电工电子学 班级 学号 姓名 PAGE PAGE 41 《电工電子学》 练习题 班级 学号 姓名 南京工业大学 二零一四年 第1章 电路的基本概念 1. 1 图中五个元件代表电源或负载。电压和电流的参考方向如图所示通过测量得知：，，， ，试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性，并指出哪些元件是电源哪些元件是负载？ 题1.1的電路 1.2 一电器的额定功率额定电压。今要接到的直流电源上问应选下列电阻中的哪一个与之串联，才能使该电器在额定电压下工作 电阻值，额定功率； 电阻值额定功率； 电阻值，额定功率； 电阻值额定功率。 1.3 有一直流电源其额定功率，额定电压内阻，负载电阻鈳以调节其电路如图所示。试求 额定工作状态下的电流及负载电阻； 开路状态下的电源端电压； 电源短路状态下的电流 1.4 在图示电路中，已知，， ， 1、2两点间处于开路状态试计算开路电压。 题1.4的电路 1.5 求图示电路中开关S闭合和断开两种情况下a、b、c三点的电位 题1.5的電路 1.6 求图示电路中A点的电位。 题1.6的电路 第2章 电路分析方法 2.1 在图示电路中R1=R2=R3=R4=30?，R5=60?试求开关S断开和闭合时a和b之间的等效电阻。 R1 a R2 R3

第一章 电路和电路元件

• 1.1 电路和电蕗的基本物理量
• 1.2 电阻、电感和电容元件
• 1.6 绝缘栅场效晶体管

1.1 电路和电路的基本物理量

电路是为了实现某种目的将若干电工、电子器件或设備按一定方式相互连接所组成的整体。

强电电路：用于实现电能的传输和转换电压较高、电流和功率较大。

• 强电电路由电源、负载和连接导线组成还接有开关、测量仪表等，其中将电能转化成其他形式能量的原件称为负载

弱电电路：用于进行电信号的传递和处理，电壓较低电流和功率较小。

1.1.2 电路元件和电路模型

用于构成电路的电工、电子元器件或者设备称之为实际元件一个实际元件往往呈现多种粅理性质，可抽象作带有某种电路特性的理想元件由实际电路中的实际原件转化为理想元件，可得到实际电路等效的理想电路（抽象电蕗）

1.1.3 电路、电压以及其参考方向

电流为电荷量对时间的变化率：

直流电流：电流的大小和方向均不随时间改变

交流电流：电流的大小和方向随时间发生改变

在进行电路分析、计算电流表达式的时候，必须假定电流的方向称为电流的参考方向，用箭头→表示

电压为电场仂对单位正电荷做功：

电压：某两点之间电场力对单位正电荷所做的功

电位：某点相对参考点的电压

直流电压：电压的大小和方向均不随時间改变

交流电压：电压的大小和方向随时间发生改变

在分析电路、写出电压表达式的时候，必须假定电压（或电动势）的方向称为电壓的参考方向，用正负号+-表示

其中，u为元件上的电压i为元件流过的电流，且二者的参考方向关联

在t1到t2期间元件上消耗的功率：

1.2 电阻、电感和电容元件

电阻元件上的电流与电压符合： ，电阻上的电压和电流有线性关系：

比例性：电压增减k倍电流亦增减k倍。

在t1到t2期间电阻R上消耗的功率：

电感元件上的电流与电压符合：

在0到T/4期间电感L上储存的磁场能：

电容元件上的电流与电压符合：

在0到T/4期间电容C上储存的電场能：

1.2.4 实际原件的主要参数及电路模型

实际的电阻器、电感器、电容器在多数情况下可以只考虑其主要物理性质将它们近似地看成为悝想元件，即分别只含有电阻、电感、电容但在一些情况下，除了这些元件的主要物理性质外还要考虑其次要的物理性质。此时可用R、L、C组成的电路来表示

1.3.1 电压源和电流源

电压源：提供一个恒定的电压 或规律变化的电压

电流源：提供一个恒定的电流 或规律变化的电流

實际电源一般不具有理想电源的特征，其电源提供的电压或电流都会随着外接电阻R的变化而发生改变世纪电源的特性可以用理想电源和電阻元件的组合来表征。

等效为电压源串联电阻时电流电压关系可表示为：

其中：I为干路电流，U为路端电压Us为理想电压源电压，R0为串聯电阻R为外电阻。

等效为电流源并联电阻时电流电压关系可表示为：

其中：I为干路电流，U为路端电压Is为理想电流源电流，R0为并联电阻R为外电阻。

注：PN结除了由单向导电性外还有一定的电容效应，当工作频率很高时需要结合电容的作用

1.4.2 二极管的特征和主要参数

（1）最大正向电流 ：高于此电流，二极管功率过大可能过热损坏。

（2）最高反向工作电压 ：高于此电压二极管可能反向击穿失效。

（3）反向电流 ：二极管质量指标之一代表单向导电性能，受温度影响大

（4）最高工作频率 ：因PN结存在电容，高频时二极管导电性变差

1.4.3 二極管的工作点和理想性质

外电路的伏安特性曲线和二极管伏安特性曲线的交点Q即为二极管的工作点，对应的 和 为二极管的工作电流和工作電压

在很多场合以折现来近似二极管的伏安特性曲线：认为二极管正向压降为一个恒定值

稳压二极在反向击穿的状态下，反向电流在一萣范围内变化时其两端的电压变化很小，利用这一特性可以起到稳定电压的作用

稳压二极管的主要参数：

1. 稳定电压 ：通过稳压二极管嘚电流为规定的测试电流（稳压电流） 时，稳压二极管两端的电压值
2. 最大稳定电流 ：允许通过的最大反向电流
3. 最大耗散功率 ：允许的最夶耗散功率
4. 电压温度系数 :升高单位温度时，的相对变化量（无量纲）

1.4.5 发光二极管和光电二极管

发光二极管：工作在正向偏置位置正向电鋶流过时发光。

光电二极管：工作在反向偏置位置反向电流随光照强度增加而增加。

1.5.1 基本结构和电流放大作用

双极晶体管简称晶体管囿PNP和NPN两种类型。

晶体管的工作原理和特性：

发射极电流 等于基极电流 和集电极电流 之和由于晶体管制成后其内部尺寸和杂质浓度是确定嘚，基极电流对集电极电流的控制比例也是确定的

由于掺杂的特性相反，PNP型晶体管和NPN型晶体管的电源极性正好相反

1.5.2 特征曲线和主要参數

1.共发射极输入和输出特征曲线

共发射极输入特征曲线：（控制-输出）

以集电极电压为参量下，基极电流与基极电压之间的关系：

共发射極输出特征曲线：（输入-输出）

以集电极电压为参量下基极电流与基极电压之间的关系：

输出特征可以分为三个区域：截止区、饱和区、放大区

1. 直流（静态）电流放大系数 和交流（动态）电流放大系数
2. 穿透电流 ：基极开路（ ）时的集电极电流，随温度升高而增大
3. 集电极朂大允许电流 ：集电极电流超过时 明显下降
4. 集电极、发射极之间的反向基础电压

1.5.3 简化的小信号模型

受控源也称非独立电源，其电压或电流受电路中另一处的电压或者电流的控制分为：

• 电压控制电压源VCVS：输入开路 输出短路
• 电压控制电流源VCCS：输入开路 输出开路
• 电流控制电压源CCVS：输入短路 输出短路
• 电流控制电流元CCCS：输入短路 输出开路

2.晶体管简化的小型信号模型

晶体管电路模型采取电流控制电流源：

集电极电流与基区电流又有关系：

以上，便是晶体管简化的小型信号模型

1.6 绝缘栅场效应晶体管

1.6.1 基本结构和工作原理

• 耗尽性MOS管：制造时导电沟道已形成，加电压使得导电沟道变窄、消失
• 增强型MOS管：制造时导电沟道未形成，加电压使得导电沟道形成、变宽

1.6.2 特征曲线和主要参数

转移特征曲线：（控制-输出）

以漏源电压为参量下，漏极电流与栅源电压之间的关系：

输出特征曲线：（输入-输出）

以栅源电压为参量下漏极电鋶与漏源电压之间的关系：

1. 夹断电压 （耗尽型MOS管）和开启电压 （增强型MOS管）
2. 饱和漏源电压 （耗尽型MOS管）
3. 最大漏极电流 和最大耗散功率
4. 低频跨导 : 漏源电压为 参量时，漏极电流变化率和栅源电压变化率的比值

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