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第一章 电路及基本元器件 知识要点 1.1 电路和电路模型 一、电路的组成和作用 电路一般由电源、负载和中间环节三部分组成。 电源是向电路提供电能的设备，它们可将机械能、化学能等转换为电能； 负载为各类用电器，它们吸收电能并将电能转换成光能、热能和机械能等； 中间环节主要起连接和控制作用。 二、电路模型 实际电路中元件种类很多，电磁性质也比较复杂。为了使问题简化，采用将实际电路元件理想化的方法，以便突出其主要的电磁性质，这就是所谓的理想电路元件。 在理想电路元件中主要有理想电阻元件、理想电感元件、理想电容元件、理想电源元件等。 由理想电路元件所组成的电路，就是实际电路的电路模型。 常用理想电路元件图形符号 1.2 电路的基本物理量及其参考方向 一、电流 1、电流的大小： 电荷的定向移动就形成了电流，电流的 大小为单位时间内通过某导体横截面的电荷量，即： 当电流的大小、方向均不随时间变化时，称为直流电流 ，即： 2、电流的方向 正电荷运动的方向为电流的正方向。任意选定某一方向作为电流的正方向，称为电流的参考方向。 当电流的实际方向与参考方向一致时，该电流为正值；当电流的实际方向与参考方向相反时，该电流为负值，如图1-1所示。 图1-1 二、电压和电动势 2、电动势 电动势描述的是在电源中外力做功的能力，它的大小等于外力在电源内部克服电场力把单位正电荷从负极移动到正极所做的功，用字母来表示。它的实际方向在电源内部是由电源负极指向电源正极的，如图1-3所示。 图1-2 图1-3 三、电功率和电能 1、电功率 电流通过电路时传输或转换电能的速率称为电功率，简称为功率，用符号p表示。 当电压与电流为关联参考方向时，功率的计算公式为： 当电压与电流为非关联参考方向时，功率的计算公式为： 2、电能 电路在一段时间内吸收的能量称为电能。在国际单位制（SI）中，电能的单位是焦耳（J）。1J等于1W的用电设备在1s内消耗的电能。电力工程中，电能常用“度”作单位，它是千瓦小时（kWh）的简称，1度等于功率为1kW的用电设备在1小时内消耗的电能。 1.2 电路中的基本元器件 一、电阻元件 1、电阻和电导 电阻是反映元件对电流阻碍作用的参数，电阻元件在电路中的主要特征是消耗电能。 电阻的倒数称为电导，电导表示了导体的导电能力，用G来表示，即 电导的单位是西门子（S）。 2、伏安特性 在关联参考方向下，流过线性电阻元件的电流与电阻两端的电压成正比，其表达式为： u=Ri 线性电阻的电阻值是一个常数， 所以其伏安特性曲线是一条经过原 点的直线，如图1-4所示。 图1-4 常用电阻元件的外形与图形符号 二、电感元件 电感元件是实际电感器的理想化模型，它是反映电路器件储存磁场能量这一物理性能的理想元件。 如图1-5所示，一个电感线圈，当电流通过后，会产生磁通，若磁通与N匝线圈相交链，则线圈的磁链：  图1-5 常见电感器的外型和图形符号 三、电容元件 常用电容元件的外型与图形符号 四、半导体二极管 1、半导体的基础知识 (1)半导体及其特性 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体，常 用的半导体材料有硅和锗等。 根据掺杂半导体中导电粒子的不同，半导体可分为N型半导体和P型半导体。 N型半导体的导电粒子主要是自由电子， P型半导体的导电粒子主要是空穴。 (2)PN结及其特性 一块P型半导体和一块N型半导体采用特殊工艺合为一体，则在其交界处就会形成一种特殊的薄层。这种薄层称为PN结，如图1-6所示。 图1-6 2、二极管的结构与特性 从PN结的P区和N区各引出一个电极，再用管壳加以封装，即构成一个二极管。由P区引出的电极称为正极，