清华大学电子电路基础讲义2new

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1、电子电路与系统基础理论课第二讲电源和电阻I（基本概念，理想电阻与理想电源）李国林清华大学电子工程系电源和电阻I大纲•基本电量–电流–电压–功率•系统概念•端口与网络•理想电阻与理想电源李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2014年春季21.1电流Current•电子或离子运动形成电流，如果希望形成确定方向上的电流，则需要施加电动势–所谓电动势EMF，electromotiveforce，就是能让带电粒子运动的‘势力’–或者说，电动势应能提供一个电场，使得带电粒子沿电场方向定向移动，形成定向电流E李

2、国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2014年春季3qi电流大小与方向1A1C/st•通过某个截面的电流I等于单位时间t内流过这个截面的电荷量q的大小–电荷量等于正电荷量大小减去负电荷量大小横截面•电流方向为正电荷移动方向•可人为定义电流方向，这个方向称为参考方向E•如果参考方向和实际电流方向相同，电流值则为正值•如果参考方向和实际电流方向相反，参考方向与实际方向同i10mA电流值则为负值参考方向与实际方向反i10mA4直流与交流•如果电流方向始终朝一个方向，且电流值恒定，则称之为

3、直流电流DCCurrent–DC：DirectCurrent–此时，驱动电荷运动的电动势方向是恒定不变的，称为直流电动势•如果电流大小和方向随时间有变化，且电流平均值为零，则称之为交流电流ACCurrent–AC：AlternateCurrent–此时，驱动电荷运动的电动势是交变的，称为交变电动势李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2014年春季51.2电动势EMF•移动单位电荷需要的能量大小，定义为电动势–电动势代表的是让电荷运动的电能量大小•这个能量可由化学反应产生，如电池•也可由发电机将机械能

4、转换而来•或者以其他方式将某种形式的能量转换获得E–电动势单位为伏特q•1伏特的电动势意味着产生电动势的电源移动1库仑电荷所提供的1焦耳能量李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2014年春季6电源electricsource•可产生电动势的电路器件被称为电源•凡是可将某种形式的能量转换为电能的设备或器件，均可建模为电源元件–如果我们仅仅利用的是电源提供的电能量，则称之为powersupply，中文翻译仍然是电源–如果我们还利用其中电的变化所表征的信息，这种电源被称为signalgenerat

5、or，signalsource，中文译文为信号源•可产生直流电流的电源称为直流电源，可产生交流电流的电源称为交流电源–信号源都是交流电源•电源的电动势就是电源的开路电压李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2014年春季71.3电压Voltage1V1J/C•电压–电荷量为q的电荷在电场中受到电场力的作用而从A点移到B点时，电场对电荷作功为WAB–A点到B点的电压为电场对单位电荷移动所作的功的大小WABv–电压单位：伏特：VABq•用1焦耳的能量移动1库仑的电荷对应的两点电压为1伏特–电压方向为电

6、场移动正电荷运动的方向，也就是电场方向AEB–可人为设定电压方向，称为电压的参考方向参考方向与10V–如果参考方向和电压实际方向相同，电实际方向同压记正值–如果参考方向和电压实际方向相反，电10V参考方向与压记负值实际方向反8电位与电压•A点到B点的电压为两点之间电位之差vvvvABABABAB•某个点的电位potential为该点到参考点referencepoint之间的电压–参考点是人为设定的空间的某个点，该点的电位被人为设定为零，参考点也被称为地Ground–电路中，大地、大片金

7、属、设备外壳等经常被设定为参考地，并被连在一起vvvvAAGAGA9•电动势–化学反应、机械运动等能量电动势和电压形式做功，移动正电荷从电源负端到正端，形成电动势，使得电源对外形成从正端到负端的外部电场，该外部电场可对外界做功，提供电能–化学能、机械能等能量形式被转换为电能形式v•电压–电动势对外形成电场，形成电压，它可对电荷做功，E从而电荷移动起来–电能形式被转换为电荷运动－能量形式，在电阻中，这个能量被进一步转换为热能某种能量形式电动势电场（电能）电压其他能量

8、形式10电阻、电容和电感元件的抽象•电荷移动过程中，电场对电荷做了W的功，意味着电场因而失去了AB这么多的电能，这个电能到了哪里去了？–电子运动动能?•电阻抽象R–在金属导体中，自由电子移动会碰撞原子晶格，从而这个能量被转化为热能，这个效应被等效为电阻的耗能，并由此抽象出电阻元件来•电感抽象L–电子在导线（回路）中移动，形成的导线电流会在导线周围激发磁场（安培定律），换句话说，电能被转换为磁能，这个效应被等效为导线电感的磁能存