第一章 电路和电路元件
上海大学 自动化系 林小玲
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第一章 电路和电路元件
§1.1 电路和电路基本物理量 §1.1.1 电路与电路模型
§1.1.2 电压、电流及其参考方向
§1.1.3 电路的功率和能量 §1.2 无源电路元件
§1.2.1 电阻元件
§1.2.2 电容元件
§1.2.3 电感元件 §1.3 独立电源元件
元件：最小单位。
元件构成器件、器件构成设备、设备组成系统。
3 分类
按联结电路的目的和电路的作用分：
• 力能电路
• 信号电路
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1) 力能电路 (强电) • 电压高、电流和功率大 (106Kw、105Kw)。
• 实现能量的传输和转换。 • 电能传输效率高。
380V、220V；50Hz
发 电机
电流 电流强度
带电粒子有规则的定向运动 单位时间内通过导体横截面的电荷量
4) 系统故障
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3 电路分析的基本方法
已知:激励、结构、参数 求解：电压、电流、功率
• 首先确定 1) 根据各元件电压和电流关系--元
件约束(由元件本身特点决定) U1=R1I U2=R2I U3=R3I
I
Rl _
+ Ul
+
_ US
+ U2_ R2
_ U3 +
R3
2) 根据不同元件电压和电流关系--平衡约束(由KCL、KVL)
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第一章 电路和电路元器件
§1.1 电路和电路基本物理量 §1.1.1 电路与电路模型
一、实际电路
1. 系统
= 系统 △ { 部件 }
一定的目的
一定的组合方式
系统的概念是广义的，如天气系统、食物链系统、机械系统，化
工系统等。
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2 电路
= 电路 △ 元件 、器件 、设备 目的
组合方式 电路是为了某种需要由某些电器设备或器件或元件按一定方 式组合起来的——电流通路。
根据系统内部结构和参数，建立Y =f (X)关系。
u,i 关系 研究电路的
功能关系 2) 系统综合
根据激励X与响应Y的关系，构造系统的结构。通常所讲的设计。
时变量 (小写字母) u、i、p
3) 系统辨识
电路变量
系X的统关存系在。，通但常内所部讲结非的构时建及变模系量。统功(大能写未字知母，) 建立U、系I统、响P应Y与激励
p模型
(a) 实际电路 (b) 电图原1p－理pt课1图件手电(c)筒电电路路模型 (d) 拓扑结构图14
图1－2 晶体管放大电路
(a)实际电路 (b)电原理图ppt课(件c)电路模型 (d)拓扑结构图
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电路模型近似地描述实际电路的电气特性。根据实际 电路的不同工作条件以及对模型精确度的不同要求，应当 用不同的电路模型模拟同一实际电路。现在以线圈为例加 以说明。
升压 变压器
输电...线
降压 变压器
照明电路
电灯 电炉
... 电动机
光能 热能
机械能
电源
供电设备
非 电
电
能
能
中间环节 起传输和分配电 能的作用
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负载
动力电路
吸收电能
电 能
非 电
能
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2) 信号电路 (弱电)
• 传递和处理信号。
• 保证信号传递质量。
音频信号：16Hz~20kHz 正弦、方波、三角波 处理：放大、变换 、滤波 …
§1.4 电路的工作状p态pt课和件 电器设备的额定值
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精品资料
第一章 电路和电路元器件
本章内容摘要
学习电工电子技术中的——电路基本组成 及常用的电路元件，是学习以下各章节的基础。 介绍电阻元件，电感元件，电容元件，独立电 源元件，半导体二极管和三极管等器件的工作 原理、特性曲线和参数。
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电池
电容器
晶体管 电阻器
运算放大器
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线圈
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2. 电路模型 (circuit model)
开关
1 0 B A S E - T w a ll p la t e
灯泡
电
Rs
池 Us
导线
电路图 RL
电路模型
反映实际电路部件的主要电磁
性质的理想电路元件及其组合。
理想电路元件
有某种确定的电磁性能的理想元件
US =U1 + U2 + U3
• 然后
元件约束
--数学模型
平衡约束
• 最后 求解
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§1.1.2 电流和电压的参考方向 (reference direction)
电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链、能 量、电功率等。在线性电路分析中人们主要关心的物理量 是电流、电压和功率。
1. 电流的参考方向 (current reference direction)
• 电气设备
不对应!
基本模型
(多种物理现象) 对应!
基本模型的组合
• 实际电路
理论分析
+测量 ppt课件
模型化
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由实际电路元件组成的电路称为电路实体。
可将电路实体中各个实际的电路元件都用 表征其物理性质的理想电路元件代替。
用理想电路元件组合成的电路称为电路实 体的电路模型。
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1.几种基本的电路元件：
图1－3 线圈的几种电路模型
(a)线圈的图形符号
(b)线圈通过低频交流的模型
(c)线圈通过高频交流的模型ppt课件
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电路模型是对实际电路电磁性能的科学 抽象和概括,具有一般性。
电路模型特点：
1) 只见参数，不见设备 2) 联结关系不变，但不表示联结形 式不变。
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三、电路问题
力能: 电源
信号 源
非 电 信
电 信
号
号
放大器
中间环节
电信号转换、放 大，传递给扬声 器
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功率低 (10-3w)
负载
电
非
信 号
电 信
号
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二、电路模型
?
实际电气设备 如何对应
电路模型
• 元器件工作物理过程
R
电能
非电能 表示耗能
电能 电能 非电能
电场能 磁场能
电能
表示建立电场 表示建立磁场
有源元件
C L
无源元件
电阻元件：表示消耗电能的元件 电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件 实物 电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件 电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件
注 具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，
在一定条件下可用同一模型表示；
同一实际电路部件在不同的应用条件下，其
模型可以有不同的形式
源
信号: 信号源
传输
负载(负荷)
1 激励、响应
• 激励--电源或信号源的电压(电流)，它推动电路工作。 也称输入
• 响应--由激励在电路各个部分产生的电压和电流。 也称输出
激励
响应
输入 发生在负载上的响应
输入 X
系 统 输出 Y
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输出(响应之一)
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2 电路问题
输入 X
系 统 输出 Y
1) 系统分析