无线电技术导论-之二-电路基础知识-2011

无线电技术导论•洪晟：82316447•Email:[e-mail]可靠性工程研究所元器件工程部无线电技术导论课件下载方式:新浪免费邮箱:[e-mail]:wireless可靠性工程研究所元器件工程部无线电技术导论无线电技术导论第二讲----电路基础知识可靠性工程研究所元器件工程部本次课的内容(1)电路的基本定律之一--欧姆定律(2)电路的基本定律之二--克希霍夫定律(3)正弦交流电的基本概念(4)正弦交流电的表示方法可靠性工程研究所元器件工程部欧姆定律IRVRVI或该式成立的条件：是在电流、电压方向一致情况下成立表征了电阻元件的性质：通过电阻的电流数值与其两端电压成正比，而与阻值成反比可靠性工程研究所元器件工程部欧姆定律的几点说明（1）电阻元件的重要特征就是对电荷的运动呈现阻力，它具有阻碍电流流动的性质，就将电阻元件简称电阻。电阻元件或任一段导体的电阻与它本身的材料性质及几何尺寸有关，还与外界温度有关。电阻元件的特性也可以用另一个参数来表示：电导G，它表示的是元件传导电流的能力。与电阻的关系是互为倒数：G＝1／R电导的单位是西门子，简称“西”(S)可靠性工程研究所元器件工程部欧姆定律的几点说明（2）利用电阻：电阻元件对电流呈现阻力，即消耗能量，转换为热能。利用这个特点，可以制成各种电热器，如电阻炉、电烙铁、白炽灯等。负面作用：有的电气设备中，甚至在传输导线中，由于存在一定的电阻，也要导致发热，这种电流的热效应造成了能量损失，有时还会损坏设备，应尽量减少。电阻消耗的功率为：RIRVIVP22可靠性工程研究所元器件工程部欧姆定律的几点说明（3）欧姆定律也可以用电压(V)和电流(I)的关系曲线来表示，即电阻元件的伏安特性曲线：线性元件----线性电路非线性元件----非线性电路可靠性工程研究所元器件工程部克希霍夫定律----几个基本概念（1）电压和电流的方向电流方向：电压方向：正电荷实际运动方向电压正方向指向正电荷运动方向可靠性工程研究所元器件工程部克希霍夫定律----几个基本概念电压与电位的关系电位：电位差:该点到参考点之间的电压两点之间的电压可靠性工程研究所元器件工程部克希霍夫定律----几个基本概念电压与电动势:（1）表征了电源将其他形式的能量转化成电能的本领（2）其大小表征了它将正电荷从电源负极经电源内部搬运到电源正极所做的功，单位为伏特（3）方向：外电路以电压的形式表现出来可靠性工程研究所元器件工程部克希霍夫定律----几个基本概念（2）电路、节点、支路、回路电路：节点：支路：回路：网孔：将电源、电子元、器件用导线连接起来，由此构成的电流通路统称电路电路中3条或3条以上连接电气元件的导线的交点连接任何两个节点之间的一段电路电路中任何一个闭合路径叫回路。最简单的回路又叫“网孔”，在网孔中没有支路穿过可靠性工程研究所元器件工程部KirchhoffCurrentLaw（KCL）KCL是有关节点电流的定律，用来确定电路中各支路、各部分电流之间的关系。在某一瞬时，对电路中的任何一个节点来说，流入节点的电流总和等于流出该节点的电流总和。即在同一时刻，流经任何节点的电流的代数和等于零。0IIIOUTIN或可靠性工程研究所元器件工程部KirchhoffVoltageLaw（KVL）KVL是用来确定一个回路内各部分电压之间的关系的定律内容：在任一瞬时，沿闭合回路绕行一周，各段电压降的代数和为零。即ΣV=0注：电压正方向与绕行方向一致时，为正电压降，否则为负电压降。0111222ERIRIE可靠性工程研究所元器件工程部KCL、KVL解题步骤（1）标上支路中的电流方向(可任意标)（2）标上节点(独立节点)（3）选绕行方向（一致即可，方向随意）（4）列写KCL和KVL独立方程（5）求解可靠性工程研究所元器件工程部KCL、KVL应用举例1KCL方程（节点a）：KVL方程（网孔I）：KVL方程（网孔II）：213III0203311RIRI0403322RIRIAIAIAI3124,3126,302321结果：可靠性工程研究所元器件工程部KCL、KVL应用举例22R1R4R1E2E3R2R5RABCIIIIII1.确定独立节点，列出电流方程2.列出网孔电压方程5421543321:::IIIICIIIBIIIA1I2I3I4I5I0:0:0)(:4455222443311122RIRIEIIIRIRIRIIIRIERII3.联立解方程组可靠性工程研究所元器件工程部2.正弦交流电的基本概念交流电：电压和电流的大小和方向随时间作周期性往复变化正弦交流电、方波交流电可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流电的基本特征-周期与频率周期：正弦交流量完成往复变化一周所需的时间单位：T，秒（s）频率：每秒时间内正弦量交变的次数单位：f=1/T，赫兹（Hz）电角度：正弦交流电变化一个周期，相当于正弦函数变化2π弧度，为避免与机械角度相混淆，把它称做电角度电角频率：每秒时间内交流电变化的电角度为电角速度，用ω表示，单位是弧度／秒，缩写为rad/s，又称角频率在t时间里变化的电角度为Φ，则角频率ω＝Φ/t。角频率也是正弦量变化快慢的另一种表示。)sin(tIim可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流电的基本特征-相位与相位差相位：交流电在随时间变化的过程中，不同的时刻对应不同的电角度，从而得到不同的瞬时值，所以正弦量中的（ωt+φ））反映了正弦量在交变过程中瞬时值变化的过程，我们把（ωt+φ））称为正弦量的相位。初相：当t=0时刻，正弦量的相位称做初相，又叫初相角即少角)sin(tIim可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流电的基本特征-相位差相位差：两个同频率的正弦交流电在任何瞬时的相位角之差频率不同，相位差是时间的函数)sin(111tIim)sin(222tIim21)sin(1111tVvim)sin(2222tVvm2121)()(tt频率相同频率不同可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流电的基本特征-大小及其表示方法瞬时值：最大值：有效值：交流电在任一时刻的实际值叫瞬时值。瞬时值只是从随时间变化的关系上说明某一时刻正弦量的大小，一般都用小写英文字母表示，如用字母e、v、i分别表示正弦交流电动势、电压和电流的瞬时值。交流电在变化过程中所出现的最大瞬时值叫最大值，它就是正弦交流电的振幅。通常用字母量Em、Vm、Im分别表示正弦交流电动势、电压和电流的最大值。一个交流电流的做功能力相当于某一数值的直流电流的做功能力，这个直流电流的数值就叫该交流电流的有效值可靠性工程研究所元器件工程部交流电最大值和有效值的关系•根据焦耳一楞次定律可知，交流电流一个周期时间T内所产生的热量为：•直流电流在同一个时间T内产生的热量为：由此式可得出交流电的有效值•根据有效值的定义，两种电流产生的热量相等，所以有：TRdtiQ02)(焦耳JRTIQ2)(焦耳JRTIRdtiT202TdtiTI021可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流电最大值和有效值的关系)sin(tIimTmdttITI022)sin(12)22cos(21)sin(0002TdttdtdttTTTmmmmmmEEEVVVIII707.02707.02707.02可靠性工程研究所元器件工程部例题1用交流电表测知某交流电设备的电压为220V，电流为3A，试问电压和电流的最大值是多少?AAIIVVVVmm24.4322:31122022:电流最大值电压最大值可靠性工程研究所元器件工程部例题2一电烙铁铭牌上标明220V、60W，已知电源电压240V、50Hz、相角ψ=-30º，写出该电烙铁的电流瞬时值表达式：电烙铁的电阻：8076022022PVR流过电烙铁的电流有效值：AI3.0807240流过电烙铁的电流瞬时值：)30100sin(42.0)30502sin(2ttIi可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流电的表示方法(1)三角函数及曲线图形来表示:)sin(tIim可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流电的表示方法(2)旋转矢量表示（3个基本要素）1,以直角坐标系的O点为原点;2,取矢量的长度为振幅Im;3,矢量的起始位置与横轴之间的夹角为初相角。可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流电的表示方法(3)复数表示)sin(tIimjmmeIImmjmmIjIeII)sin(cos原则：同时、同频的两个交流量进行运算在电工中常把复数矢量的三角形式和指数形式简写为极坐标形式：可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流电运算法则先将交流电转换为相应的代数型、指数型表示方法加减运算——代数型——指数型乘除运算——指数型指数型————交流表示型可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流电的复数运算（续）正弦电量（时间函数）正弦量运算所求正弦量变换相量（复数）相量结果反变换相量运算（复数运算)可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流电的复数运算举例已知求Ati)30sin(31Ati)60sin(4221212121,,,iiiiiiii5.16.2)30sin30(cos33301jjeIjm46.32))60sin()60(cos(44602jjeIjm)(596.16.4)1.23(21AejIIIjmmm))(1.23sin(521Atii)(486.46.08321AejIIIjmmm))(83sin(421Atii可靠性工程研究所元器件工程部正弦交流电的复数运算（续）)(12)30(21AeIIIjmmm))(30sin(1221Atii)(75.0/9021AIIIjmmm))(90sin(75.0/21Atii可靠性工程研究所元器件工程部本章的重点与基本要求掌握欧姆定律的定义及物理意义。掌握KCL和KVL的定义，能列写任何一节点的KCL方程及回路的KVL方程，能使用KCL和KVL计算不超过两个网孔的电路。掌握电压、电流正方向的定义。掌握确定正弦交流电的三要素，即振幅、频率和初相，以及两个同频率正弦交流电的相位差的概念和定义。明确正弦交流电有效值的意义，掌握正弦交流电有效值与最大值的关系。会用复数法表示正弦量，并能计算正弦量的和、差、积、商。可靠性工程研究所元器件工程部无线电技术导论第二讲(补充)--元器件分类可靠性工程研究所元器件工程部本次课的内容1.元器件的定义2.元器件的分类3.微电路的封装形式可靠性工程研究所元器件工程部GJB4027-2000定义：在电子线路或电子设备中执行电气、电子、电磁、机电和光电功能的基本单元，该基本单元可以由一个或多个零件组成，通常不破坏是不能将其分解的。元器件的定义•GJB/Z34-93《电子产品定量环境应力筛选指南》（part）•NASA标准NHB5300.4-1998.7《NASA空间飞行项目的电气、电子和机电元器件的管理与控制要求》（partcomponent）•ESA标准ESAPSS-01-60（1988.11）《ESA空间系统元器件选择、采购和控制》（part=component）•MIL-STD-1547《航天器与运载器用电子元器件、材料和工艺》（electronicpart）可靠性工程研究所元器件工程部元器件电气元件电子器件机电元件其他元器件电阻器、电位器电感线圈、变压器电容器电线、电缆电光纤、