电工学第七版第一章电路的基本概念

例1： I1
d
I3 I
a I2
I6
R6
c
R4 b I4
应用 U = 0列方程 对网孔abda： I6 R6 – I3 R3 +I1 R1 = 0 对网孔acba： I2 R2 – I4 R4 – I6 R6 = 0 对网孔bcdb：
3.回路：由支路构成的、电路中的任意闭合路径。(l）
4.网孔：指内部不包含任何分支的单一回路。网孔是回路，回 路不一定是网孔。平面电路的每个网眼都是一个网孔。
+ US1_
1
R1
a
+ US2 3 1 _ 22
R2
b
m=3
3
n=2
R3
l=3
网孔=2
例1：
a
I1
I2
I6
d
c
R4
I3 I
b I4
+E –
支路：ab、bc、ca、… （共6条）
物理量 电流 I
电压 U
实际方向
正电荷运动的方向
高电位 低电位 (电位降低的方向)
单位
kA 、A、mA、 μA
kV 、V、mV、 μV
电动势E
低电位 高电位 (电位升高的方向)
kV 、V、mV、 μV
2. 电路基本物理量的参考方向
(1) 参考方向
在分析与计算电路时，对 +
电量任意假定的方向。
E _
Ia +
RU _
(2) 参考方向的表示方法
b
电流： I
箭标 aR b
电压： 正负极性 a + U – b
双下标 Iab
双下标 Uab
(3) 实际方向与参考方向的关系
实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值； 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。
例： I
若 I = 5A，则电流从 a 流向 b；
–载
电池是电源元件，其参数
为电动势 E 和内阻Ro； 灯泡主要具有消耗电能的
电池 开关 灯泡 导线
今后分析的都是指电路模
性质，是电阻元件，其参数 型，简称电路。在电路图中，
为电阻R；
各种电路元件都用规定的图
开关用来控制电路的通断。 形符号表示。
1.3 电压和电流的参考方向
1. 电路基本物理量的实际方向 物理中对基本物理量规定的方向
学习电工学的目的：使学生学到电工和电子技术的基 本理论、基本知识和基本技能，培养学生自学能力， 动手能力，使用电子设备的能力。为学习后续课程 以及将来从事技术工作和科学研究打下基础。
电工学的基本内容： 电路
电机与控制
电子技术
电路：是电工学课程的基础，通过这一部分 的学习，使学生掌握电路的基本概念、基本 定律、基本的分析方法。
电机与控制：使学生了解电动机的结构、工 作原理和工作性能、熟悉控制电器及由控制 电器构成的控制线路。
电子技术：使学生掌握二、三极管的特性以 及由它们构成的整流电路和放大电路的工作 原理和特性，数字电路的工作原理和特性。
学习方法：三大环节
课堂教学
习题
实验
通过课堂教学：掌握基本概念、基本定律、 工作原理、分析方法。公式与电路与特性曲 线对应，看电路列公式，学会分析电路。
1. 开路处的电流等于零: I = 0 ;
路
–
2. 开路处的电压 U 视电路情况而定。
I
1.5.3 电源短路
E

电源外部端子被短接

U
R
特征:
R0

I U=
IS 0

E R0
短路电流（很大） 电源端电压
P= 0
负载功率
PE = P = I²R0 电源产生的能量全被内阻消耗掉
电路中某处短路时的特征:
负载：
（发出功率）；
U、I 实际方向相同，即电流从“-”端流出。
2. 根据 U、I 的参考方向判别
（吸收功率）。
U、I 参考方向相同，P =UI 0，负载； P = UI 0，电源。
U、I 参考方向不同，P = -UI 0，负载； P = -UI 0，电源。
电源与负载的判别
[例]
A I
基尔霍夫电压定律（KVL） 反映了电路中任 一回路中各段电压间相互制约的关系。
注意：
1．列方程前标注回路循行方向；
2．应用 U = 0列方程时，项前符号的确定：
如果规定电位降取正号，则电位升就取负号。
3. 电路中任意两点间的电压等于两点间任一条路径
经过的各元件电压的代数和。
4. 开口电压可按回路处理
电阻元件
只具耗能 的电特性
电感元件 只具有储 存磁能的
电特性
电容元件
只具有储 存电能的
电特性
理想电压源
输出电压恒 定，输出电 流由它和负 载共同决定
理想电流源
输出电流恒 定，两端电 压由它和负 载共同决定
小灯泡电路: 实体电路
开关 负 载
电 源
导线
电路模型
中间环节 SI
R0
+
电源
_E
+
RL U 负
1. 电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
(2)实现信号的传递与处理
电灯 电动机 电炉
...
话筒 放 扬声器 大 器
2. 电路的组成部分
电源: 提供 电能的装置
发电机
升压 变压器
输电线
负载: 取用 电能的装置
降压 变压器
电灯 电动机
电炉
...
中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
P = PE – P
负载取用功率
内阻消耗功率 电源产生功率
负载大小的概念: 负载增加指负载取用的电流和功率增加
(电压一定)。 I
+ 电源 U S1 S2 S3
–
P 电源输出的电流和功 率由负载的大小决定
电源与负载的判别
1. 根据 U、I 的实际方向判别
电源：
U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出，
N
已知：图中UAB= 3 V， I = – 2 A 求：N 的功率，并说明它是电 源还是负载
B [解] P = UI = (–2) 3= – 6 W
因为此例中电压、电流的参考方向相同
而 P 为负值，所以 N 发出功率，是电源。
想一想，若根据电压电流 的实际方向应如分析？
电气设备的 额定值与实际值
对图(b)有, U = – IR 所:以 RU63Ω I 2
注意表达式中有两套正负号：
① 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；
② U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考 方向之间的关系。
线性电阻的概念：
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段
电路电压与电流的比值为常数。
即： RU常数
I/A
I
电路端电压与电流的关系 称为伏安特性。
o
U/V
线性电阻的伏安特性 是一条过原点的直线。 线性电阻的伏安特性
电路元件在电路中的作用或者说它的性质是用其 端电压、电流关系即伏安关系（VAR）来决定的。
1.5 电源有载工作、开路与短路
I
1.5.3 电源有载工作
开关闭合,接通电源
E
与负载（即通路）。
过载(超载)： I > IN ，P > PN (设备易损坏)
轻载(欠载)： I < IN ，P < PN (不经济)
1.5.2 电源开路
I
开关 断开（空载）
E

特征: I=0
Ro
U0
R
U = U0 = E 电源端电压 ( 开路电压 )
P= 0
负载功率
有I
电路中某处断开时的特征:
源
+
电
U
（关联参考方向）时， （非关联参考方向）时，
+
U I R U=IR
+
U I R U = – IR
–
–
通常取 U、I 参考方向相同（即关联参考方向）。
例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。
+
+
UI 6V 2A
R
–
U 6V
I R
– –2A
(a)
(b)
解：对图(a)有, U = IR 所以 : RU63Ω I2
电工学
------电工技术
绪论
电工学是高等学校非电专业的一门实践性较强的技 术基础课程。随着现代化建设的进行，各行各业都 朝着电气化、自动化的方向发展。所以，非电专业 的工程技术人员和科研人员都必须掌握一定的电感 与电子技术方面的知识，以便逐步掌握这些先进技 术，使本专业能适应科学技术的发展。
有
1. 短路处的电压等于零: U = 0 ;
源 电
2. 短路处的电流 I 视电路情况而定。 路
I + U –
1. 6 基尔霍夫定律
几个常用的电路名词
1.支路：电路中流过同一电流的几个元件串联的分支。（m） (一条支路流过一个电流，称为支路电流。)
2.结点：三条或三条以上支路的汇集点（连接点）。（n）
第1章 电路的基本概念与基本定律
1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 欧姆定律 1.5 电源有载工作、开路与短路 1.6 基尔霍夫定律 1.7 电路中电位的概念及计算
1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工 设备或电路元件按一定方式组合而成。