电源使用中通电源短路容易烧坏电源，因此电源使用中通常接入常接入熔断器熔断器+_ER0IR1R2S1S2P=0（输出功率）（输出功率）PE=I2 R0（电源消耗的功率）
35、（电源消耗的功率）第84页，共109页，编辑于2022年，星期一三、负载工作状态：三、负载工作状态：（接负载）（接负载）+_ER0RLUIU=E-IR0I R0IUE伏安特性伏安特性伏安特性的斜率与伏安特性的斜率与R0有关，有关，R0越小，斜率越小。越小，斜率越小。R0 RL时，时，U 随负载的变动很小，受负载的影响很小，随负载的变动很小，受负载的影响很小，电源带负载能力强。电源带负载能力强。电源的内阻越小，带负载能力越强。电源的内阻越小，带负载能力越强。第85页，共109页，编辑于2022年，星期一（1）满载工作：电路中的电流等于电源的额定电流时。）满载工作：电路中的电流等于电源的额定电流时
36、。（2）轻载工作：电路中的电流小于电源的额定电流时。）轻载工作：电路中的电流小于电源的额定电流时。（3）超载工作：电路中的电流大于电源的额定电流时。）超载工作：电路中的电流大于电源的额定电流时。不允许不允许+_ER0RLUI第86页，共109页，编辑于2022年，星期一1.5.2 电气设备的额定值电气设备的额定值一、额定值：一、额定值：各种电气设备的电压、电流、功率都有一个额定值。各种电气设备的电压、电流、功率都有一个额定值。对对负载负载来讲：来讲：额定值指负载正常工作时的条额定值指负载正常工作时的条件及消耗的功率限额。件及消耗的功率限额。负载必须额定工作负载必须额定工作（例：（例：220v，
37、40w的白炽灯）。的白炽灯）。1.额定电流：电气设备在长期连续运行或规定工作条件下通额定电流：电气设备在长期连续运行或规定工作条件下通过的最大电流。过的最大电流。IN2.额定电压：根据电气设备所用绝缘材料的耐压程度或允许额定电压：根据电气设备所用绝缘材料的耐压程度或允许温升等情况，规定的正常工作时的电压。温升等情况，规定的正常工作时的电压。UN3.额定功率：额定电压、额定电流下工作时的功率。额定功率：额定电压、额定电流下工作时的功率。PN第87页，共109页，编辑于2022年，星期一对对电源电源来讲：额定值指电源向来讲：额定值指电源向负载提供的负载提供的 电流、电压和功率的限额电流、电压和功率
38、的限额。通常在铭牌或说明书中标出通常在铭牌或说明书中标出 注意使用时不要超过额定值。注意使用时不要超过额定值。以电压源为例：以电压源为例：R2+_ER0R1R0 0I总总R3负载增加，负载增加，I总总、P总总增加增加电源输出的电流、功率取电源输出的电流、功率取决于负载的大小决于负载的大小第88页，共109页，编辑于2022年，星期一结论：结论：在一定条件下，电源输出的功率取决于在一定条件下，电源输出的功率取决于负载的大小，所以负载的大小，所以电源不一定处于额定工电源不一定处于额定工作状态作状态，但是一般，但是一般不应该超过额定值不应该超过额定值因此：因此：电源的额定状态与负载是有区别的，电源的
39、额定状态与负载是有区别的，负载一负载一般要额定工作。电源的输出功率取决于负般要额定工作。电源的输出功率取决于负载载。第89页，共109页，编辑于2022年，星期一练习：练习：+_E=220vR0 0I 60w220v100w220vI1I2s(1)R0 0，S闭合后闭合后 I1变化？变化？不变不变(2)R0 0，S闭合后闭合后 I1变化？变化？减小减小(3)电源的额定功率为电源的额定功率为125kw、220v，接，接220v、60w的电灯时，电灯会不会烧毁？的电灯时，电灯会不会烧毁？不会、电源输出的功率为不会、电源输出的功率为60w第90页，共109页，编辑于2022年，星期一基尔霍夫基尔霍夫
40、电流定律电流定律(Kirchhoffs Current LawKCL)基尔霍夫基尔霍夫电压定律电压定律(Kirchhoffs Voltage LawKVL)基尔霍夫定律与元件特性是电路分析的基础。基尔霍夫定律与元件特性是电路分析的基础。Gustav Robert Kirchhoff(1824-1887)基尔霍夫基尔霍夫/克西霍夫克西霍夫1.6 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律第91页，共109页，编辑于2022年，星期一一一 .几个名词几个名词1.1.支路支路(branch)：电路中通过同一电流的一个分支电路中通过同一电流的一个分支(b)2.2.节点节点(node):三条或三条以上的支路的连接
41、点称为节点三条或三条以上的支路的连接点称为节点(n)3.3.回路回路(loop)：由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。(l)b=34.网孔网孔(mesh)：不包含支路的回路即网孔。：不包含支路的回路即网孔。对对平面电路平面电路，每，每123ab+_R1uS1+_uS2R2R3l=3n=2123个网眼即为网孔。网孔是回路，但回路不个网眼即为网孔。网孔是回路，但回路不一定是网孔。一定是网孔。M=2第92页，共109页，编辑于2022年，星期一支路：支路：ab、ad、.（共共6条条）回路：回路：abda、bcdb、.（共共7 个个）结点：结点：a、b、.(共共4个个）例例I3E4E3_+R3
42、R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-网孔：网孔：abda、bcdb adca （共共3 个个）第93页，共109页，编辑于2022年，星期一1 1、在电路中，任一时刻，任一节点的各支路电、在电路中，任一时刻，任一节点的各支路电流的代数和为零。流的代数和为零。即即-当支路电流参考方向指向节点当支路电流参考方向指向节点 n ，上述求和式中取，上述求和式中取“+”，-当支路电流参考方向背向当支路电流参考方向背向节点节点 n ，上述求和式中取，上述求和式中取“_ _”。i1 i2+i3 i4=0注意：注意：流流进进流流出出流进流进流出流出二二.基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)
43、：i1i2i3i4第94页，共109页，编辑于2022年，星期一7A4Ai110A-12Ai2i1+i2=1012 i2=1A 4=7+i1 i1=3A 例例2、在电路中，任一时刻在电路中，任一时刻，流入结点的支路电流之和等于流入结点的支路电流之和等于流出该结点的支路电流之和流出该结点的支路电流之和基尔霍夫电流定律是电荷守恒定律的具体表现基尔霍夫电流定律是电荷守恒定律的具体表现第95页，共109页，编辑于2022年，星期一KCL适用于电路的任意封闭面适用于电路的任意封闭面I1+I2+I3=0基尔霍夫电流定律的扩展基尔霍夫电流定律的扩展证明：证明：I1I2I3abcIbcIabIcaa:b:c:
44、3 3、广义、广义KCLKCL：第96页，共109页，编辑于2022年，星期一I=0I=?E2E3E1+_RR1R+_+_R例例ABi只有一条支路相连，则只有一条支路相连，则 i=i=0 0。i=?第97页，共109页，编辑于2022年，星期一计算图示电路中的未知电流计算图示电路中的未知电流 I。I2A-3A4A解：解：2-3-4-I=0I=2-3-4=-5A利用扩展的利用扩展的KCL列方程：列方程：例例第98页，共109页，编辑于2022年，星期一三、基尔霍夫电压定律三、基尔霍夫电压定律(KVL)(KVL)1、KVL:在电路中，任一时刻，沿任一闭合路径在电路中，任一时刻，沿任一闭合路径(按固
45、定绕向按固定绕向 )，各支路电压代数和为零。，各支路电压代数和为零。即：即：1.取回路的绕行方向取回路的绕行方向2.设定电压的参考方向设定电压的参考方向3.通常绕行方向与参考方向一致，取通常绕行方向与参考方向一致，取“+”绕行方向与参考方向相反，取绕行方向与参考方向相反，取“-”第99页，共109页，编辑于2022年，星期一U1+U2-U3+U4=0U1U2U3U4ABCD2143例：例：第100页，共109页，编辑于2022年，星期一基尔霍夫电压定律也适合开口电路。基尔霍夫电压定律也适合开口电路。基尔霍夫电压定律的扩展E+_RabUabI例例第101页，共109页，编辑于2022年，星期一A
46、BCouAOuBOuAB第102页，共109页，编辑于2022年，星期一例例8：Uad243156abcdef7路径路径1：ad路径路径2：afed路径路径3：abcd2 2、广义、广义KVLKVL：所得结果与计算时所取的路径无关所得结果与计算时所取的路径无关电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径经过各元件电压的代数和。经过各元件电压的代数和。第103页，共109页，编辑于2022年，星期一+-4V5Vi=?3+-4V5V1A+-u=?3 例例1例例3例例2第104页，共109页，编辑于2022年，星期一解解4V+-10AU=?2+-3AI解解10
47、V+-1A-10VI=?10 I1例例4例例5第105页，共109页，编辑于2022年，星期一求：求：I1、I2、I3 能否很快说出结果能否很快说出结果？1+-3V4V1 1+-5VI1I2I3例例6讨论题讨论题第106页，共109页，编辑于2022年，星期一R1=1，R2=2，R3=3，E3=3V，I3=3A，求，求I1、I2与两电源的功率。与两电源的功率。P1=-E1I1=-219=-189W(发）发）例例7解：解：KVL:R2I2+R1I1-E1=0KVL:E3+R3I3-R2I2=0I2=12/2=6AP3=E3I3=33=9W（吸）（吸）I1aI2I3b R1E1E3R3R2+-+-
48、KCL:I1=I2+I3=9A；E1=12+1 9=21V第107页，共109页，编辑于2022年，星期一小结：小结：(1)KCL是对支路电流的线性约束，是对支路电流的线性约束，KVL是对支路是对支路电压的线性约束。电压的线性约束。(2)KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关。与组成支路的元件性质及参数无关。(3)KCL表明在每一结点上电荷是守恒的；表明在每一结点上电荷是守恒的；KVL是是电压单值性的具体体现电压单值性的具体体现(电压与路径无关电压与路径无关)。第108页，共109页，编辑于2022年，星期一作业：作业：1、4、7、10、13、15、19第109页，共109页，编辑于2022年，星期一