电工电子技术第1章

1目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部电工电子技术电工电子技术第一分册第一分册电路与模拟电子技术基础电路与模拟电子技术基础太原理工大学电工基础教学部太原理工大学电工基础教学部王建平主讲王建平王建平主讲主讲2目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部课程目的：通过本课程的学习，获得电工电子技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，并能应用现代化的分析手段和集成应用技术解决本专业的实际问题，了解电工及电子线路的最新发展概况，为今后的再学习以及从事与本专业有关的工程技术工作打下一定的基础。3目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部4目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部三结合并重的全新考核模式：基本理论笔试：30％EDA上机测试：30％实验成绩：30％平时成绩：10％5目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部电电工工电电子子技技术术第第11章章电路分析基础电路分析基础第第22章章暂态电路分析暂态电路分析第第33章章正弦交流电路正弦交流电路第第44章章常用半导体器件常用半导体器件及其应用及其应用第第55章章集成运算放大器集成运算放大器第第66章章直流稳压电源直流稳压电源第第77章章现现代电力电子代电力电子器件器件及其应用及其应用6目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部模块1————电路基础电路基础第第11章章电路分析基础电路分析基础第第22章章暂态电路分析暂态电路分析第第33章章正弦交流电路正弦交流电路7目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部第1章电路分析基础1.11.1电路元件电路元件1.41.4叠加定理叠加定理1.51.5等效电源定理等效电源定理1.31.3电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算1.21.2基尔霍夫定律基尔霍夫定律8目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部1.1.1电路及电路模型电路是由若干电路元件或设备组成的，能够传输能量、转换能量；能够采集电信号、传递和处理电信号的有机整体。①电路的组成：电源信号源负载中间环节1.1电路元件1.电路的组成和作用电路——电流流通的路径。9目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部手电筒电路·中间环节：连接电源和负载②电路的作用：灯泡电池开关电源负载•电源：非电能电能•负载：电能非电能•电能的输送和转换（如电力工程）•信号的传递与处理（如信息工程）10目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部③电路系统的概念系统是由若干互相关联的单元或设备组成，并具有一定功能的有机整体。)(efr=)(te)(tr激励响应系统中电源（或信号源）的作用称为激励。由激励引起的结果（如某个元件的电流、电压）称为响应。11目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部2理想元件和电路模型将实际电路中的元件用理想元件来表示，构成的电路图——电路模型①常用的理想元件RLUS+_IS电阻电感电容恒压源恒流源C+R12目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部②电路模型US+_RLSRO电路模型是实际电路的科学抽象手电筒电路模型iuRL日光灯电路的模型13目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部UsIRU+_E+_1.1.2电流、电压的参考方向1.实际方向实际方向单位物理量-E+正电荷定向移动的方向A,kA,mA,μA电流I电场力作用,电位降落的方向V,kV,mV,μV电压U电源力作用,电位升高的方向V,kV,mV,μV电动势E+I-+U-14目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部分析计算电路时，人为任意设定的电量方向2.参考方向（假设方向、正方向）I=5AI′Rab=-5A例Rab注意：引入参考方向后，物理量为代数量若计算结果为正(I0)，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为负(I′0)，则实际方向与参考方向相反。电流方向ab？电流方向ba？15目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部I①参考方向的表示方法参考极性abUab双下标箭标_+USabR②参考方向的作用.便于列写电路方程③关联参考方向.便于确定实际方向关联参考方向U与I的方向一致+_IUabR_IUabR+非关联参考方向U与I的方向相反U=IRU=-IR16目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部+_I=3AU=6VabR例应用欧姆定律求电阻Ra+_I=-3AU=6VbR+_I=3AU=－6VabR+_I=-3AU=－6VabR===236IUR===236IUR===236IUR===236IUR17目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部（3）应用欧姆定律列写式子时，式中有_____套正负号。列写公式时，根据U、I的________得_______________U、I的值本身有____和_____之分。（1）分析计算电路时，首先要画出，标出电压、电流的。（2）参考方向是________设定的。未标参考方向的前提下，讨论电压、电流的正、负值是__________。问题与讨论电路图参考方向两参考方向公式中的正负号正值负值没有意义的人为任意18目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部例试求：当U分别为3V和1V时的电流IR解：(1)假定电路各电量的参考方向如图所示；(2)列电路方程：EUUR+=REURUIRR==EUUR=IRR=1ΩE=2VURabU+—+—+—(3)数值计算A11233V===RIU（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向相反）A1121V1===RIU19目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部1.1.3电阻元件电阻为耗能元件如电阻器、白炽灯、电炉等。实物iRu=Riu1.电压与电流的基本关系Rui=iuR=R的单位为欧［姆］（Ω）（R常用单位：、k、M）伏安特性20目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部1.1.3电阻元件电阻为耗能元件如电阻器、白炽灯、电炉等。返回21目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部oiu常数==iuR常数=iuRuio线性电阻的伏安特性非线性电阻的伏安特性2.电阻的伏安特性注意注意::欧姆定律仅适用于线性电阻电路。欧姆定律仅适用于线性电阻电路。22目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部3.电阻元件的功率和能量在关联参考方向下，电阻元件的功率为RuRiuip22===单位为瓦特（W）从t1到t2的时间内，电阻元件吸收的能量为dtiRwtt221=单位为焦耳（J）23目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部1.理想电压源和理想电流源①理想电压源（恒压源）:Ro=0时的电压源。特点：(1）输出电压U不变，即UabUS；（2）输出电流I由外电路决定。外特性U=f(I)oIUUS1.1.4电源元件IUS+_abURL24目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部设:E=10VIE+_abUab2R1当R1R2同时接入时：I=10AR22例当R1接入时：I=5A则：（3）恒压源的电压US=0为时，恒压源视为短路。US=0+_（4）与恒压源并联的元件对外电路而言为可视为开路。E+_abR2E+_abR1R2Is25目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部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。外电路的改变I的变化可能是_______的变化，或者是_______的变化。大小方向==0SUI恒压源两端可否短路？a+_IUSUabbR问题与讨论否因为R=0时26目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部②理想电流源（恒流源):Ro=时的电流源.特点：（1）输出电流I不变，即IIS外特性（2）输出电压U由外电路决定。abIUIsRLIUabISo27目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部IUIsR设:IS=1AR=10时，U=10VR=1时，U=1V则:例E+_abR1R2Is（3）恒流源的电流IS=0时，恒流源视为开路。（4）与恒流源串联的元件对外电路而言为可视为短路。IS=0abR1Is28目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部恒流源特性中不变的是：_____________Is恒流源特性中变化的是：_____________Uab_________________会引起Uab的变化。外电路的改变Uab的变化可能是_______的变化，或者是_______的变化。大小方向=×=sabIU恒流源两端可否开路？abIUabIsR问题与讨论否因为R=∞时29目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部恒压源中的电流如何决定？恒流源两端的电压等于多少？例∵串联电流相同。SabUIRU=∴电压源中的电流I=IS恒流源两端的电压取决外电路IUsR_+abUab=?Is解：30目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部恒压源中的电流如何决定？恒流源两端的电压等于多少？例∵并联电压相同。SabUU=电压源中的电流取决外电路∴恒流源两端的电压解：RUIISS=aIUsR_+bUab=?IsIR31目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部6VR4S42ARR3S3R2S2R1S1-+上图为理想电压源和理想电流源供电的电路，图中无论闭合几个开关，理想电压源两端的电压始终为6V，理想电流源输出的电流始终为2A，但其理想电压源中流过的电流和理想电流源两端的电压却由外部电路决定。32目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部电源分类受控源独立源电压源电流源(独立存在)(非独立，受电路中某个电压或电流的控制。)电压控制电压源VCVS电压控制电流源VCCS电流控制电压源CCVS电流控制电流源CCCS2.受控源33目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部电压控制电流源VCCS12ugi=u1i2电流控制电流源CCCS12ii=i2i1电压控制电压源VCVSu1+-u2u2=μu1电流控制电压源CCVSi1+-u2u2=ri1理想受控源的类型和符号μ是电压放大系数g是转移电导β是电流放大系数rr是是转移转移电阻电阻34目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部ibicECB受控源实例ibic=ibrbe电流控制电流源CCCS例晶体管晶体管微变等效电路例电压控制电压源VCVSu112k1uu=变压器35目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部1.1.5元件的功率1.概念：2.公式：关联时：IU+—P=UI非关联时：IU+—P=-UI负载消耗（吸收）的功率；电源产生（提供）的功率。吸收（取用）功率，元件为负载发出（产生）功率，元件为电源若P0若P03.功率的正负：36目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部根据能量守恒定律电路中的功率平衡∑P=0例A25515S2S1===RUUIW30215S1S1===IUPW1025S2S2===IUPW205222===RIPR+—+——+IRURUS2US1已知：US1=15V，US2=5V，R=5Ω，试求电流I和各元件的功率。解：37目录电工电子技术电工电子技术电工基础教学部电工基础教学部已知：U1=20V，I1=2A，U2=10V，I2=-1A，U3=-10V，I3=-3A，试求元件的功率，并说明性质。I3I2I1U3U2U11423例元件1功率W40220111===IUP元件2功率W10)1(10222===IUP元件3功率W202)10(133===IUP元件4功率W30)3(10324===IUP解：元件1、2发出功率是电源，元件3、4吸收功率是负载。上述计算满足ΣP=0。38目录电工电子技术电工