電工電子學 教學課件 作者 林小玲 第1章 電路和電路元件（上）.ppt

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1、第一章電路和電路元件上海大學自動化系林小玲§1.1.1電路與電路模型§1.1.2電壓、電流及其參考方向§1.1.3電路的功率和能量§1.2無源電路元件§1.3獨立電源元件§1.4電路的工作狀態(tài)和電器設備的額定值第一章電路和電路元件§1.1電路和電路基本物理量§1.2.1電阻元件§1.2.2電容元件§1.2.3電感元件學習電工電子技術中的——電路基本組成及常用的電路元件，是學習以下各章節(jié)的基礎。介紹電阻元件，電感元件，電容元件，獨立電源元件，半導體二極管和三極管等器件的工作原理、特性曲線和參數(shù)。第一章電路和電路元器件本章內(nèi)容摘要第一章電路和電路元器件§1.1.1電路與電路模型一、

2、實際電路系統(tǒng)=△一定的目的一定的組合方式系統(tǒng)的概念是廣義的，如天氣系統(tǒng)、食物鏈系統(tǒng)、機械系統(tǒng)，化工系統(tǒng)等。部件{}1.系統(tǒng)§1.1電路和電路基本物理量電路元件=△目的組合方式、器件、設備電路是為了某種需要由某些電器設備或器件或元件按一定方式組合起來的——電流通路。元件：最小單位。按聯(lián)結電路的目的和電路的作用分：力能電路信號電路2電路3分類元件構成器件、器件構成設備、設備組成系統(tǒng)。1)力能電路電燈電爐...電動機發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器光能機械能熱能...輸電線中間環(huán)節(jié)電源負載非電能電能起傳輸和分配電能的作用供電設備吸收電能非電能電能電能傳輸效率高。實現(xiàn)能量的傳輸和轉換。(強電

3、)照明電路動力電路電壓高、電流和功率大(106Kw、105Kw)。380V、220V；50Hz音頻信號：2)信號電路放大器中間環(huán)節(jié)源負載非電信號電信號電信號轉換、放大，傳遞給揚聲器非電信號電信號保證信號傳遞質(zhì)量?！β实?10-3w)(弱電)傳遞和處理信號。處理：放大、變換、濾波16Hz~20kHz正弦、方波、三角波信號二、電路模型元器件工作物理過程表示耗能電能非電能電能電場能電能磁場能非電能電能RC無源元件L?實際電氣設備電路模型如何對應表示建立電場表示建立磁場有源元件對應!不對應!電氣設備(多種物理現(xiàn)象)基本模型的組合基本模型實際電路模型化理論分析+測量由實際電路元件組成的

4、電路稱為電路實體?？蓪㈦娐穼嶓w中各個實際的電路元件都用表征其物理性質(zhì)的理想電路元件代替。用理想電路元件組合成的電路稱為電路實體的電路模型。1.幾種基本的電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件電源元件：表示各種將其它形式的能量轉變成電能的元件注具有相同的主要電磁性能的實際電路部件，在一定條件下可用同一模型表示；同一實際電路部件在不同的應用條件下，其模型可以有不同的形式實物下頁電阻器電容器線圈電池運算放大器晶體管反映實際電路部件的主要電磁性質(zhì)的理想電路元件及其組合。導線電池開關燈泡2.電路模型(ci

5、rcuitmodel)電路圖理想電路元件有某種確定的電磁性能的理想元件電路模型圖1－1手電筒電路常用電路圖來表示電路模型(a)實際電路(b)電原理圖(c)電路模型(d)拓撲結構圖圖1－2晶體管放大電路(a)實際電路(b)電原理圖(c)電路模型(d)拓撲結構圖電路模型近似地描述實際電路的電氣特性。根據(jù)實際電路的不同工作條件以及對模型精確度的不同要求，應當用不同的電路模型模擬同一實際電路?，F(xiàn)在以線圈為例加以說明。圖1－3線圈的幾種電路模型(a)線圈的圖形符號(b)線圈通過低頻交流的模型(c)線圈通過高頻交流的模型電路模型是對實際電路電磁性能的科學抽象和概括,具有一般性。電路模型特點

6、：1)只見參數(shù)，不見設備2)聯(lián)結關系不變，但不表示聯(lián)結形式不變。源力能:電源信號:信號源激勵輸入傳輸負載(負荷)響應發(fā)生在負載上的響應輸出三、電路問題1激勵、響應激勵--電源或信號源的電壓(電流)，它推動電路工作。也稱輸入響應--由激勵在電路各個部分產(chǎn)生的電壓和電流。也稱輸出系統(tǒng)輸出Y輸入X(響應之一)2電路問題1)系統(tǒng)分析根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部結構和參數(shù)，建立Y=f(X)關系。2)系統(tǒng)綜合根據(jù)激勵X與響應Y的關系，構造系統(tǒng)的結構。通常所講的設計。3)系統(tǒng)辨識系統(tǒng)存在，但內(nèi)部結構及系統(tǒng)功能未知，建立系統(tǒng)響應Y與激勵X的關系。通常所講的建模。研究電路的u,i關系功能關系4)系統(tǒng)故障系統(tǒng)輸出

7、Y輸入X電路變量時變量非時變量(小寫字母)(大寫字母)u、i、pU、I、P?已知:激勵、結構、參數(shù)3電路分析的基本方法2)根據(jù)不同元件電壓和電流關系--平衡約束(由KCL、KVL)1)根據(jù)各元件電壓和電流關系--元件約束(由元件本身特點決定)U1=R1IU2=R2IU3=R3IIUS=U1+U2+U3Ul+_U2+_U3+_+_R3USR2Rl然后元件約束平衡約束--數(shù)學模型最后求解首先確定求解：電壓、電流、功率§1.1.2電流和電壓的參考方向(referencedirection)電路中的