電路與電子技術(shù)-第1章--電路基本概念演示文檔

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.,一、課程主要內(nèi)容,模擬電子技術(shù)-微變等效電路,數(shù)字電子技術(shù)-分析和設(shè)計(jì),電路分析-歐姆定律和基爾霍夫定律 直流電路 電路和電路模型 電路定律 等效變換 電阻電路的一般分析 瞬態(tài)電路 一階動(dòng)態(tài)電路方程建立 零輸入響應(yīng) 零狀態(tài)響應(yīng) 全響應(yīng) 交流電路 正弦穩(wěn)態(tài)電路分析 相量圖 功率分析 三相電路,邏輯代數(shù) 組合邏輯電路 時(shí)序邏輯電路,半導(dǎo)體二極管及其基本電路 半導(dǎo)體三極管及其放大電路基礎(chǔ) 放大電路基礎(chǔ) 集成運(yùn)算放大器 負(fù)反饋電路 信號(hào)的運(yùn)算與處理電路,.,二、課程結(jié)構(gòu)和任務(wù),前序課程 高等數(shù)學(xué)，大學(xué)物理 后續(xù)課程 計(jì)算機(jī)組成原理，微機(jī)原理等 課程任務(wù) 理論學(xué)習(xí) 實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí),.,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,2、戴維南，諾頓定理驗(yàn)證,1、基爾霍夫定律驗(yàn)證,5、集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用,4、單級(jí)放大電路,3、儀器儀表的使用,6、組合邏輯電路（半/全加器）),7、譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器,8、觸發(fā)器,9、計(jì)數(shù)器與寄存器,10、Multisim數(shù)字電路仿真 （計(jì)數(shù)器）,.,第一篇 電路分析,第1章 電路的基本概念,1.1 電路和電路模型,1.2 電路的基本物理量,1.3 常用元件介紹,1.4 電源,.,本章內(nèi)容提要,重點(diǎn)： （1）電路模型的概念及科學(xué)建模； （2）電壓、電流的參考方向； （3）電位的概念；,難點(diǎn)： （1）關(guān)聯(lián)參考方向的判斷； （2）電路模型的建立；,.,地位：電路理論是關(guān)于電器件的模型建立、電路分析、電路綜合及設(shè)計(jì)等方面的理論，電路理論是物理學(xué)、數(shù)學(xué)和工程技術(shù)等多方面成果的融合。是高等學(xué)校本科非電類專業(yè)的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課程。 作用：目前，電工電子技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，發(fā)展非常迅速，并且日益滲透到其他學(xué)科領(lǐng)域，促進(jìn)其發(fā)展，在我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)中占有重要的地位。 任務(wù)：學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，獲得電工電子技術(shù)必要的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，并會(huì)用電工電子技術(shù)的“三基”和模塊的集成技術(shù)解決本專業(yè)的實(shí)際問(wèn)題，了解電工電子技術(shù)的最新發(fā)展概況，為今后的再學(xué)習(xí)以及從事與本專業(yè)有關(guān)的工程技術(shù)工作打下一定的基礎(chǔ)。,1.1 電路理論基礎(chǔ),1.1.1本課程的地位、作用和任務(wù),.,1.1.2 電路和電路模型,1、電路,1）電路的分類,① 集總參數(shù)電路和分布參數(shù)電路：將實(shí)際電路的幾何尺寸d與其中的工信號(hào)波長(zhǎng)λ比較，滿足d＜＜λ的稱為集總參數(shù)電路，不滿足d＜＜λ的稱為分布參數(shù)電路,② 線性電路和非線性電路：若描述電路特征的所有方程都是線性代數(shù)方程或線性微積分方程，則稱為線性電路，否則就是非線性電路。,③ 時(shí)不變電路和時(shí)變電路：時(shí)不變電路中元件參數(shù)不隨時(shí)間變化，描述其電路的方程是常系數(shù)的代數(shù)方程或常系數(shù)的微積分方程，而時(shí)變電路是由變系數(shù)的代數(shù)方程或微積分方程描述的電路。,.,1）實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換；,2）實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳輸、處理和存儲(chǔ)。,例如電視接收天線將接收到的含有聲音和圖像信息的高頻電視信號(hào)，通過(guò)高頻傳輸線送到電視機(jī)中，這些信號(hào)經(jīng)過(guò)選擇、變頻、放大和檢波等處理，恢復(fù)出原來(lái)的聲音和圖像信號(hào)，在揚(yáng)聲器發(fā)出聲音并在顯像管屏幕上呈現(xiàn)圖像,例如電力網(wǎng)絡(luò)將電能從發(fā)電廠輸送到各個(gè)工廠、廣大農(nóng)村和千家萬(wàn)戶，供各種電氣設(shè)備使用,2）電路的功能,.,電源：,負(fù)載：,中間環(huán)節(jié)：,產(chǎn)生電能的設(shè)備統(tǒng)稱為電源,用電設(shè)備統(tǒng)稱為負(fù)載,電源又稱為激勵(lì)源簡(jiǎn)稱激勵(lì),由激勵(lì)而在電路中產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng),用以連接電源和負(fù)載的部分稱為中間環(huán)節(jié)。如開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線等,3） 電路的定義,所有的實(shí)際電路是由電氣設(shè)備和元器件按照一定的方式連接起來(lái)，為電流的流通提供路徑的總體，也稱網(wǎng)絡(luò)。,.,將實(shí)際電路器件理想化（或稱模型化），即在一定條件下，突出其主要的電磁性質(zhì)，忽略其次要因素，將其近似地看做理想電路元件，并用規(guī)定的圖形符號(hào)表示。電阻、電感、電容又稱無(wú)源元件。常見(jiàn)電路元件和符號(hào)如表1.1所列。,,圖1.1手電筒電路,1.1.2 電路和電路模型,.,今后如未加特殊說(shuō)明，所說(shuō)的電路均指電路模型。,.,以上用理想電路元件或它們的組合模擬實(shí)際器件的過(guò)程稱為建模。建模時(shí)必須考慮工作條件，并按不同精確度的要求把給定工作情況下的主要物理現(xiàn)象及功能反映出來(lái)。需要注意的是，在不同的條件下，同一實(shí)際器件可能采用不同模型。例如圖1-2（a）所示的線圈，在低頻交流工作條件下，用一個(gè)電阻和電感的串聯(lián)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，如圖（b）所示；在高頻交流工作條件下，則要再并聯(lián)一個(gè)電容來(lái)模擬，如圖（c）所示。,建模,.,1.1.3 計(jì)算機(jī)輔助分析,對(duì)電路進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助分析的軟件很多，如OrCAD,Multisim,Electuonic,PSpice,Matlab等，用相應(yīng)的軟件對(duì)電路方程進(jìn)行建模、求解；對(duì)線性和非線性交、直流電路的頻域和時(shí)域的分析進(jìn)行虛擬仿真及計(jì)算，實(shí)現(xiàn)其最優(yōu)化設(shè)計(jì)。是目前大規(guī)模集成電路的一些新的分析方法。,.,其中：i 表示電流強(qiáng)度，單位是安[培]，用A表示，在計(jì)量微小電流時(shí)，通常用毫安（mA）或微安（μA）作電位；,1.2.1 電流 電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流。電流的實(shí)際方向習(xí)慣上指正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。電流的大小用電流強(qiáng)度來(lái)衡量，電流強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面積的電荷量，電流強(qiáng)度簡(jiǎn)稱電流，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為,按照電流的大小和方向是否隨時(shí)間變化，分為恒定電流（簡(jiǎn)稱直流DC）和時(shí)變電流，分別用符號(hào)I和i表示。。,dq為微小電荷量，單位是庫(kù)[侖]，用C表示；,dt為微小的時(shí)間間隔，單位是秒，用s表示。,我們平時(shí)所說(shuō)的交流（AC）是時(shí)變電流的特例，它滿足兩個(gè)特點(diǎn)，一是周期性變化，二是一個(gè)周期內(nèi)電流的平均值等于零。,在電路理論中，電路的基本物理量有4個(gè)：電流、電壓、電荷和磁通，其中最常用的是電流和電壓。電路的基本復(fù)合物理量為電功率和電能。電路分析的基本任務(wù)是計(jì)算電路中的電流、電壓和功率。,1.2 電路的基本物理量,(1.1),.,規(guī)定對(duì)其他物理量一般也用大寫(xiě)字母代表恒定量，用小寫(xiě)字母代表變化的量,參考方向的選擇具有任意性（任意假設(shè)的方向）。在電路中通常用實(shí)線箭頭或雙字母下標(biāo)表示，實(shí)線 箭頭可以畫(huà)在線外，也可以畫(huà)在線上。為了區(qū)別，電流的實(shí)際方向通常用虛線箭頭表示，如圖1.4所示。,規(guī)定：若電流的實(shí)際方向與所選的參考方向一致（關(guān)聯(lián)方向），則電流為正值，即i＞0；若電流的實(shí)際方向與所選的參考方向相反 （非關(guān)聯(lián)方向） ，則電流為負(fù)值，即i＜0。如圖1.4所示。這樣以來(lái)，電流就成為一個(gè)具有正負(fù)的代數(shù)量。,在分析電路時(shí)往往不能事先確定電流的實(shí)際方向，而且時(shí)變電流的實(shí)際方向又隨時(shí)間不斷變化。因此在電路中很難標(biāo)明電流的實(shí)際方向。為此，我們引入電流的“參考方向”這一概念。,.,1、定義：在數(shù)值上，電路中任意a、b兩點(diǎn)之間的電壓等于電場(chǎng)力把單位正電荷由a點(diǎn)移到b點(diǎn)所作的功。,,(1.3),定義：電路中任選一點(diǎn)作為參考點(diǎn)，則其他各點(diǎn)與參考點(diǎn)的電壓叫做該點(diǎn)的電位，用符號(hào)V表示。,2、表示：直流電壓用大寫(xiě)字母U表示，交流電壓用小寫(xiě)字母u表示，單位為伏[特]，用V表示。為了便于計(jì)量，還可以用毫伏（mV）、微伏（μV）和千伏（kV）等作為單位。,1.2.2 電壓,3、表達(dá)式,式中dW是電場(chǎng)力所作的功，單位是焦耳（J）。,4、電位,例如，電路中a、b兩點(diǎn)的電位分別表示為Va和Vb ，并且a、b兩點(diǎn)間的電壓與該兩點(diǎn)電位有以下關(guān)系： Uab = Va - Vb （1.4）,注意：兩點(diǎn)間電壓就是該兩點(diǎn)的電位之差。電位與電壓既有聯(lián)系又有區(qū)別。其主要區(qū)別在于：電路中任意兩點(diǎn)間的電壓，其數(shù)值是絕對(duì)的，與該兩點(diǎn)間的路徑無(wú)關(guān)；而電路中某一點(diǎn)的電位是相對(duì)的，其值取決于參考點(diǎn)的選擇。,今后如未說(shuō)明，通常選接地點(diǎn)作參考點(diǎn)，并且參考點(diǎn)的電位為零。,.,電壓的參考方向（也稱參考極性）的選擇同樣具有任意性，在電路中可以用“+”、“-”號(hào)表示，也可用雙字母下標(biāo)或?qū)嵕€箭頭表示。如圖1.5所示。電壓正負(fù)值的規(guī)定與電流一樣。,注意：在求電壓、電流時(shí)，必須事先規(guī)定好參考方向，否則求出的值無(wú)意義。,5、方向,.,通常，對(duì)于一個(gè)元件或在一段電路中，電流參考方向和電壓參考方向都是可以任意選定的，彼此獨(dú)立無(wú)關(guān)。但為了分析方便，習(xí)慣上將某一元件或某段電路的電壓和電流的參考方向選得一致，即選定電流從標(biāo)以電壓“+”極性端流入而從標(biāo)以“-”極性端流出，這樣選定的電壓和電流的參考方向稱為關(guān)聯(lián)參考方向，簡(jiǎn)稱關(guān)聯(lián)方向，如圖1.6（a）和（b）所示。否則，稱非關(guān)聯(lián)方向，如圖1.6（c）和（d）所示。,6、關(guān)聯(lián)參考方向,注意：對(duì)關(guān)聯(lián)歐姆定律表達(dá)式寫(xiě)成I=U/R；對(duì)非關(guān)聯(lián)歐姆定律表達(dá)式寫(xiě)成I=-U/R（兩套正負(fù)號(hào)：一是公式本身的，二是U.I的正負(fù)）,.,電能對(duì)時(shí)間的變化率即為電功率，簡(jiǎn)稱功率。用p或P表示。功率的表達(dá)式為：,(1.5),應(yīng)用（1.5）式計(jì)算元件功率時(shí)，首先需要判斷u、i的參考方向是否為關(guān)聯(lián)方向。,關(guān)聯(lián)方向： p = u i；,非關(guān)聯(lián)方向：p = -u i；,p＞0時(shí)，元件實(shí)際吸收或消耗功率（負(fù)載） P <0時(shí)，元件實(shí)際發(fā)出或者釋放功率（電源）,1.2.3 功率與能量,注意：功率的分析與計(jì)算要和電壓、電流參考方向配合使用，關(guān)聯(lián)方向與非關(guān)聯(lián)方向兩種情況下，公式前相差一個(gè)負(fù)號(hào)。,在SI制中，電壓?jiǎn)挝粸榉╒），電流單位為安（A），則功率單位為瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，用符號(hào)W表示，1 kW = 103 W。,1、電功率,p＞0時(shí)，元件實(shí)際吸收或消耗功率（負(fù)載） P <0時(shí)，元件實(shí)際發(fā)出或者釋放功率（電源）,.,例1.1 在圖所示電路中，已知U1 = 1 V，U2 = -6 V，U3 = -4 V，U4 = 5 V，U5 = -10 V，I1 = 1 A，I2 = -3 A，I3 = 4 A，I4 = -1 A，I5 = -3 A。試求各元件的功率，并判斷實(shí)際吸收還是發(fā)出功率。,解： 根據(jù)題目所給已知條件可得 P1 = U1 I1 = 1×1 = 1 W （吸收功率1 W，負(fù)載） P2 = U2 I2 = （-6）×（-3） = 18 W （吸收功率18 W，負(fù)載） P3 = -U3 I3 = -（-4）×4 = 16 W （吸收功率16W，負(fù)載） P4 = U4 I4 = 5×（-1） = -5 W （發(fā)出功率5 W，電源） P5 = -U5 I5 = -（-10）×（-3） = -30 W （發(fā)出功率30W，電源）,結(jié)論：電路中各元件發(fā)出的功率 總和等于吸收功率總和，這就是 電路的“功率平衡”。 功率平衡是能量守恒定律在電路 中的體現(xiàn)。,P1+ P2 + P3= P4 + P5=35W,.,2、能量,能量是功率對(duì)時(shí)間的積累。其表達(dá)式可寫(xiě)成W = P·t。電能的單位是焦[耳]（J），定義為：功率為1 W的設(shè)備在1 s時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換的電能。 工程上常采用千瓦小時(shí)（kW·h）作為電能的單位，俗稱1度電，定義為：功率為1 kW的設(shè)備在1 h內(nèi)所轉(zhuǎn)換的電能。,,,,.,1）定義：導(dǎo)體對(duì)電子運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)的阻力稱為電阻。對(duì)電流呈現(xiàn)阻力的元件稱為電阻器，如下圖（a）和（b）電路中的燈泡，在電路中可用下列所示的模型—電阻元件來(lái)代替，字母符號(hào)為R。,1.3 常用元件介紹,1.3.1 電阻元件,1 電阻元件的電壓、電流關(guān)系及功率,電阻元件分：線性電阻和非線性電阻,.,電阻單位： 歐姆 、Ω,定義： 電導(dǎo)G=1/R G單位： 西門(mén)子、S,歐姆定律：,u、i 關(guān)聯(lián)參考方向 u=Ri,u、i 非關(guān)聯(lián)參考方向 u=－Ri,總之：歐姆定律揭示了線性電阻電壓與電流的約束關(guān)系。,2） 電阻元件的符號(hào)及電壓、電流關(guān)系,電阻元件電壓與電流之間的關(guān)系稱為伏安關(guān)系，或稱伏安特性（VAR)。根據(jù)歐姆定律，在坐標(biāo)上電阻元件的伏安特性是過(guò)原點(diǎn)的一條直線。見(jiàn)右圖。,.,有的電阻元件不遵循歐姆定律，電壓與電流的比值不是常數(shù)。伏安關(guān)系也就不是過(guò)原點(diǎn)的一條直線。這樣的電阻稱為非線形電阻。,伏安關(guān)系是過(guò)原點(diǎn)的一條直線的電阻元件稱為線性電阻；伏安關(guān)系不是過(guò)原點(diǎn)的一條直線的電阻稱為非線性電阻。下圖為非線性電阻的符號(hào)和一個(gè)非線性電阻元件的伏安特性曲線。,.,（a）金屬膜電阻器 （b）碳膜電阻器 （c）線繞電阻器 （d）光敏電阻器 （e）消諧類電阻器,（f）合金箔電阻器 （g）水泥電阻器 （h）電位器 （i）直流電阻箱,下圖所示為幾種實(shí)際電阻器的外觀圖,.,對(duì)于線性電阻元件來(lái)說(shuō)，在電壓與電流關(guān)聯(lián)參考方向下，則在任何時(shí)刻，電阻元件的功率,若電阻元件電壓與電流參考方向相反，電阻元件的功率,綜合上述兩種情況，可得線性電阻的功率計(jì)算公式為,上式表明，電阻的功率恒為正值，說(shuō)明電阻是耗能元件。,3）功率,p = - u I u = -R i,p = u i u = R i,.,電容,電容是由間隔以不同介質(zhì)（云母、絕緣紙、電解質(zhì)等）的兩塊金屬板組成; 當(dāng)在極板上加電壓后，極板上分別聚集起等量的正、負(fù)荷，并在介質(zhì)中建立電場(chǎng)。當(dāng)電源移去后，電荷繼續(xù)聚集在極板上。 理想線性電容,,1.3.2電容元件,電容的單位為法[拉]，用F表示。此外還有微法（μF）、納法（nF）和皮法（pF），關(guān)系為 1F = 106 μF = 109 nF = 1012 pF,.,伏安關(guān)系?,C為電容參數(shù)，表征電容儲(chǔ)存電荷的能力。,電容元件是一種能夠儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件。,q = Cu,總之：電容元件其電壓與電流是一種微分關(guān)系，即電流與該時(shí)刻電壓的變化率成正比。顯然，電壓變化越快，即變化頻率越大，電流就越大；如果電壓不變化，即加上直流電壓，則i = 0，電容相當(dāng)于開(kāi)路。這正是電容的一個(gè)明顯特征：通高頻，阻低頻；通交流，隔直流。利用該特性，可用電容制成濾波器。,.,上式表明：任意時(shí)刻電容的儲(chǔ)能總是大于或等于零，由此可知，電容屬于無(wú)源元件。,設(shè)t = 0時(shí)，電容兩端電壓u = 0，由式 可得到,同時(shí)還可得到電容的儲(chǔ)能公式為,,伏安關(guān)系?,簡(jiǎn)單地講就是需能（電）源的器件叫有源器件(Active component ); 有源器件一般用來(lái)信號(hào)放大、變換等; IC 、模塊等都是有源器件。 無(wú)需能（電）源的器件就是無(wú)源器件。無(wú)源器件用來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳輸。容、阻、感都是無(wú)源器件;,.,在實(shí)際中，考慮到電容器的容量及耐壓，常常要將電容器串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)使用。,電容元件的連接,1）電容并聯(lián)時(shí)，其等效電容等于各并聯(lián)電容之和。,電容的并聯(lián)相當(dāng)于極板面積的增大，所以增大了電容量。 當(dāng)電容器的耐壓符合要求而容量不足時(shí)，可將多個(gè)電容并聯(lián)起來(lái)使用。,.,電容元件的連接,2）電容串聯(lián)時(shí)，等效電容的倒數(shù)等于各串聯(lián)電容倒數(shù)之和。,3）電容串聯(lián)時(shí)，各個(gè)電容上的電壓與其電容的大小成反比。電容小的所承受的電壓高，電容大的所承受的電壓反而低。這一點(diǎn)在使用時(shí)要注意。,電容串聯(lián)時(shí)，其等效電容比串聯(lián)時(shí)的任一個(gè)電容都小。這是因?yàn)殡娙荽?lián)相當(dāng)于加大了極板間的距離，從而減小了電容。 若電容的耐壓值小于外加電壓，則可將幾個(gè)電容串聯(lián)使用。,.,電解電容器,瓷質(zhì)電容器,聚丙烯膜電容器,1、固 定 電 容 器,電容器元件實(shí)際外形圖,（a）空氣電容器 （b）陶瓷電容器 （c）紙電容器,.,,,2、可 變 電 容 器,,,（d）云母電容器 （e）電解電容器,.,（2）當(dāng)1 s≤t≤3 s時(shí)，uC（t）= 4 - 2 t，根據(jù)電容元件電壓電流關(guān)系式可得,（1）當(dāng)0≤t≤1 s時(shí)，uC（t）= 2 t，根據(jù)電容元件電壓電流關(guān)系式可得,解 根據(jù)圖1-11波形的具體情況， 按照時(shí)間分段來(lái)進(jìn)行計(jì)算：,由： 可計(jì)算uc與t之間的關(guān)系式,例1-2 已知C = 0.5 uF電容上的電壓波形如圖1-11所示，試求電壓與電流采用關(guān)聯(lián)方向時(shí)的電流iC（t），并畫(huà)出波形圖。,（3）當(dāng)3 s≤t≤5 s時(shí)，uC（t）= -8 +2 t，根據(jù)電容元件電壓電流關(guān)系式可得,.,,（4）當(dāng)5 s≤ t時(shí)，uC（t）= 12 -2 t，根據(jù)電容元件電壓電流關(guān)系式可得,根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果， 畫(huà)出電流iC（t）的波形，如題圖1-12所示。 電容電壓為三角波形， 其電流為矩形波形。,.,實(shí)際的電感器（也叫線圈）是用導(dǎo)線繞制而成的。,1.3.3 電感元件,電感具有儲(chǔ)存和釋放能量的特點(diǎn)。當(dāng)在電感中通入交流電流i時(shí)，電感周圍就會(huì)建立磁場(chǎng)，即儲(chǔ)存了磁場(chǎng)能量，而在電感兩端會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電壓u。電感儲(chǔ)存能量的多少通常用電感系數(shù)（簡(jiǎn)稱電感）這個(gè)參數(shù)來(lái)表征，該參數(shù)也用L表示。,1、定義,磁通鏈與感應(yīng)電壓,電磁感應(yīng)定律：,當(dāng)一個(gè)線圈通以電流后產(chǎn)生的磁場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)，在線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電壓,.,3、電感元件及其韋安特性,動(dòng)態(tài)元件 儲(chǔ)能元件,4、表達(dá)式,電磁感應(yīng)定律：,在國(guó)際單位制中，電感的單位為亨[利]，用H表示，此外還有毫亨（mH）、微亨（μH），它們與H的關(guān)系是: 1H = 103 mH = 106 μH,2、單位,關(guān)聯(lián)方向下，電感元件的伏安關(guān)系為,上式表明，感應(yīng)電壓與該時(shí)刻電流的變化率成正比。 電流的變化率越大，則u越大。 倘若電流不變化，即在直流電路中，則電壓u = 0，電感相當(dāng)于短路。 電感具有通低頻、阻高頻的作用，也可用來(lái)制成濾波器。,.,,設(shè)當(dāng) t = 0時(shí)，電感中的電流 i（0）= 0,電感的儲(chǔ)能公式為,,上式表明：任意時(shí)刻電感的儲(chǔ)能總是大于或等于零，由此可知，電感也屬于無(wú)源元件。,,儲(chǔ)能關(guān)系,,簡(jiǎn)單地講就是需能（電）源的器件叫有源器件，無(wú)需能（電）源的器件就是無(wú)源器件。有源器件,一般用來(lái)信號(hào)放大、變換等，無(wú)源器件用來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳輸，或者通過(guò)方向性進(jìn)行,“,信號(hào)放大,”,。容、阻、,感都是無(wú)源器件，,IC,.,實(shí)際電感器的樣品圖,5、電感元件的連接,對(duì)于無(wú)互感的電感來(lái)說(shuō)，當(dāng)其串并聯(lián)等效電感方法同電容相似,但等效電感與等效電容的串并聯(lián)正好相反:,.,理想電壓源和實(shí)際電壓源：,特點(diǎn)：,1）任何時(shí)候，電壓源兩端電壓始終不變（大小、方向）,2）電壓源的電流隨外電路改變而改變，其大小由電壓源電壓和外電路共同決定,1、理想電壓源,2、實(shí)際電壓源,,U = US–IRi,1.4 電 源,1.4.1 獨(dú)立電壓源：,電源又分為獨(dú)立電源與受控電源,電源分為電壓源和電流源,電源種類：,.,1、理想電流源,特點(diǎn)：,1）任何時(shí)候，電流源的電流始終 不變（大小、方向）,2）電流源的兩端電壓隨外電路改變 而改變，其大小由電流源電流和外電路共同決定,2、實(shí)際電流源,,u= (IS–I)Ri,1.4.2 獨(dú)立電流源：,理想電流源和實(shí)際電流源,.,1、當(dāng)圖(b) 與圖(a)中滿足US=US1 +US2時(shí)，圖(b) 與圖(a)有同樣的伏安特性。在電路中他們可以互相替代，不影響電路中其他的響應(yīng)。這稱為圖(b) 與圖(a)等效。,例如： US1 =6V, US2 =3V, US=6 +3=9V。,圖(b) 與圖(a)分別在端口處接一個(gè)5Ω的電阻，圖(b) 與圖(a)所接電阻的電流都是9/5=1.8A，方向都是由上向下。,理想電壓源與理想電流源的串并聯(lián),注：只有電壓值相同的理想電壓源才能并聯(lián)使用,.,2、當(dāng)圖(d) 與圖(c)中滿足IS=IS1 +IS2時(shí)，圖(d) 與圖(c)有同樣的伏安特性。在電路中他們可以互相替代，不影響電路中其他的響應(yīng)。這稱為圖(d) 與圖(c)等效。,圖(d) 與圖(c)分別在端口處接一個(gè)5Ω的電阻，圖(d) 與圖(c)所接電阻的電流都是5A，方向都是由上向下。每個(gè)電阻的電壓都是5*5=25V。,例如： IS1 =2A, IS2 =3A, IS=2 +3=5A。,注：只有電流值相同的理想電流源才能串聯(lián)使用,.,理想電壓源、電流源的特性,電壓源,電流源,定義,理想二端元件,理想二端元件,特性,1、端電壓是特定的時(shí)間函數(shù)，與其中的電流無(wú)關(guān)。 2、電壓源中電流取決于外電路。,1、其中的電流是特定的時(shí)間函數(shù)，與其端電壓無(wú)關(guān)。 2、電流源的端電壓取決于外電路。,電路符號(hào),特例,直流電壓源,直流電流源,.,又稱“非獨(dú)立”電源，其大小和方向受另一支路的電壓或電流的控制。,電壓控制電壓源VCVS,電流控制電壓源CCVS,μ 、β 為無(wú)量綱的數(shù)、 r 單位為Ω、 g 單位為 S,Voltage Controlled Current Source,gu1,電壓控制電流源VCCS,,βi1,電流控制電流源CCCS,,1.4. 3 受控源,.,受控電源的分類比較,代號(hào),VCVS,VCCS,CCVS,CCCS,名稱,電壓控制電壓源,電壓控制電流源,電流控制電壓流,電流控制電流源,符號(hào),控制量,被控量,i2,u2,i2,u2,被控支路關(guān)系,u1,i1,i1,u1,注：受控電源的方向改變被控制的電源方向也隨著改變,