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全 册 课 件 延迟符 数字电路全套课件 数字电路 3 第1 章 电路基本概念 1.1 电路和电路模型 1.2 电路的基本物理量 1.3 电路理想负载元件 1.4 电压源和电流源 重要知识点 本章小结 第1 章 电路基本概念 本章要点 1.电路和电路模型。 2.电路中的基本物理量，电压、电流、功率与电能。 3.电路中常见的负载元件，电阻、电感与电容。 4.电源元件，电压源与电流源。 本章重点难点 1.电压、电流的实际方向与参考方向的关系。 2.基本物理量的计算。 1.1 电路和电路模型 1.1.1 电路 电路，简单地说就是电流流通的路径。是由各种电器元件按照一定方式连接而成的。 实际的电路分成3部分：电源、负载（用电器）和中间环节。 图1-1 手电筒的实际电路 返回 1.1.2 电路模型 为了便于对实际电路进行分析和计算，需要将电路元件理想化，即在一定条件下，忽略掉电路元件次要的电磁性质，用能代表其主要电磁特性的理想模型来描述。 电路中常见的理想元件有：理想电压源元件、理想电阻元件、理想电容元件和理想电感元件。电阻、电容和电感均为零的理想导线也可以看做是一种广义理想元件。 图 1-2 理想元件的图形符号 1.1.2 电路模型 在电路模型中，电池在对外提供电能的同时，内部也消耗一部分电能，所以用一个理想电压源US和一个内电阻R0串联来表征；电灯泡用一个负载电阻RL表示；开关用S表示；把全部的元件用导线连接在一起。 图1-3 手电筒的电路模型 1.2 电路的基本物理量 为了定量地描述电路的性能及作用，引入一些物理量作为电路变量来描述，电路分析的任务就是求解这些变量。描述电路的变量最常用到的是电流、电压、功率和电能。 1.2.1 电流 电路中带电粒子在电源作用下的有规则移动形成电流。 单位时间内通过导体横截面的电量定义为电流强度，简称电流。用以衡量电流的大小，用符号i 表示，即 返回 1.2.1 电流 在国际单位制（SI制）中，电流的单位是安培（A），常用单位还有毫安（mA）和微安（µA）。单位换算关系为 如果电流的大小和方向不随时间变化，则这种电流叫做恒定电流，简称直流（DC ），用符号I表示。如果电流的大小和方向都随时间变化，则称为交变电流，简称交流（AC ），用符号i表示。 图1-4 直流、交流电流波形 1.2.1 电流 在分析电路时，通常不能确定实际的电流方向，但为了列写与电流有关的表达式，必须预先任意假定电流的方向，称为电流的参考方向。 （a）I0时 (b) I0时 图1-5 电流的参考方向与实际方向的关系 注意：在没有给定参考方向的情况下，讨论电流的正负是没有意义的。 1.2.2 电压和电位 1.电压 电压是描述电场力对电荷作功的物理量。电路中某两点a、b间的电压在数值上等于电场力将单位正电荷由a点移动到b点时所做的功。 用Uab或uab表示ab间电压，则 在SI制中，电压的单位是伏特（V）。常用单位还有千伏（kV）、毫伏（mV）和微伏（V）。 单位换算关系为 1kV=103V , 1V=103mV=106μV 1.电压 在分析电路时需要为电压任意指定参考方向。一般是在元件的两端用“+”“”符号来表示，电压的参考方向由“+”指向“”。 参考方向还可以用双下标表示，Uab从a指向b的电压，Uba从b指向a的电压。 注意：Uab=Uba。 （a）一般表示形式 （b）双下标表示形式 图1-6 电压参考极性的表示 1.电压 注意： （1）电流、电压的实际方向是客观存在的，参考方向是人为选定的。 （2）当电流、电压的参考方向与实际方向一致时，电流、电压值取正号，反之取负号。 （3）在分析计算时，必须先选定其参考方向，否则电流、电压正负值是没有意义的。 （a）U0时 （b）U0时 图1-7 电压参考极性与实际极性关系 1.电压 某一元件的电压参考方向（由“+”指向“”）与电流的参考方向（箭头指向）一致，称为电压与电流的参考方向是关联的，此时电压与电流的参考方向叫做取关联参考方向； 否则，称为非关联参考方向。 （a） 关联参考方向 （b）非关联参考方向 图1-8 电压电流的关联与非关联参考方向 2.电位 电位也是电路分析中的一个重要概念，若在电路中任选一点作为参考点，则电路中某点的电位就是该点到参考点的电压，规定参考