1 电路的基本概念与基本定律
1电路的基本概念与基本定律-电工电子学
(b) 电流从“+”流入，故为负载；
(c) 电流从“+”流入，故为负载 ；
(d) 电流从“+”流出，故为电源。
2.功率与功率平衡
功率 设电路任意两点间的电压为 U ,流入此部分电
路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为:
P UI
W为瓦[特] KW为千瓦
功率平衡：由U＝E－R0I得 UI＝EI－R0I2
返回
物理量参考方向的表示方法
I
a
电 池
灯 泡
+ EU
_
+
R
Uab
_
b
电压
正负号 箭头 双下标
a + U_ ab b
电流：从高电位 指向低电位。
a
Uabb
I
Uab（高电位在前， + R -
低电位在后）
1.4 欧 姆 定 律
欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。
U R I
＋ I
U －
U＝RI （a）
I1 R1
c
+ U3
E1 U1
R2 I2
a
d
- - U4 +
U1＋U4＝U2＋U3
U2 E2 U1－U2－U3＋U4＝0
即 U＝0
电位降取正
b
电位升取负
上式可改写为
I1 R1
c
+ U3
R2 a
- - U4
I2
d
+
E1－E2－R1I1＋R2I2＝0 E1
U1
或 E1－E2＝R1I1－R2I2
U2 E2
U＝E1－U1＝E1－IR01
E1＝U＋R01I＝220
第一章电路的基本概念和基本定律
开关
实际电路
电源
电路模型 3
（1）电源：供给电能的设备。
把其它形式的能量转换为电能。
（2）负载： 消耗电能的设备。
把电能转换为其它形式的能量
（3）中间环节（又称传输控制环节）：
各种控制电器和导线，起传输、分 配、控制电能的作用。
4
1.1.2 电路中的物理量 1、电流
定义 电荷有规律的定向运动即形成电流
(2) 列电路方程：
Uab UR E
UR Uab E
IR
UR R
Uab E R
15Leabharlann R aIR E UR
b U
IR
U
R
E
(3) 数值计算
U 3V
IR
3-2 1
1A
（实际方向与假设方向一致）
U 1V
IR
1 2 1
1A
（实际方向与假设方向相反）
16
（共7 个）
31
(一) 克氏电流定律（KCL）
对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点
流出的电流, 即： I 入= I 出 或者说，在任一瞬 间，一个节点上电流的代数和为 0。 即： I =0
例
I2
I1 I3 I2 I4
I1
I3
或：
I4
I1 I3 I2 I4 0
(二) 克氏电压定律（KVL）
对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其 电位升等于电位降。或各电压的代数和为 0。
I1
a
I2
即： U 0
R1
R2
例如： 回路 #3
电路的基本概念和基本定律
电路的基本概念和基本定律一、电路基本概述1.电流流经的路径叫电路，它是为了某种需要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来的，它的作用是A：实现电能的传输和转换；B：传递和处理信号（如扩音机、收音机、电视机）。
一般电路由电源、负载和连接导线（中间环节）组成。
（1）电源是一种将其它形式的能量转换成电能或电信号的装置，如：发电机、电池和各种信号源。
（2）负载是将电能或电信号转换成其它形式的能量或信号的用电装置。
如电灯、电动机、电炉等都是负载，是取用电能的设备，它们分别将电能转换为光能、机械能、热能。
（3）变压器和输电线是中间环节，是连接电源和负载的部分，它起传输和分配电能的作用。
2. 电路分为外电路和内电路。
从电源一端经过负载再回到电源另一端的电路，称为外电路；电源内部的通路称为内电路。
3．电路有三种状态：通路、开路和短路。
（1）通路是连接负载的正常状态；（2）开路是R→∝或电路中某处的连接导线断线，电路中的电流I＝0，电源的开路电压等于电源电动势，电源不输出电能。
例如生产现场的电流互感器二次侧开路，开路电压很高，将对工作人员和设备造成很大威胁；（3）短路是相线与相线之间或相线与大地之间的非正常连接，短路时，外电路的电阻可视为零，电流有捷径可通，不再流过负载。
因为在电流的回路中仅有很小的电源内阻，所以这时的电流很大，此电流称为短路电流。
短路也可发生在负载端或线路的任何处。
产生短路的原因往往是由于绝缘损坏或接线不慎，因此经常检查电气设备和线路的绝缘情况是一项很重要的安全措施。
为了防止短路事故所引起的后果，通常在电路中接入熔断器或自动断路器，以便发生短路时，能迅速将故障电路自动切除。
4、电路中产生电流的条件：（1）电路中有电源供电；（2）电路必须是闭合回路；5、电路的功能：（1）传递和分配电能。
如电力系统，它是由发电机，升压变压器，输电线、降压变压器、供配电线路和各种高、低压电器组成。
（2）传递和处理信号。
电路的基本原理(第一章)
参考方向 实际方向
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I （负载）
若 P = UIa 0
I
+ + “发出功率”
-
U_ b
（电源）
(２)当U和I参考方向选择不一致的前提下
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I （负载）
若 P = UI 0
I
+
-
+
U_
“发出功率” （电源）
中间环节：连接电源和负载的部分，其传输和分 配电能的作用。例如：输电线路
举例：（电子电路，即信号电路）
放 大 器
电源 （信号源） 中间环节
负载
电路的作用之二：传递和处理信号。
1.2 电路模型
I
电 池
灯 泡
+ E
_
+
RU
_
电源
负载
理想电路元件：在一定条件下，突出其主要电磁性能， 忽略次要因素，将实际电路元件理想化
对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于 由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节
点上电流的代数和为 0。 即： I =0
例
I2
I1 I3 I2 I4
I1
I3
或：
I4
I I I I 0
1
3
2
4
克氏电流定律的依据：电流的连续性
克氏电流定律的扩展
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。
例 I1 A
I
a
+
RO
+
U
E_
-
b
I=0
电路的基本概念和定律、定理
基尔霍夫电流定律
总结词
基尔霍夫电流定律也称为节点电流定 律，它指出在电路中，流入一个节点 的电流总和等于流出该节点的电流总 和。
详细描述
这意味着对于任意一个封闭的电路或 节点，所有流入的电流必须等于所有 流出的电流。这个定律是电路分析中 的一个基本原则，适用于任何电路中 的节点。
基尔霍夫电压定律
对于高频交流信号，诺顿定理可能不适用， 因为电路的分布参数效应需要考虑。
THANKS
感谢观看
05
CATALOGUE
诺顿定理
诺顿定理的定义
01
诺顿定理：在任何线性无源二端 网络中，对其外部任一节点，流 入该节点的电流代数和等于零。
02
诺顿定理是电路分析中的重要定 理之一，它与基尔霍夫电流定律 （KCL）相似，但适用于更广泛 的电路情况。
诺顿定理的应用
01
02
03
验证电路的正确性
通过应用诺顿定理，可以 验证电路中电流的正确性 ，确保电路设计无误。
电路的组成
总结词
电路的组成包括电源、负载、开关、导线等部分。
详细描述
电源是电路中提供电能的设备，如电池、发电机等；负载是电路中消耗电能的 设备，如灯泡、电机等；开关用于控制电路的通断；导线用于连接各元件，形 成电流的通路。
电路的状态
总结词
电路的状态分为开路、短路和闭路三种。
详细描述
开路是指电路中无电流通过的状态，通常是由于开关未闭合或导线断开等原因造成的；短路是指电流不经过负载 直接由电源正负极流过的状态，会导致电流过大、发热甚至烧毁电源；闭路是指电路中电流正常流通的状态，负 载正常工作。
总结词
基尔霍夫电压定律也称为回路电压定律，它指出在电路中，沿着任意闭合回路的电压降总和等于零。
1电路基本概念和基本定律
1电路基本概念和基本定律知识要点·了解电路和电路模型的概念；·理解电流、电压和电功率；理解和掌握电路基本元件的特性；·掌握电位和电功率的计算；会应用基尓霍夫定律分析电路。
随着科学技术的飞速发展，现代电工电子设备种类日益繁多，规模和结构更是日新月异，但无论怎样设计和制造，几乎都是由各种基本电路组成的。
所以，学习电路的基础知识，掌握分析电路的规律与方法，是学习电工学的重要内容，也是进一步学习电机、电器和电子技术的基础。
本章的重点阐明有关电路的基本概念、基本元件特性和电路基本定律。
1.1电路和电路模型1.1.1 电路的概念1. 电路及其组成简单地讲，电路是电流通过的路径。
实际电路通常由各种电路实体部件（如电源、电阻器、电感线圈、电容器、变压器、仪表、二极管、三极管等）组成。
每一种电路实体部件具有各自不同的电磁特性和功能，按照人们的需要，把相关电路实体部件按一定方式进行组合，就构成了一个个电路。
如果某个电路元器件数很多且电路结构较为复杂时，通常又把这些电路称为电网络。
手电筒电路、单个照明灯电路是实际应用中的较为简单的电路，而电动机电路、雷达导航设备电路、计算机电路，电视机电路是较为复杂的电路，但不管简单还是复杂，电路的基本组成部分都离不开三个基本环节：电源、负载和中间环节。
电源是向电路提供电能的装置。
它可以将其他形式的能量，如化学能、热能、机械能、原子能等转换为电能。
在电路中，电源是激励，是激发和产生电流的因素。
负载是取用电能的装置，其作用是把电能转换为其他形式的能（如：机械能、热能、光能等）。
通常在生产与生活中经常用到的电灯、电动机、电炉、扬声器等用电设备，都是电路中的负载。
中间环节在电路中起着传递电能、分配电能和控制整个电路的作用。
最简单的中间环节即开关和联接导线；一个实用电路的中间环节通常还有一些保护和检测装置。
复杂的中间环节可以是由许多电路元件组成的网络系统。
图1-1所示的手电筒照明电路中，电池作电源，灯作负载，导线和开关作为中间环节将灯和电池连接起来。
【学习】第1章电路的基本概念与基本定律
参考方向：分析计算时，任意设定， 电路中用箭头表示。
根据计算结果的正负确定实际方向：
若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反。
参 考 方 向 元 件
实 际 方 向 I＞ 0
参 考 方 向 元 件
实 际 方 向 I＜ 0
例： I aR
若 I = 2A，则电流从 a 流向 b； b 若 I = –2A，则电流从 b 流向 a 。
电 压 uab
dW电场力 dq
概念：电荷在导体中作定向运动时，一定要受到 力的作用。如果这个力源是电场，则电荷运动就 要消耗电场能量，或者说电场力对电荷作了功。 为衡量电场力对电荷作功的能力，引入一新的物 理量——电压
大小：a、b两点间电压 Uab 在数值上等于电场 力把单位正电荷从a点移到b点所作的功。也就 是单位正电荷在移动过程中所失去的电能。
电流源或电压源所在支路 —— 受控支路 控制电流或电压所在支路 —— 控制支路
编辑ppt
U1
U1
UU1
I1
I1
U r I1
U1
gU1
I2 gU1
I1
I1
编辑ppt
I2 I1
电路中的基本物理量
例：下U2图=-所3V示,U电3=路2V为,I1某=电2A路,I2的=4一A部,I3分=-，1A已,求知各U元1=件4吸V,
电气器件－－泛指实际的电路部件， 如电阻、电容器、电感线圈、晶体 管、变压器等。
编辑ppt
电子学概论
电路－由电气器件按一定方式连接起 来的电流的电源通：路可。将其他形式的能量转换成电能、向
电路提供电能或电信号的设备。 电路组成 负载： 可将电能转换成其他形式的能量、在
第1章(电路的基本概念与基本定律)
U与 I 的参考方向选择亦 为非关联参考方向。
电阻
而电压U’与电流 I 的参考方向为关联 参考方向。
电源
电功率
功率的概念：设电路任意两点间的电压为 U ,流入部分
电路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为:
a
b
I
U
P U I
R
W
功率有无正负？ 如果U I方向不一 致结果如何？
在 U、 I 正方向选择一致的前提下：
U=－IR
例题1
如图所示
I=0.28A E=3V + I =-0.28A
电动势为E=3V 方向由负极指向正极
U=2.8V U =-2.8V
电压为U=2.8V 由指向 电流为I=0.28A 由左流向右 R0 其参考方向为关联参考方向。
U 与 I 的参考方向选择亦 为关联参考方向。 而电压U 与电流 I 的参考方向为非关 联参考方向。
负载电阻两端 的电压为
为电源外特性关系式
U=IR
有载工作状态
一般常见电源的内阻都 很小当R0« 时， R 则 U E
a
E R0 b U
I
此时当电流(负载)变动 时，电源的端电压变化 不大。
R
有载工作状态（功率平衡式）
由 得：
U=E-IR0 UI=EI-I2R
I
0
a
E R0 U R
负载吸收的功率
转换成电能，是向电路提供能量的装置。
负载：指电动机、电灯等各类用电器，在电路中是接
收 电能的装置，可将其它形式的能量转换成电能。
中间环节：将电源和负载连成通路的输电导线、控
制电路通断的开关设备和保护电路的设备等。
电路的基本概念和规律
电路基本概念和规律一、电流1．电流（1）定义：电荷的定向移动形成电流。
（2）条件：①有自由移动的电荷；②导体两端存在电压。
注意：形成电流的微粒有三种：自由电子、正离子和负离子。
其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷是正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷是电子、正离子和负离子。
（3）公式①定义式：qIt=，q为在时间t内穿过导体横截面的电荷量。
注意：如果是正、负离子同时定向移动形成电流，那么q是两种离子电荷量的绝对值之和。
②微观表达式：I=nSve，其中n为导体中单位体积内自由电子的个数，q为每个自由电荷的电荷量，S 为导体的横截面积，v为自由电荷定向移动的速度。
（4）方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，与负电荷定向移动的方向相反。
注意：电流既有大小又有方向，但它的运算遵循算术运算法则，是标量。
（5）单位：国际单位制中，电流的单位是安培（A），常用单位还有毫安（mA）、微安（μA），1 mA=10–3 A，1 μA=10–6 A。
2．电流的分类方向不改变的电流叫直流电流；方向和大小都不改变的电流叫恒定电流；方向周期性改变的电流叫交变电流。
3．三种电流表达式的比较分析1．电源：通过非静电力做功使导体两端存在持续电压，将其他形式的能转化为电能的装置。
2．电动势（1）定义：电动势在数值上等于非静电力把1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
（2）表达式：qW E =。
（3）物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量。
注意：电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关。
（4）方向：电动势虽然是标量，但为了研究电路中电势分布的需要，规定由负极经电源内部指向正极的方向（即电势升高的方向）为电动势的方向。
（5）电动势与电势差的比较1．电阻（1）定义式：I U R =。
（2）物理意义：导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小。
第一章电路的基本概念和定律
§1.1 电路与电路模型
基本的电路参数有3个，即电阻、电容和电感。 基本的集中参数元件有电阻元件、电感元件和电容元件，分别用图13(a)，(b)和(c)来表示。
图1-3 三种基本的集中参数元件
返回
§1.2 电路中的基本描述量
电流 电压 电阻 电功及电功率
§1.2 电路中的基本描述量
电流——它是指电荷在电路中做规则的定向运动 (如图案1.2-1) 。电流分直流和 交流两种。电流的大小和方向不随时间变化的叫做直流，用符号DC 表示。 电流的大小和方向随时间变化的叫做交流，用符号ＡＣ表示。
我们以d为参考点（即Ud=0） 设Uc=15V，R=5欧姆则电流 I=（Uc-Ud）/R= 15/5=3A Ub=IR=3×（4+5）
=3×9=27V Ua=IR=3×（2+4+5）=3×11=33V 我们再以b为参考点（即Ub=0）设Ua=6V R=2欧姆 则电流I=（UaUb）/R=6/2=3A
Ｐ＝Ｕ×Ｉ （Ｐ＞０吸收能量 Ｐ＜０释放能量） 非关联参考方向：（电路图如右）－──→─□───＋（电压为U，电流为I， 电阻为R） Ｐ＝-Ｕ×Ｉ （Ｐ＞０吸收能量 Ｐ＜０释放能量） 举例如下：
如下图所示：R=6欧姆、电压1和2分别为2V和6V，求两个电压元件各自的功 率？并判断吸收和释放 分析：首先要求功率必须先求出电流，然后在利用公 式P=UI来求解。
Uc=;5）=-27V （可见c、d两 点的电位为负） 总结：电路中某点电位数值随选参考点的不同而改变，但参考点一经 选定，那么某点电位就是唯一确定的数值。
返回
§1.2 电路中的基本描述量
电功—电流通过负载时，将电场能转换成 其他形式的能，即电流做功叫做电功。 电功用符号“W”表示，单位为焦耳（J）。 电功W可用下式表示：
电路的基本概念和基本定律
可缺少的三个组成部分。
2、电路的作用
（1）实现电能的传输和转换。
电源
中间环节
图1-1-2 电力系统
负载
将发电机发出的电能经过升压变压器、输电线、降 压变压器传送到电动机，电灯或其他用电器。
（2）实现信号的接收、变换、传输和处理
图1-1-3 接收机电路
接收天线把载有语言、音乐、信息的电磁波接收后， 经过调谐、检波、放大等电路变换或处理变成音频信号， 驱动扬声器。
电压的实际方向是使正电荷电能减少的方向, 电压的国 际(SI)单位是伏特, 符号为V。 常用的有千伏（kV）、毫 伏（mV）、 微伏（μV）等。
大小和方向都不随时间变化的直流电压, 用大写字母U表 示。交流电压, 用小写字母u表示。
I a(+) 电流实际方向 元件 b(-) a(+) I 电流实际方向 元件 b(-)
§1.2.3 电动势
电源力:电源非静电力克服静电力做功本领大小的物理量 克服电场力把正电荷不断地从负极b极移动到 正极a极去，从而将其他形式的能量转换成电能。
图1-2-4电源力作功
电动势
电源力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的 功称为电源的电动势，用E(或ε )表示，即
dWab E＝ dq
导线直径d
4S
4 2.25 1.69mm 3.14
根据计算值，查电工手册可选出合适的导线。
§1.3.2电阻温度系数
定义
------温度变换1℃时其电阻的增加值与原来电阻值的比值
电阻的温度系数表示为：
R2 - R1 a= R1 (t2 - t1 )
R2 = R1[1+ a (t2 - t1 )]
1A 103 mA 106 A
电工学讲义资料第1章电路的基本概念与基本定律
电阻元件
总结词
电阻元件在电路中的作用是实现电压和电流的转换关系。
详细描述
在电路中，电阻元件可以用于实现电压和电流的转换关系。通过在电阻元件上 施加电压，可以产生电流；同时，通过在电阻元件上施加电流，也可以产生电 压。这种转换关系是线性电阻元件的基本特性之一。
电阻元件
总结词
电阻元件的参数包括标称阻值、额定功率和误差等。
需考虑三相之间的相位关系，以准确描述三相电压、电流的变化规律。
感谢您的观看
THANKS
VS
详细描述
在交流电路中，电感元件可以用于实现电 磁感应和滤波等作用。通过选择适当的电 感值，可以滤除电路中的高频噪声或干扰 信号，提高电路性能；同时，电感元件也 可以用于实现电磁感应，将磁场能转换为 电能或热能等其他形式的能量。
电感元件
总结词
电感元件的参数包括标称电感、品质因数和误差等。
详细描述
电容元件是一种被动元件，其作用是存储电能。在电路中，电容元件通过电场来存储电能 ，从而控制电路中的电压和电流。电容元件的电容量通常由其电介质、极板面积和极板间 距决定。
总结词
电容元件在电路中的作用是实现交流信号的滤波和耦合。
电容元件
• 详细描述：在交流电路中，电容元件可以用于实现信号的滤波和耦合。通过选择适当的电容值，可以滤除电路中的噪声或 干扰信号，提高电路性能；同时，电容元件也可以用于耦合不同电路部分之间的信号，实现信号传输和控制。
电工学讲义资料第1章电路 的基本概念与基本定律
目录
• 电路的基本概念 • 基本电路元件 • 电路的基本定律 • 电路的分析方法 • 电路的暂态分析
01
电路的基本概念
电路的组成
01
电路第1章电路的基本定律
图1.15（b）
3、短路
图1.16（c）
短路电流：
IS
E R0
电源端电压： U 0
负载消耗功率：P 0
短路时，由于电源内阻R0很小，故短
路电流很大，电源所产生功率全部消
电耗源在短内路阻是上一。种非常严重的事故，应该
在电路中设置短路保护装置。
例1-4 。试
在图1.16所示电路中，已知E=100V，
例如，图示复杂电路各支路电流关系 可写成： I1 I2 I3
或
I1 I2 I3 0
基尔霍夫定律不仅适用于电路中的任一节点，也可 推广至任一 封闭面如图1.19。
节点a： Ica Ia Iab
节点b： 节点c：
Iab Ibc Ib
Ibc Ica Ic
图1.19 KCL推广形式
图1.18 复 杂电路
1、基尔霍夫电流定律（KC L）任一瞬间流入某个节点的电流之和等于流出该节点的
电流之和。其表示式为
Ii I0
也可写成
Ii I0 Ii (I0 ) 0
I 0
也可表述成，任一瞬间流入某个节点的电流代 数和为0。若流入节点的电流为正，那么流出节 点的电流就取负。
图1.14 线性电容元件
1.3 电气设备的额定值及电路的 工作状态
• 1.3.1 电气设备的额定值 • 1.3.2 电路的3种工作状态
1.3.1 电气设备的额定值
基本概念：
• 额定电流 I N ：为使电气设备工作温度不超过其最高允许温度，对电气设 备长期运行时的最大容许电流设定了一个限制值，该限制值便是电气设备 的额定电流。
• 信号的处理．如电话机、电视机、收音机等。将 声音或图像信号转换成电信号经各种处理后，送 到负载，负载再将电信号转换成声音或图像信号 。
第一章 电路的基本概念与基本定律
元件
想想 练练
电压、电位、 电动势有何异 同？
电功率大的用电器， 电功也一定大，这种说 法正确吗？为什么？
思考 回答
在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？ 应用参考方向时，你能说明“正、负”、“加、 减” 及“相同、相反”这几对词的不同之处吗？ 电路分析中引入参考方向的目的是为分析和计算电路提 供方便和依据。应用参考方向时，“正、负”是指在参考方 向下，电压和电流的数值前面的正、负号，若参考方向下一 个电流为“－2A”，说明它的实际方向与参考方向相反，参考 方向下一个电压为“＋20V”，说明其实际方向与参考方向一 致；“加、减”指参考方向下列写电路方程式时，各项前面 的正、负符号；“相同、相反”则是指电压、电流是否为关 联参考方向， “相同”是指电压、电流参考方向关联，“相 反”指的是电压、电流参考方向非关联。
1.2.2 电压、电位和电动势
a
电动势E 只存 在于电源内部 ，其大小反映 了电源力作功 的本领。其方 向规定由电源 “负极”指向 电源“正极” 。
S
I
R0
+
U
+ _
b E
RL
–
电压U是反映电 场力作功本领的 物理量，是产生 电流的根本原因 。电压的正方向 规定由“高”电 位指向“低”电 位。
电位V是相对于参考点的电压。参考点的 电位:Vb=0；a点电位： Va=E-IR0=IR
电压和电位的关系：Uab=Va－Vb
电动势和电位一样属于一种势能，它能够将低 电位的正电荷推向高电位，如同水路中的水泵能够 把低处的水抽到高处的作用一样。电动势在电路分 析中也是一个有方向的物理量，其方向规定由电源 负极指向电源正极，即电位升高的方向。
电压、电位和电动势的区别
电路1单元 电路的基本概念和定律
P3 U 3 I1 8 2 16 W（消耗）
注
对一完整的电路，发出的功率＝消耗的功率
1.3 欧姆定律
流过电阻的电流与该电阻两端电压成正比，与电阻值成反比。
u i R
U I R
u
i
伏安特性为一条 过原点的直线
i Gu
i
I GU
R
+
u
(Ohm，欧姆)
R 称为电阻，单位： (欧)
实际电流源也不允许开路。因其内阻大，若 开路，电压很高，可能烧毁电源。
+
u
u
_
i
一个好的电流源要求
RS
3. 受控电源 (非独立源) 定义
电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数，而是 受电路中某个地方的电压(或电流)控制的电源，称受控源 电路符号
+
–
受控电压源
受控电流源
分类
根据控制量和被控制量是电压u 或电流i ，受控源可分 四种类型：当被控制量是电压时，用受控电压源表示；当被 控制量是电流时，用受控电流源表示。 (1) 电流控制的电流源 ( CCCS ) 四端元件
u
伏安关系
uS (t )
i
例
i
+
uS
-
R
外 电 路
uS i R i 0 ( R )
i ( R 0)
电压源不能短路！
例
计算图示电路各元件的功率。 R 5
5V
_
i
_
P5 V uS i 5 ( 1) 5 W
PR Ri 5 1 5 W
2
满足：P（发）＝P（吸）
+
(3) 用双下标表示
电工技术--第一章电路的基本概念与基本定律
第一章电路的基本概念与基本定律知识要点一、内容提要直流电路的基本概念和基本定理是分析和计算电路的基础和基本方法。
这些基础和方法虽然在直流电路中提出，但原则上也适用于正弦交流电路及其它各种线性电路。
并且，这些方法也是以后分析电子线路的基础。
本章重点讲述电路中几个基本物理量、参考方向、电路的工作状态及基本定律。
二、基本要求1.了解电路模型及理想电路元件的意义；2.能正确应用电路的基本定侓；3.正确理解电压、电流正方向的意义；4.了解电路的有载工作、开路与短路状态，并能理解电功率和额定值的意义；5.熟练掌握分析与计算简单直流电路和电路中各点电位的方法。
三、学习指导本章重点讲述了三个问题：电压、电流和参考方向。
同时，对克希荷夫定律和电路中电位的概念及计算进行了详细的分析推导和计算。
虽然这些问题都比较简单，但由于它们贯穿电工学课程始终，所以读者应通过较多的例题和习题逐步建立并加深这些概念，使之达到概念清晰，运用自如灵活，能解决实际问题的目的。
1.1 电路的组成及作用在学习本课程中，首先应掌握电路的两大作用（即强电电路电的传输、分配和转换；弱电电路中是否准确地传递和处理信息），及其三大组成部分（即电源、中间环节、负载）。
要特别注意信号源与一般电源的概念与区别：信号源输出的电压与电流的变化规律取决于所加的信息；电源输出的功率和电流决定于负载的大小。
1.2 电路模型由理想电路元件组成的电路；其中理想电路元件包括电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。
电源的电压或电流称为激励；激励在各部分产生的电压和电流称为响应。
1.3 电路的几个基本物理量若要正确地分析电路，必须先弄清楚电路中的几个基本物理量。
因为电流、电压和电动势这些物理量已在物理课中讲过，但是本章主要讨论它们的参考方向（正方向）和参考极性。
在本章学习的过程中应注意两点：第一，在分析任何一个电路中列关系式时，必须首先在电路图上标明电压、电动势和电流的参考方向和参考极性；第二，考虑电压和电流本身给定的正负，即要注意两套正负符号。
第一章 电路的基本概念和基本定律
第一章电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基尔霍夫定律是电工技术和电子技术的基础。
§1-1 电路中的物理现象和电路模型一、实际电路电路：由电气器件或设备，按一定方式连接起来，完成能量的传输、转换或信息的处理、传递。
组成：电源、负载和中间环节。
日光灯实际电路二、理想电路元件、电路模型实际电路的分析方法：用仪器仪表对实际电路进行测量，把实际电路抽象为电路模型，用电路理论进行分析、计算。
1、理想电路元件实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或旗舰所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器等，它们的电磁性质是很复杂的。
例如：一个白炽灯在有电流通过时，如下图所示：为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看成理想电路元件。
2、电路模型将实际电路中的元件用理想电路元件表示、连接，称为实际电路的电路模型。
如下图所示：U S三、电路的分类1、分布参数电路电路本身的几何尺寸相对于工作波长不可忽略的电路。
2、集中参数电路如果电路本身的几何尺寸l相对于电路的工作频率所对应的波长λ小的多，则在分析电路时可以忽略元件和电路本身几何尺寸。
例如：工作频率为50Hz，波长λ=6000km，所以在工频情况下，多数电路满足l<<λ，可以认为是集中参数电路。
集中参数电路分为：线性电路（元件参数为常数）★非线性电路（元件参数不为常数）§1-2电路中的基本物理量一、电流及电流的参考方向1、电流：带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动形成的电流。
dtdqi =（单位时间内通过某一截面的电荷量） 电流的单位：A （安培）、kA （千安）、mA(毫安）、μA （微安）A 10A 1 , A 10mA 1 , A 10kA 1-633===-μ2、电流的参考方向电流的实际方向：正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向（客观存在） 电流的参考方向：任意假定。
实际方向（2A ）（参考方向与实际方向相同）A)2( 0=>i i 实际方向（2A ）（参考方向与实际方向相反）A)2( 0-=<i i二、电压、电位及电压的参考方向1、电位（物理中的电势）电场力把单位正电荷从一点移到参考点所做的功。
电工电子第1章
2
3
t/ms
1.2.4 电压源
1、理想电压源 、
e + – + E –
图形符号
i + E – + u – 外 电 路 E i u
O
理想电压源的伏安特性
+
+ R0 U
2、实际电压源模型 、
R0 u e – 或
+ E –
–
I RO
U E IR0 U I O
+
U
+ –
RL
E
–
U = E − IRo
伏安特性
b
E2
c
Va = − E1 = −5V, Vb = 0V, Vc = E 2 = 8V U ab = Va − Vb = (−5 − 0)V = −5V U bc = Vb − Vc = (0 − 8)V = −8V
电位计算补充例题
结论：从上述计算结果可以看到， 结论：从上述计算结果可以看到，电位与参考点的 选取有关，参考点不同，各点电位不同； 选取有关，参考点不同，各点电位不同；而电压与 参考点的选取无关，参考点不同， 参考点的选取无关，参考点不同，两点之间的电压 不变，但电压的参考方向不同，则符号不同。 不变，但电压的参考方向不同，则符号不同。
15
u(t ) / V
1 0.5 1.5 2 2.5 3 t/ms
(b)
u(t )
–
R
C
1 0 –15 0.5 1.5
2 2.5
3 t/ms
(a)
i C (t ) / m A
u (t ) iR (t ) = R
du ( t ) iC ( t ) = C dt
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.5.5 在图1.02中，电阻R为（
（1）0Ω （2）5 Ω （3）-5 Ω
-4A
R － 10V +
）
+
10V
－
1.5.6 在图1.03中，电压电流的关系式为（
）
（1）U=E－RI （2） U=E+RI （3） U= － E+RI
I R
－ E
+
－
U
+
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
总目录 章目录 返回
上一页 下一页
电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一 假设的闭合面。 例: IA IAB IB IC 广义结点
A
ICA
IA=IAB－ICA
IB=IBC－IAB IC=ICA－IBC IA + IB + IC = 0
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
B
C
IBC
基尔霍夫电压定律（KVL定律)
I
R
1.5.2 在图1.01中，电源开路电压U0为230V，电源 短路电流IS为1150A，当负载电流I为50A时，负载 电阻R为（ ） （1）4.6Ω （2）0.2 Ω （3）4.4 Ω
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
1.5.3 如将两只额定值为220V/100W的白炽灯串联 接在220V的电源上，每只灯消耗的功率为（ ）。 设灯电阻未变。 （1）100W （2）50W （3）25W 1.5.4 用一只额定值为110V/100W的白炽灯和一只 额定值为110V/40W的白炽灯串联接在220V的电源 上，当开关闭合时，（ ） （1）能正常工作 （2）100W的灯丝烧毁 （3）40W的灯丝烧毁
+ Ro
+
I +
U0 I
R
电源短路
E I IS R0 U= 0 P= 0 PE = P = I² 0 R
E
+
U R
-
R0
短路电流（很大） 电源端电压 负载功率 电源产生的能量全被内阻消耗掉 下一页 总目录 章目录 返回 上一页
电源短路
E 特征: E I IS R0 U= 0 P= 0 PE = P = I² 0 R
R1
R2
E
总目录 章目录 返回
上一页 下一页
如何列回路电压方程
首先标出电流参考方向和电动势极性
+
E1 –
R1 I1
E2
+ – I3 R3
R2
I2
电位升-电位降=0 E1 －E2 +R2I2 －R1I1 =0
E2－R3I3－R2I2=0
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
练习： 1. 下图所示电路中，电流I与电压Uab各为多少？
b
注意：
②应用 U = 0列方程时，如果规定电位降取正号，则电位升就 取负号。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页
推广： 开口电路可按闭合回路处理
对回路1：
电位升 = 电位降 E2 =UBE + I2R2
U=0 I2R2 – E2 + UBE = 0
+ E1 –
E2
+
– I2 1
B +
UBE _
+ -
I
+
U R R0 短路电流（很大） 电源端电压 负载功率 电源产生的能量全被内阻消耗掉
ห้องสมุดไป่ตู้
总目录 章目录 返回
上一页 下一页
电气设备的额定值 额定值: 电气设备在正常运行时的规定使用值， 通常指电压、电流和功率。 例： 灯泡：UN = 220V ，PN = 60W
电阻： RN = 100 ，PN =1 W 电气设备运行时，电压、电流和功率的实际值不 一定等于额定值。 电气设备的三种运行状态 额定工作状态： I = IN ，P = PN (经济合理安全可靠) 过载(超载)： I > IN ，P > PN (设备易损坏)
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
1.7.1 在图1.07中，B点的电位VB为（
）
（1）-1V
A
（2）1V
75k B
（3）4V
50k C +5V
－5V
总目录 章目录 返回
上一页 下一页
1.7.3
C 2Ω 1A 2Ω + 6V B 3Ω + 3V
-
D(开路）
I2
I3=0
3A 10Ω A + 12V -
第1章 电路的基本概念与基本定律
1 欧姆定律, 电源有载工作、开路与短路, 电源与负载，功率平衡，额定值 欧姆定律
U、I 参考方向相同时， U、I 参考方向相反时， + + U = – IR U=IR U – I R U I R – 通常取 U、I 参考方向相同。
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
VA 20I + 12 -5.84V
VA 12 - 20I 1.96V
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
作
第六版 P26 1.5.2 1.6.2 第七版
P31 1.5.10 1.6.4
业
1.7.3
1.7.5
总目录 章目录 返回
上一页 下一页
电流在闭合 路径中流通
I2
(a)
A
2K
2k
+
6V –
I1
I2
(b)
总目录 章目录 返回
A
上一页 下一页
例2： 电路如下图所示，(1) 零电位参考点在哪里？ 画电路图表示出来。(2) 当电位器RP的滑动触点向 下滑动时，A、B两点的电位增高了还是降低了？ +12V + 12V – 解：（1）电路如左图， I R1 零电位参考点为+12V R1 A A 电源的“–”端与–12V RP RP 电源的“+”端的联接处。 B B R2 R2 （2） VA = – IR1 +12 –12V – + VB = IR2 – 12 12V 当电位器RP的滑动触点向下滑动时，回路中的电 流 I 减小，所以A电位增高、B点电位降低。
I 4 2A
解之，得： I 2 -3A,
总目录 章目录 返回
上一页 下一页
电位的概念及计算
电位：电路中某点至参考点的电压，记为“VX” 。 通常设参考点的电位为零。 某点电位为正，说明该点电位比参考点高； 某点电位为负，说明该点电位比参考点低。 电位的计算步骤: (1) 任选电路中某一点为参考点，设其电位为零； (2) 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。
1A I
+ 5V –
2A
+
+ a+ Uab
b
12V
3A 5A
5V –
_
总目录 章目录 返回
上一页 下一页
练习：
2. 所示两个电路中，Uab和I是否等于零？如将图（a） 中右下臂的6 改为3 ，又如何？
I1/2 2
a
I1/2 6 I =0 5
a
I =0 b
+ 6V _ 1
2
+12V _ 1
I U I U
I U
I U
（a）
（b）
（c）
（d）
3.一台直流发电机，其铭牌标有 40 kW /230 V/ 174 A。什么 是发电机的空载运行、轻载运行、满载运行和过载运行？负 载的大小一般指什么而言？
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
1.5.1 在图1.01中，负载增加是指（ ） （1）负载电阻R增大 （2）负载电流I增大 + + （3）电源电压U增高 E U R0 –
欠载(轻载)： I < IN ，P < PN (不经济)
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
电阻类负载（电阻器，白炽灯，电炉）的电 练习： 压、电流、功率都不能超过其额定值。 1.额定值为1W100 的碳膜电阻，在使用时电流和电压 不得超过多大数值？ 2.下图中，方框代表电源或负载。已知U=220V，I=－1A， 哪些方框是电源，哪些是负载？
电源有载工作、开路与短路
电源有载工作
+
I + E 电源输出端电压电流 U R 关系： R0 U = E – IR0 U I U 电源的外特性 E 当 R0<<R 时，则U E ，表明 当负载变化时，电源的端电压 I 变化不大，即带负载能力强。 0
功率平衡
UI = EI – I² o R
1.5.7 在图1.04中，三个电阻共消耗的功率为（ （1）15W （2）9W （3）无法计算 - 6V + 2A R1 + 3V -
）
R2 1A
图1.04
R3
总目录 章目录 返回
上一页 下一页
基尔霍夫定律
c +
E1 I1 R1 1 I3 R3 a I2 R2 3 2
d +
E2
b 支路：电路中的每一个分支。 一条支路流过一个电流，称为支路电流。 结点：三条或三条以上支路的联接点。 回路：由支路组成的闭合路径。 网孔：内部不含支路的回路。
5Ω 5A 4Ω
图1.05
总目录 章目录 返回 上一页 下一页
I5
+ 18V 3Ω E
I1 -4A 4Ω I2 I3 1A
1.6.4 解：由KCL,得： I1 + I 3 + I 5 0
I4
I 5 -( I1 + I 3 ) -(-4 + 1) 3A
又由KVL, 由KCL,