直流电路1
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电工电子技术 第一章直流电路 第七节戴维宁定理
5
E
B
1A
U U 9V
S
ABO
R 57 0
R0 57 +
US _ 9V
33
Ｕ
三、戴维宁定理中等效电阻的求解方法
求简单二端网络的等效内阻时，用串、并联 的方法即可求出。如前例：
A
R1 C
R2 D R0
R3
R4
B
R R // R R // R
0
1
2
3
4
求某些二端网络的等效内阻时，用串、并联的方 法则不行。如下图：
二、戴维南定理应用举例
例1 R1
R2
I5
R5
等效电路
R3
R4
E
+_
R1 +
R2 _
I5
E
R5
已知：R1=20 、 R2=30 R3
R4
R3=30 、 R4=20
E=10V
求：当 R5=10 时，I5=?
有源二端 网络
第一步：求开端电压US
A
R1
R2
C +_ D
US
E
R3
R4
B
U U U
S
AD
R1 C
R3
A R2
R0 D
R4 B
串/并联方法?
R0
不能用简单 串/并联 方法 求解， 怎么办？
方法（1）: 开路、短路法
有源 网络
有源
Uabo
网络
IS
求 开端电压 Uabo 与 短路电流 IS
等效 内阻
R 0
U abo
I
S
R + -E
R Uabo=E + E
电工学第一章直流电路
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（三）电路的短路 开关SA接“3” 号位置，电路中的 短路电流： I短 E r U外 E I短r 0
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（四）电路在三种状态下各物理量的关系
电路 状态
电流
电压 电源消耗功率 负载功率
断路 I 0
U E
PE 0
（一）部分电路欧姆定律 （二）全电路欧姆定律
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（一）部分电路欧姆定律 1.部分电路欧姆定律的内容 在不包含电源的电路中，流过导体的电流与这段导体
两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，即 I=U/R 。
式中 I—导体中的电流，A； U —导体两端 的电压，V； R—导体的电阻，Ω。
1.串联电路中流过每个电阻的电流都相等，即：
I I1 I2 In
2.串联电路两端总电压等于各电阻两端分电压之和，即：
U U1 U2 Un
3.串联电路等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻值之
和，即：
R R1 R2 Rn
注：（1）如果电路中串联的 n 个电阻值相等（均为 R0），
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（二）电阻率 概念：长度为1m、截面为1mm2的导体，在一定温度下 的电阻值，用符号ρ表示。其单位为Ω·m（欧米）。 纯金属的电阻率很小，绝缘体的电阻率很大。银是最 好的导体，但价格昂贵而很少采用，目前电气设备中常采 用导电性能良好的铜、铝作导线。
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的电压表，它的内阻 R0 为 40kΩ 。用它测量电压时，允 许流过的最大电流是多少？
解：
I
U R0
300 40 103
（三）电路的短路 开关SA接“3” 号位置，电路中的 短路电流： I短 E r U外 E I短r 0
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（四）电路在三种状态下各物理量的关系
电路 状态
电流
电压 电源消耗功率 负载功率
断路 I 0
U E
PE 0
（一）部分电路欧姆定律 （二）全电路欧姆定律
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（一）部分电路欧姆定律 1.部分电路欧姆定律的内容 在不包含电源的电路中，流过导体的电流与这段导体
两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，即 I=U/R 。
式中 I—导体中的电流，A； U —导体两端 的电压，V； R—导体的电阻，Ω。
1.串联电路中流过每个电阻的电流都相等，即：
I I1 I2 In
2.串联电路两端总电压等于各电阻两端分电压之和，即：
U U1 U2 Un
3.串联电路等效电阻（即总电阻）等于各串联电阻值之
和，即：
R R1 R2 Rn
注：（1）如果电路中串联的 n 个电阻值相等（均为 R0），
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（二）电阻率 概念：长度为1m、截面为1mm2的导体，在一定温度下 的电阻值，用符号ρ表示。其单位为Ω·m（欧米）。 纯金属的电阻率很小，绝缘体的电阻率很大。银是最 好的导体，但价格昂贵而很少采用，目前电气设备中常采 用导电性能良好的铜、铝作导线。
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的电压表，它的内阻 R0 为 40kΩ 。用它测量电压时，允 许流过的最大电流是多少？
解：
I
U R0
300 40 103
第一章 直流电路
第二节 电阻
第一章 直流电路 3．电阻的参数标注方法 （3）色标法 色标电阻（色环电阻）器用四环、五环标法。电阻的色标位置和倍 率关系为颜色、有效数字、允许偏差（%）。其含义见表1-3所示。四色环电阻器 的前两个色环表示标称值二位有效数字，第三个色环表示倍率（10n）,第四个色环 表示误差。五色环电阻器的前三个色环表示标称值（三位有效数字）。五色环电阻 器的前三个色环表示标称值（三位有效数字）。
V
-
（a）电压测量实物接线
（b)电压测量原理电路图 图1-8 直流电流的测量
第一节 电路及其基本物理量
第一章 直流电路 3.电动势 电路中因其他形式的能量转换为电能所形成的电位差，叫做电动势。 用字母E 表示，单位是伏特。 电动势的方向规定在电源内部负极指向电源正极，即电位升高的方 向。 电源之所以能够持续不断地向电路提供电流，也是由于电源内部存 在电动势的缘故。电动势反映了电源内部能够将非电能转换为电能的 本领，代表了电场力将电源内部的正电荷从电源负极移到电源正极所 做的功，是电能累积的过程。而电压则是电场力将单位正电荷从高电 位移到低电位所做的功，是电能消耗的过程。
第一节 电路及其基本物理量
第一章 直流电路
二、电路图
电路图是人们为了研究和工程的需要，用约定的符号绘制的一种 表示电路结构的图形。
表1-1 部分电工图形符号
第一节 电路及其基本物理量
第一章 直流电路
三、电流
1．电流的形成
一切电的现象都起源于电荷的存在或电荷的运动。 电荷的有规则移动即形成电流。形成电流的形式多 种多样，例如，在金属导体中的电流是自由电子部 分脱离原子核的束缚；在电解液中，电流是正负离 子在溶液中定向自由运动形成的；在半导体中，自 由电子和空穴的有规则运动形成了电流。
第一章 直流电路
特点：
开路
U端 E
I 0
短路
R总
3.短路：
电流不经负载而经导线形成回路的状态。 特点： U 端 E Ir 0
I
E r
R总 r
短路电流很大，需加短路保护装置。
【例1－1】设内阻r = 0.2Ω，电阻R = 9.8Ω，电源电动势E = 2V，不计电压表和电流表对电路的影响，求开关在不同 位置时，电压表和电流表的读数各为多少？
（1）表示： 实线箭头加字母表示: 双下标表示：Iab表示电流由a流向b
i
（2）选择：原则上任意选，但若已知实际方向，则选择 参考方向尽量与实际方向一致。
（3）参考方向与实际方向的关系：同正异负。
同正异负：相同时参考方向下的字母为正数（+） 相异时参考方向下的字母为负数（-）
例 图示电路中，I1、I2分别等于多少？
5V
I1 5Ω 解：可以判断出电路中电流的实际 方向为逆时针方向。 I2 电流参考方向I1与实际方向相 反，I2与实际方向相同。
I1 5 5 1A
∴
I2
5 5
1A
8．电流测量注意事项
电流测量注意事项
万用表直流挡测电流
三、电压、电位和电动势 （一）电压
1. 分 类
水压和水流
R1=4Ω，要使R2获得最大功率，R2应为多大？这时R2获得的
功率是多少？
解题过程
§1－5 电阻的串联和并联
一、电阻的串联
串联(+)： 电阻首尾顺序相连 中间无分支 选择电流、电压参考方向如图 U
U11 U
I R1 I1
U U2 2
R2 I2
U U33
R3 I3
开路
U端 E
I 0
短路
R总
3.短路：
电流不经负载而经导线形成回路的状态。 特点： U 端 E Ir 0
I
E r
R总 r
短路电流很大，需加短路保护装置。
【例1－1】设内阻r = 0.2Ω，电阻R = 9.8Ω，电源电动势E = 2V，不计电压表和电流表对电路的影响，求开关在不同 位置时，电压表和电流表的读数各为多少？
（1）表示： 实线箭头加字母表示: 双下标表示：Iab表示电流由a流向b
i
（2）选择：原则上任意选，但若已知实际方向，则选择 参考方向尽量与实际方向一致。
（3）参考方向与实际方向的关系：同正异负。
同正异负：相同时参考方向下的字母为正数（+） 相异时参考方向下的字母为负数（-）
例 图示电路中，I1、I2分别等于多少？
5V
I1 5Ω 解：可以判断出电路中电流的实际 方向为逆时针方向。 I2 电流参考方向I1与实际方向相 反，I2与实际方向相同。
I1 5 5 1A
∴
I2
5 5
1A
8．电流测量注意事项
电流测量注意事项
万用表直流挡测电流
三、电压、电位和电动势 （一）电压
1. 分 类
水压和水流
R1=4Ω，要使R2获得最大功率，R2应为多大？这时R2获得的
功率是多少？
解题过程
§1－5 电阻的串联和并联
一、电阻的串联
串联(+)： 电阻首尾顺序相连 中间无分支 选择电流、电压参考方向如图 U
U11 U
I R1 I1
U U2 2
R2 I2
U U33
R3 I3
第1章直流电路
一般金属电阻的阻值不随所加电压和通过的电流而改 变， 即在一定的温度下其阻值是常数，这种电阻的伏安 特性是一条经过原点的直线，如图 1 - 7 所示。这种电阻 称为线性电阻。
U I= f (U)
O
I
图1.7
图 1- 7线性电阻的伏安特性
由此可见， 线性电阻遵守欧姆定律。 电阻其电阻值随电压和电流的变化而变化， 其电压与 电流的比值不是常数，这类电阻称之为非线性电阻。 例如, 半导体二极管的正向电阻就是非线性的，它的伏安特性如图
R1U R2U R3U U1 ,U 2 ,U 3 . R R R
在实际中， 利用串联分压的原理， 可以扩大电压表的 量程，还可以制成电阻分压器。
例 1．1 现有一表头， 满刻度电流IQ= 50μA， 表头 的电阻RG=3kΩ，若要改装成量程为10V的电压表，如图 1 10 所示，试问应串联一个多大的电阻？ 解 当表头满刻度时，它的端电压为UG=50×106×3×103 = 0.15V。设量程扩大到10V时所需串联的电阻为 R，则R上分得的电压为 UR=10－0.15 = 9.85V，故
1 电路的组成
电路是由各种电气器件按一定方式用导线连接组成的总
体，它提供了电流通过的闭合路径。这些电气器件包括电源、
开关、负载等。 电源是把其它形式的能量转换为电能的装置，例如，发 电机将机械能转换为电能。负载是取用电能的装置，它把电 能转换为其它形式的能量。例如，电动机将电能转换为机械
能，电热炉将电能转换为热能，电灯将电能转换为光能。
成的放大电路，输出的便是放大了的电信号，从而实现了 放大功能；电视机可将接收到的信号，经过处理，转换成 图像和声音。
二 电路的基本物理量 1. 电流
电流是由电荷的定向移动而形成的。当金属导体处于
U I= f (U)
O
I
图1.7
图 1- 7线性电阻的伏安特性
由此可见， 线性电阻遵守欧姆定律。 电阻其电阻值随电压和电流的变化而变化， 其电压与 电流的比值不是常数，这类电阻称之为非线性电阻。 例如, 半导体二极管的正向电阻就是非线性的，它的伏安特性如图
R1U R2U R3U U1 ,U 2 ,U 3 . R R R
在实际中， 利用串联分压的原理， 可以扩大电压表的 量程，还可以制成电阻分压器。
例 1．1 现有一表头， 满刻度电流IQ= 50μA， 表头 的电阻RG=3kΩ，若要改装成量程为10V的电压表，如图 1 10 所示，试问应串联一个多大的电阻？ 解 当表头满刻度时，它的端电压为UG=50×106×3×103 = 0.15V。设量程扩大到10V时所需串联的电阻为 R，则R上分得的电压为 UR=10－0.15 = 9.85V，故
1 电路的组成
电路是由各种电气器件按一定方式用导线连接组成的总
体，它提供了电流通过的闭合路径。这些电气器件包括电源、
开关、负载等。 电源是把其它形式的能量转换为电能的装置，例如，发 电机将机械能转换为电能。负载是取用电能的装置，它把电 能转换为其它形式的能量。例如，电动机将电能转换为机械
能，电热炉将电能转换为热能，电灯将电能转换为光能。
成的放大电路，输出的便是放大了的电信号，从而实现了 放大功能；电视机可将接收到的信号，经过处理，转换成 图像和声音。
二 电路的基本物理量 1. 电流
电流是由电荷的定向移动而形成的。当金属导体处于
第1章直流电路
内容提要 本章主要讨论电路模型、电路的 基本物理量、电路的基本元件。引 进了电流。电压的参考方向的概念。 应用欧姆定律、基尔霍夫定律等电 路的基本定律对直流电路进行分析 计算。
1.1 电路模型
1.1.1 电路 1、概念：
a、电流的通路
b、电路是为实现和完成人们的某种需求，由电源、导 线、开关、负载等电气设备或元器件组合起来，能使电流 流通的整体。 2、作用：(1)实现电能的传输、分配和转换；(2)其次 能实现信号的传递和处理。
(3)求图示电路的开口电压Uab
解：先把图1.8.5改画成图1.8.6，求电流I。
在回路1中，有 解得 6I＝12－6 I＝1A
根据基尔霍夫电压定律，在回路2中， 得 Uac＋Ucb－Uab＝0
即 解得 －2＋12－3×1－Uab＝0 Uab＝7 V
从上面的例子可看出，基尔霍夫电 压定律不但适用于闭合回路，对开口回 路同样适用，但需在开口处假设电压 （例中Uab ）。在列电压方程时，要注意 开口处电压方向。
P＝UI＞0，元件吸收功率
P＝UI＜0，元件发出功率
非关联参考方向：
P＝UI＞0，元件发出功率
P＝UI＜0，元件吸收功率
2、 试判断图1.4.4(a)、(b)中元件是发出功率还是吸收功率。 解： (a) P＝UI＞0，元件吸收功率 (b)P＝UI＝－10 W＜0，元件 发出功率。
1.5 电阻元件
电阻两端的电压与流过电阻的电流，根据欧姆定律得：
第1章 直流电路
1.1 电路模型
1.2 电路的基本物理量 1.3 电流、电压的参考方向 1.4 功率 1.5 电阻元件 1.6 电感元件、电容元件 1.7 电压源、电流源及其等效变换 1.8 基尔霍夫定律 1.9 支路电流法
1.1 电路模型
1.1.1 电路 1、概念：
a、电流的通路
b、电路是为实现和完成人们的某种需求，由电源、导 线、开关、负载等电气设备或元器件组合起来，能使电流 流通的整体。 2、作用：(1)实现电能的传输、分配和转换；(2)其次 能实现信号的传递和处理。
(3)求图示电路的开口电压Uab
解：先把图1.8.5改画成图1.8.6，求电流I。
在回路1中，有 解得 6I＝12－6 I＝1A
根据基尔霍夫电压定律，在回路2中， 得 Uac＋Ucb－Uab＝0
即 解得 －2＋12－3×1－Uab＝0 Uab＝7 V
从上面的例子可看出，基尔霍夫电 压定律不但适用于闭合回路，对开口回 路同样适用，但需在开口处假设电压 （例中Uab ）。在列电压方程时，要注意 开口处电压方向。
P＝UI＞0，元件吸收功率
P＝UI＜0，元件发出功率
非关联参考方向：
P＝UI＞0，元件发出功率
P＝UI＜0，元件吸收功率
2、 试判断图1.4.4(a)、(b)中元件是发出功率还是吸收功率。 解： (a) P＝UI＞0，元件吸收功率 (b)P＝UI＝－10 W＜0，元件 发出功率。
1.5 电阻元件
电阻两端的电压与流过电阻的电流，根据欧姆定律得：
第1章 直流电路
1.1 电路模型
1.2 电路的基本物理量 1.3 电流、电压的参考方向 1.4 功率 1.5 电阻元件 1.6 电感元件、电容元件 1.7 电压源、电流源及其等效变换 1.8 基尔霍夫定律 1.9 支路电流法
电子课件-《电工与电子技术基础(第三版)》-A06-3734 第一章 直流电路
2. 电流的大小
电流的大小是指单位时间内通过导体横截面的电量，即
如果在 1 秒（s）内通过导体横截面的电量为 1 库仑（C），则导体中的电 流就是 1 安培（A）。常用的电流单位还有毫安（mA）、微安（μA）等，不 同单位间的换算关系如下。
第一章 直流电路
直流电流的测量 a）测量电路图 b）测量电路接线图
第一章 直流电路
2. 电位
如果在电路中选定一个参考点（即零电位点），则电路中某一点与参考点 之间的电压即为该点的电位，电位的单位也是伏特（V）。电路中任意两点之 间的电压就等于这两点之间的电位差，即 Uab = Ua-Ub，故电压又称电位差。
第一章 直流电路 3. 电动势
电源移动正电荷的能力用电动势表示，符号为 E，单位为伏特（V）。 电源电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。电动势的方 向规定为在电源内部由负极指向正极，如图所示。
§1—1 §1—2 §1—3
电路及基本物理量 电阻与电导 欧姆定律
§1—4 §1—5 §1—6 §1—7
电功与电功率 电阻的串联、并联和混联 基尔霍夫定律 戴维南定理
§1—1 电路及基本物理量
第一章 直流电路
一、电路的组成、作用及状态
1. 电路的组成
由灯泡、连接导线、电池和开关组成的，将电池电能传输给灯泡使其发光 的导电回路被称为电路，在电路中电荷的定向运动形成电流，如图所示。
§1—3 欧姆定律
第一章 直流电路
一、部分电路欧姆定律
只含有负载而不包含电源的一段电路称为部分电路，如图 a 虚线框部分所 示。
部分电路 a）电压与电流参考方向相同 b）电压与电流参考方向相反
第一章 直流电路
部分电路欧姆定律的内容是：流过导体中的电流与导体两端的电压成正比， 与导体的电阻成反比。表达式为
电流的大小是指单位时间内通过导体横截面的电量，即
如果在 1 秒（s）内通过导体横截面的电量为 1 库仑（C），则导体中的电 流就是 1 安培（A）。常用的电流单位还有毫安（mA）、微安（μA）等，不 同单位间的换算关系如下。
第一章 直流电路
直流电流的测量 a）测量电路图 b）测量电路接线图
第一章 直流电路
2. 电位
如果在电路中选定一个参考点（即零电位点），则电路中某一点与参考点 之间的电压即为该点的电位，电位的单位也是伏特（V）。电路中任意两点之 间的电压就等于这两点之间的电位差，即 Uab = Ua-Ub，故电压又称电位差。
第一章 直流电路 3. 电动势
电源移动正电荷的能力用电动势表示，符号为 E，单位为伏特（V）。 电源电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。电动势的方 向规定为在电源内部由负极指向正极，如图所示。
§1—1 §1—2 §1—3
电路及基本物理量 电阻与电导 欧姆定律
§1—4 §1—5 §1—6 §1—7
电功与电功率 电阻的串联、并联和混联 基尔霍夫定律 戴维南定理
§1—1 电路及基本物理量
第一章 直流电路
一、电路的组成、作用及状态
1. 电路的组成
由灯泡、连接导线、电池和开关组成的，将电池电能传输给灯泡使其发光 的导电回路被称为电路，在电路中电荷的定向运动形成电流，如图所示。
§1—3 欧姆定律
第一章 直流电路
一、部分电路欧姆定律
只含有负载而不包含电源的一段电路称为部分电路，如图 a 虚线框部分所 示。
部分电路 a）电压与电流参考方向相同 b）电压与电流参考方向相反
第一章 直流电路
部分电路欧姆定律的内容是：流过导体中的电流与导体两端的电压成正比， 与导体的电阻成反比。表达式为
电工电子技术 第一章 直流电路
U U I Rs
电源电动势 = 外电路的等效电阻 × 电流 即
U I (R Rs )
1.4 电阻串并联
1.4.1 电阻串联
把n个电阻一个接一个地串接起来，就成为串联电路。
U1
U2
R1
U
R2 I
...
Un
Rn
计算公式： R R1 R2 Rn
若 R1 R2 的阻Rn值相等则:
U R IR
U U s IRs
Ps U s I
P UI
P I 2 R
P Ps P
1.5.2 开路状态
将开关K打开，这时电路为开路状态。
1.5.3 短路状态
此时，外电路的电阻可视为零，又由于电源内阻 很Rs 小，根据欧姆定律，可知电路中的电流 为I很大。
1.5.4 电气设备的额定值
0 i2 R2 i3 R3 i6 R6
（4）将六个独立方程联立求解，得各支路电流的值。 联立①结果为：
0 i1 i2 i6
①
0 i2 i3 i4
②
0 i3 i5 i6
③
10 i1 2i2 4i4
④
12 3i3 4i4 5i5
⑤
0 2i2 3i3 6i6
⑥
1.8电压源、电流源及其等效变换
在电路中，各种电气设备和电路元件都有额定值， 只有按额定值使用，即额定工作状态，电气设备和电 路元件的运行才能安全可靠，经常合理，使用寿命才 会长，如下图为三相异步电动机铭牌。
1.6 基尔霍夫定律
遇到一些复杂的电路问题，如下图中的电桥电路时， 运用基本的串并联方法解决起来就非常困难了。
R1
R2
R3
如
i1
i3
i2
i1 i2 i3
电源电动势 = 外电路的等效电阻 × 电流 即
U I (R Rs )
1.4 电阻串并联
1.4.1 电阻串联
把n个电阻一个接一个地串接起来，就成为串联电路。
U1
U2
R1
U
R2 I
...
Un
Rn
计算公式： R R1 R2 Rn
若 R1 R2 的阻Rn值相等则:
U R IR
U U s IRs
Ps U s I
P UI
P I 2 R
P Ps P
1.5.2 开路状态
将开关K打开，这时电路为开路状态。
1.5.3 短路状态
此时，外电路的电阻可视为零，又由于电源内阻 很Rs 小，根据欧姆定律，可知电路中的电流 为I很大。
1.5.4 电气设备的额定值
0 i2 R2 i3 R3 i6 R6
（4）将六个独立方程联立求解，得各支路电流的值。 联立①结果为：
0 i1 i2 i6
①
0 i2 i3 i4
②
0 i3 i5 i6
③
10 i1 2i2 4i4
④
12 3i3 4i4 5i5
⑤
0 2i2 3i3 6i6
⑥
1.8电压源、电流源及其等效变换
在电路中，各种电气设备和电路元件都有额定值， 只有按额定值使用，即额定工作状态，电气设备和电 路元件的运行才能安全可靠，经常合理，使用寿命才 会长，如下图为三相异步电动机铭牌。
1.6 基尔霍夫定律
遇到一些复杂的电路问题，如下图中的电桥电路时， 运用基本的串并联方法解决起来就非常困难了。
R1
R2
R3
如
i1
i3
i2
i1 i2 i3
第1章 直流电路
'
U R总
10 64
10V
6
5A
I
4
1( A)
电流源 单独作用
R总 I
''
R 1R 2 R1 R 2 U
6 4 64
2.4()
5 2.4 4
R4
（A） 保留！ 3 内阻
I I I 1 3 4( A)
' ''
10V
6
I
'
6
P UI
P 0吸收功率 P 0发出功率。
+ U –
I
R
练习：P21，1-8
直流电流：大小和方向不随时间变化而变化的电流。 直流电压：大小和方向不随时间变化而变化的电压。
U、I o
＋
i u R
欧姆定律
t
u iR
在直流电路中因 流无变化，故相当 于短路！
p u i i R U
3
i5
i1 i2 i3 i4 i5 0
i1 i2 i3 0 i3 i2 i1 1 2 1( A)
练习：P21，1-7
KVL：在任一瞬间，沿任一回路绕行方向，回路中各段电压的代数和 恒等于零。 【规定顺时针方向为正】
u 0
KVL的实质反映了电路遵从能量守恒定律； KVL是对回路中的支路电压加的约束，与回路各支路上接的是什么元件无关，与 电路是线性还是非线性无关； KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关。
特点：电流及电源 的功率由外电 路确定，输出 电压不随外电 路变化。 特点：电源的端电 压及电源的功 率由外电路确 定， 输出电流 不随外电路变 化。
U R总
10 64
10V
6
5A
I
4
1( A)
电流源 单独作用
R总 I
''
R 1R 2 R1 R 2 U
6 4 64
2.4()
5 2.4 4
R4
（A） 保留！ 3 内阻
I I I 1 3 4( A)
' ''
10V
6
I
'
6
P UI
P 0吸收功率 P 0发出功率。
+ U –
I
R
练习：P21，1-8
直流电流：大小和方向不随时间变化而变化的电流。 直流电压：大小和方向不随时间变化而变化的电压。
U、I o
＋
i u R
欧姆定律
t
u iR
在直流电路中因 流无变化，故相当 于短路！
p u i i R U
3
i5
i1 i2 i3 i4 i5 0
i1 i2 i3 0 i3 i2 i1 1 2 1( A)
练习：P21，1-7
KVL：在任一瞬间，沿任一回路绕行方向，回路中各段电压的代数和 恒等于零。 【规定顺时针方向为正】
u 0
KVL的实质反映了电路遵从能量守恒定律； KVL是对回路中的支路电压加的约束，与回路各支路上接的是什么元件无关，与 电路是线性还是非线性无关； KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关。
特点：电流及电源 的功率由外电 路确定，输出 电压不随外电 路变化。 特点：电源的端电 压及电源的功 率由外电路确 定， 输出电流 不随外电路变 化。
直流电路 1
想一想： 想一想： 你能说出构成电路的三个部分吗？ 每个部分的作用是什么？ 你能画出手电筒的电路图吗？
任务二 学习电路的基本物理量
1．电流及其参考方向 2．电压 3．电位 4．电动势 5．电功率
1．电流及其参考方向
电流（电流强度）——单位时间（t）内通过导 体横截面的电荷[量]（q） i=dq/dt
四、实验原理
五、实验内容
1. 交流电压的测量 2. 电阻测量 3. 直流电压及电流的测量 （1）测定线性电阻器的伏安特性 （2）测定非线性元件白炽灯的伏安特性 （3）测定半导体二极管的伏安特性
六、注意事项
（1）不可带电测电阻。 （2）在测量不同的电量时，应首先估算电压和电 流值，以选择合适的仪表量程。且应注意仪表的极 性不能接错，切不可用“mA”挡或“ ”挡测量电压； 每次测量完毕，将转换开关放在空挡或交流电压挡 最大量程。 （3）测量二极管的正向特性时，稳压电源输出应 由小到大逐步增加，时刻注意电流表读数不能超过 所选二极管的最大电流。测量二极管的反向特性时， 所加反向电压不能超过所选二极管的最大反向工作 电压。
直流电路中，电阻元件在时间 t 内消耗的电能 为W=UQ=UIt=I 2Rt=U 2t/R 电功率为P= W /t =U I =I 2R=U 2/ R 电阻元件电功率始终为正（P≥0），因此为消 耗元件。 额定值：正常工作规定的数值—UN 、IN 、 PN
〖例1.1〗 额定值为220V、100W的电灯，试求其电流 〗 和灯丝电阻。若每天用4小时，每月（30天）用电多少？ R = U2 / P =2202/ 100=484 W = Pt = 0.1×（4×30）=1.2 kW·h
电工电子技术基础
第1章路的分析
项目一 电路的认识
第1章直流电路
恒压源与恒流源特性比较
恒压源 恒流源 I Uab = U （常数） Is a Uab b
不 变 量
I + _ U
a
Uab b
I = Is （常数）
Uab的大小、方向均为恒定，
外电路负载对 Uab 无影响。
I 的大小、方向均为恒定， 外电路负载对 I 无影响。 端电压Uab 可变 ----Uab 的大小、方向 均由外电路决定
实际 若 I = 5A， 则实际电流从 a 流向 b； 实际
若 I = –5A， 则实际电流从 b 流向 a 。
+ U –
a R
若 U = 5V，
则电压的实际方向从 a 指向 b；(箭标) 若 U= –5V，则电压的实际方向从 b 指向 a 。
注意
如果不特别指出，书中电路图上所标明的电流和电 压方向都为参考方向。在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负之分。
变 化 量
输出电流 I 可变 ----I 的大小、方向均 由外电路决定
三、伏安特性曲线
实际电压源
+ R0
I
实际电流源
I
+
E
Байду номын сангаас
U
-
Is
+
R0
U
-
Ｉ＝ＩS－Ｕ／Ｒ０ I IS
Ｕ＝Ｅ－ＩＲ０ U E
0
I
0
U
四、实际电压源与电流源的等效变换
I + E – R0 电压源 + U – I U + R0 U –
1.5 理想元件（电路模型）
为了便于对实际电路进行分析和数学描述，需将 实际电路元件用能够代表其主要电磁特性的理想元件 (ideal element)或它们的组合来表示，从而构成与实 际电路相对应的电路模型。 反映具有单一电磁性质的实际器件的模型称为理 想元件，包括理想的无源元件（电阻、电感、电 容）、有源元件（电源元件）等。
1-直流电路讲解
i
a
b
+ u －
i
a
b
－ u +
(a) 关联方向
(b) 非关联方向
如果采用关联方向，在标示时标出一种即
可。如果采用非关联方向，则必须全部标示。
电位的计算
4A
6A
c
a
d
20Ω
5Ω
+
+
140V 6Ω
90V
－
10A －
b
4A
6A
c
a
d
20Ω
5Ω
+
+
140V 6Ω
90V
－
10A －
b
选b点为参考点
C称为电容元件的电容，单位是法拉（F）。
存储能量：
WC
1 2
Cu 2
4．理想电压源
（1）伏安关系
u=uS 端电压为us，与流过电 压源的电流无关，由电 源本身确定，电流任意 ，由外电路确定。
（2）特性曲线与符号
u 3;－
Us +－
5．理想电流源
（1）伏安关系 i=iS
流过电流为is，与电源 两端电压无关，由电 源本身确定，电压任 意，由外电路确定。
电压的实际方向规定由电位高处指向电位低处。 与电流方向的处理方法类似， 可任选一方向为电压的参考方向
a
ba
b
+ u1 －
－ u2 +
例： 当ua =3V
ub = 2V时
u1 =1V
u2 =－1V
最后求得的u为正值，说明电压的实际方向
与参考方向一致，否则说明两者相反。
对一个元件，电流参考方向和电压参考 方向可以相互独立地任意确定，但为了方便 起见，常常将其取为一致，称关联方向；如 不一致，称非关联方向。
第1章直流电路-1.5电路定理
I
I
R 2 L
2 RL Ri
50%
— The End —
如果只需求解复杂电路中某一支路中的电流或电压，用戴维宁定理比较方便。 方法是：将待求支路从电路中取出，剩余部分成为有源二端网络。一个线性有 源二端网络可简化为一个等效电压源。求解时一般分为四步进行：将原电路用 戴维宁等效电路代替；求开路电压；求等效电阻；最后计算所求支路的电流或 电压。
1.5电路定理
②US2单独作用时，令US1＝0（相当于短路）， 见图（c）。则
③US1与US2共同作用时
结论与用支路电流法求解时完全相同。
1.5电路定理
叠加定理
戴维南定理
叠加定理：在有多个电源共同作用的线性电路中，在任一支路中所产生的电流或 电压，等于各个电源分别单独作用时，在该支路中所产生的电流或电压的代数和。
第1章 直流电路
1.5 电路定理
1 叠加定理 2 戴维南定理
CONTENTS
目
录
1
1 叠加定理
I＝—U—S1−—U—S2 ＝——U—S1 — − ——US—2 —＝I'–I"
R1+R2
R1+R2
R1+R2
其中 I'＝—U—S1—， I"=−—U—S2— 。
R1+R2
1.5电路定理
叠加定理
戴维南定理
定理的内容
戴维宁定理：将有源二端线性网络等效为电压源模型的方法。
AI
AI
有源 + 二端 U RL 网络 –
R0
+
+U
RL
US _ –
B
等效电源
实验1直流电路实验
实验1直流电路实验
目 录
• 实验目的与原理 • 实验器材与搭建 • 数据测量与记录 • 数据分析与讨论 • 结论总结与拓展应用
01 实验目的与原理
实验目的
01
掌握直流电路的基本概念和基本定律
02
学会使用直流电源、电阻、电流表和电压表 等实验仪器
03
通过实验验证基尔霍夫定律和欧姆定律
04
培养实验操作能力和分析解决问题的能力
在实验操作过程中，如连接电路、调节仪器等步骤中可能产生的 误差。
环境因素
温度、湿度等环境因素的变化也可能对实验结果产生影响。
实验结果讨论
01
实验结果与理论预测相符，验证了欧姆定律在直流电路中的适 用性。
02
通过误差分析，可以发现实验中存在的不足之处，为后续实验
的改进提供参考。
本实验对于理解和掌握直流电路的基本概念和原理具有重要意
电源内阻影响
通过测量不同负载下的输出电压和电流，计算得出了电源的内阻，并分析了内阻对电路性 能的影响。
拓展应用方向探讨
01
复杂电路分析
将实验中所学的直流电路知识应用于更复杂的电路分析中，如包含多个
电源和电阻的电路、含有电容和电感的交流电路等。
02
电子设备设计与维护
理解直流电路的基本原理和特性对于电子设备的设计和维护至关重要，
直流电路基本原理
电流、电压和电阻的关系
电源的电动势和内阻
欧姆定律指出，在一段电路中，电流 与电压成正比，与电阻成反比，即 I=U/R
直流电源提供电能，其电动势表示电源 将其他形式的能转化为电能的能力，内 阻表示电源内部对电流的阻碍作用
基尔霍夫定律
包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基 尔霍夫电压定律（KVL），是分析复 杂直流电路的基本工具
目 录
• 实验目的与原理 • 实验器材与搭建 • 数据测量与记录 • 数据分析与讨论 • 结论总结与拓展应用
01 实验目的与原理
实验目的
01
掌握直流电路的基本概念和基本定律
02
学会使用直流电源、电阻、电流表和电压表 等实验仪器
03
通过实验验证基尔霍夫定律和欧姆定律
04
培养实验操作能力和分析解决问题的能力
在实验操作过程中，如连接电路、调节仪器等步骤中可能产生的 误差。
环境因素
温度、湿度等环境因素的变化也可能对实验结果产生影响。
实验结果讨论
01
实验结果与理论预测相符，验证了欧姆定律在直流电路中的适 用性。
02
通过误差分析，可以发现实验中存在的不足之处，为后续实验
的改进提供参考。
本实验对于理解和掌握直流电路的基本概念和原理具有重要意
电源内阻影响
通过测量不同负载下的输出电压和电流，计算得出了电源的内阻，并分析了内阻对电路性 能的影响。
拓展应用方向探讨
01
复杂电路分析
将实验中所学的直流电路知识应用于更复杂的电路分析中，如包含多个
电源和电阻的电路、含有电容和电感的交流电路等。
02
电子设备设计与维护
理解直流电路的基本原理和特性对于电子设备的设计和维护至关重要，
直流电路基本原理
电流、电压和电阻的关系
电源的电动势和内阻
欧姆定律指出，在一段电路中，电流 与电压成正比，与电阻成反比，即 I=U/R
直流电源提供电能，其电动势表示电源 将其他形式的能转化为电能的能力，内 阻表示电源内部对电流的阻碍作用
基尔霍夫定律
包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基 尔霍夫电压定律（KVL），是分析复 杂直流电路的基本工具
中南大学电工学第1章直流电路01.ppt
注：理想电容不消耗量，只存储电场能
23
第1章 直流电路
3、电感元件
电路符号
实际电感元件
原理:用导线绕成的线圈, 通以变化电流，将在线圈两端产生感应电压。
• 伏安特性(VAR):
u L di dt
单位：亨(利)(H) 1mH 103 H
• 微分关系:
i(t)
i(t0 )
1 L
t
u( )d
t0
“记忆”元件
电容器由中间隔以绝缘介质的两块金属极板组成
C
+q
-q
iu
• 伏安特性（VAR):
i C du dt
单位：法拉(F) 1F 106 F,
1pF 10 12 F
• 微分关系:
u(t
)
u
(t0
)
1 C
t
i( )d
t0
“记忆”元件
{ • 功率:关联参考方向下 P ui Cu du dt
>0 吸收能量 <0 发出能量
已设定。已知：I1=2A, I2=-1A, I3=-1A, U1=7V, U2=3V,
U3=4V, U4=8V, U5=4V, 求各元件消耗或向外发出的功率。
解：元件4：为关联参考方向
U2 _ +2
U4 _ +4
P4=U4I3=8×(－1)=－8w, 发出功率,电源
元件5：为非关联参考方向
I1 +
U1 1 _
• 功率:关联参考方向下
{ P ui Li di dt
>0 吸收 <0 发出
注：理想电感不消耗量，只存储磁场能
24
第1章 直流电路
1.4.2 理想有源元件
第一章 电工学
B
电场力把单位正电荷从A移到B所做的功(UAB )，与外 力克服电场力把相同的单位正电荷从B经电源内部移向 A所做的功(eBA )是相同的，所以UAB= eBA。
第1章 直流电路
5、电功率：单位时间内电场力所做的功。
p dw dt
p dw dt
,
u
dw dq
,
i
dq dt
dw dq dq dt
结论：电路中任意两点间的电压等于该两点间 的电位之差。
第1章 直流电路
例1.2 a
已知 Uab=1.5 V，Ubc=1.5 V。求 Ua；Ub；Uc；Uac
(1) 以a点为参考点，Ua=0
Uab= Ua–Ub
1.5 V
Ub = Ua –Uab= –1.5 V
Ubc= Ub–Uc Uc = Ub –Ubc= –1.5–1.5= –3 V Uac= Ua–Uc = 0 –(–3)=3 V (2) 以b点为参考点，Ub=0
1.1 电路的作用和组成
电路——电流流通的路径。
电源 ＋ US －
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第1章 直流电路
电路的作用
3
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第1章 直流电路
电路的组成
电源： 将非电形态的能量转 化为电能的供电设备。
负载： 将电能转化为非电 形态的能量的用电 设备。
连结导线：沟通电路、输送 电能。
兆
千
厘
毫
10–3
纳
皮
…
109 106
103 10–2
10–6 10–9
10–12 …
第1章 直流电路
《电工与电子技术基础》第一章 直流电路
14
1—2 电路的基本物理量
1．电流的方向和大小 其中，电流大小和方向都不随
时间而变化的电流，称为稳恒直流 电（见图a）；电流大小随时间而呈 周期性变化，但方向不变的电流， 称为脉动直流电（见图b）。若电流 的大小和方向都随时间而变化，则 称其为交变电流，简称交流，用符 号AC表示（见图c）。
15
直流和交流 a）稳恒直流电 b）脉动直流电c）交流电
1—2 电路的基本物理量
2．电流的测量 （1）对交流电流、直流电流
应分别使用交流电流表（或万用表 交流电流挡）、直流电流表（或万 用表直流电流挡）测量。常用直流 电流表如图所示。
常用直流电流表 a)指针式直流电流表 b) 数字式直流电流表
16
1—2 电路的基本物理量
5
1-一例最简单的电路图 2-汽车单线制电路
1—1 电路的基本概念
二、电路图
1．电路原理图 电路原理图简称原理图，它主
要反映电路中各元器件之间的连接 关系，并不考虑各元器件的实际大 小和相互之间的位置关系。例如， 上图1和图2所示电路的原理图如图 所示。
6
上图1和图2所示电路的原理图
1—1 电路的基本概念
2．电流的测量 （2）电流表或万用表必须串
接到被测量的电路中。测量电路如 图所示。
17
直流电流测量电路
1—2 电路的基本物理量
二、电压、电位和电动势
1．电压 电路中有电流流动是电场力做功的结果。电场力将单位正电荷从a
点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。电压的单 位为伏特，简称伏（V）。
应分别采用交流电压表（或万用表 交流电压挡）、直流电压表（或万 用表直流电压挡）测量。常用直流 电压表如图所示。
1—2 电路的基本物理量
1．电流的方向和大小 其中，电流大小和方向都不随
时间而变化的电流，称为稳恒直流 电（见图a）；电流大小随时间而呈 周期性变化，但方向不变的电流， 称为脉动直流电（见图b）。若电流 的大小和方向都随时间而变化，则 称其为交变电流，简称交流，用符 号AC表示（见图c）。
15
直流和交流 a）稳恒直流电 b）脉动直流电c）交流电
1—2 电路的基本物理量
2．电流的测量 （1）对交流电流、直流电流
应分别使用交流电流表（或万用表 交流电流挡）、直流电流表（或万 用表直流电流挡）测量。常用直流 电流表如图所示。
常用直流电流表 a)指针式直流电流表 b) 数字式直流电流表
16
1—2 电路的基本物理量
5
1-一例最简单的电路图 2-汽车单线制电路
1—1 电路的基本概念
二、电路图
1．电路原理图 电路原理图简称原理图，它主
要反映电路中各元器件之间的连接 关系，并不考虑各元器件的实际大 小和相互之间的位置关系。例如， 上图1和图2所示电路的原理图如图 所示。
6
上图1和图2所示电路的原理图
1—1 电路的基本概念
2．电流的测量 （2）电流表或万用表必须串
接到被测量的电路中。测量电路如 图所示。
17
直流电流测量电路
1—2 电路的基本物理量
二、电压、电位和电动势
1．电压 电路中有电流流动是电场力做功的结果。电场力将单位正电荷从a
点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。电压的单 位为伏特，简称伏（V）。
应分别采用交流电压表（或万用表 交流电压挡）、直流电压表（或万 用表直流电压挡）测量。常用直流 电压表如图所示。
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5、一只220V40W的灯泡正常发光时它的灯丝电阻是欧姆。当它接在110V的电路上时，若不考虑温度对电阻的影响，它的实际功率是W。
6、滑线电桥如上图，滑片所在位置灵敏电流计的读数为时，称为电桥平衡状态。若这时测得L1=40cm，L2=60cm，R=10欧姆，则Rx=。
7、如图所示，已知R1、R2、R3、R4分别是1、2、3、4欧姆，则RAB、RAC、RAD、RBC、RBD、RCD的等效电阻分别是、、、、、欧姆。
第7题图 计算题第1题图
8、有两只电容器C1和C2，其中电容量C1>C2,如果加在两只电容上的电压相等，则电容量为的电容器所带的电荷量多；如果两只电容器带的电荷量相等，则电容量为的电压高。
9、描述磁场的四个主要物理量分别是、、、；它们的文字符号分别是、、、；它们的国际单位分别是、、、。
二、分析计算题：（70分）
5、已知电源电动势E=4V，内阻不计，外电路电阻R1=3欧姆，R2=1欧姆，电容C1=2微法，C2=1微法。求：（1）R1两端的电压；（2）电容C1、C2所带的电荷量及两端的电压。
6、有一根金属导线，长为0.6m，质量为0.01kg，用两根柔软的细线悬挂在磁感应强度为0.4T的均匀磁场中，问金属导线中的电流为多大，流向（在图中标出）如何时才能抵消悬线的拉力？
1、如图所示，已知电源电动势E=30伏特，内电阻不计，R1=240欧姆、R2= R5= 600欧姆、R3=R4=200欧姆。求通过电阻R1、R2、R3的电流分别是多少？
2、已知电源电动势E1=6V，E2=1V，电压内阻不计，电阻R1=1欧姆、R2=2欧姆、R3=欧姆，试用支路电流法计算各支路上的电流。
电大、工校2001-2002学年第二学期期终考试试卷
科目：《电工基础》；适用班级：2003；出卷人：
考试形式：闭卷；考试时间：120分钟
班级姓名学号得分
一、填空题：（30分，每小格0.5分）
1、填写下表：
量的名称
符号
单位名称
单位符号
量的名称
符号
单位名称
单位符号
电流
电位
电荷量
电动势
电阻
电能
电压
电功率
2、用万用表可测量电流、电压和电阻。测量电流时应把万用表在被测电路里；测量电压时应把万用表和被测部分，测量电阻前或每次更换倍率挡时都应调节
，并且应将被测电路中的电源。
3、下图所示，已知R1=2欧姆，R2=3欧姆，电源电动势E=6伏特，内阻r=1欧姆，如果有I=0.5安培的电流从A点流进该部分电路，从D点流出，则UBC=、UAD=；如果有I=0.5安培的电流从D点流进该部分电路，从A点流出，则UBC=、UAD=。
第量是6库仑，则通过该导线的电流是A，合mA，合uA。
3、已知电源电动势E1=8V，E2=12V，电源内阻不计，电阻R1=4欧姆、R2=1欧姆、R3=3欧姆，试用叠加原理求通过各电阻的电流。
4、已知电源电动势E1=10V，E2=4V，电源内阻不计，电阻R1= R2=R6=2欧姆、R3=1欧姆、R4=10欧姆、R5=8欧姆，试用戴维宁定理求通过电阻R3的电流。
6、滑线电桥如上图，滑片所在位置灵敏电流计的读数为时，称为电桥平衡状态。若这时测得L1=40cm，L2=60cm，R=10欧姆，则Rx=。
7、如图所示，已知R1、R2、R3、R4分别是1、2、3、4欧姆，则RAB、RAC、RAD、RBC、RBD、RCD的等效电阻分别是、、、、、欧姆。
第7题图 计算题第1题图
8、有两只电容器C1和C2，其中电容量C1>C2,如果加在两只电容上的电压相等，则电容量为的电容器所带的电荷量多；如果两只电容器带的电荷量相等，则电容量为的电压高。
9、描述磁场的四个主要物理量分别是、、、；它们的文字符号分别是、、、；它们的国际单位分别是、、、。
二、分析计算题：（70分）
5、已知电源电动势E=4V，内阻不计，外电路电阻R1=3欧姆，R2=1欧姆，电容C1=2微法，C2=1微法。求：（1）R1两端的电压；（2）电容C1、C2所带的电荷量及两端的电压。
6、有一根金属导线，长为0.6m，质量为0.01kg，用两根柔软的细线悬挂在磁感应强度为0.4T的均匀磁场中，问金属导线中的电流为多大，流向（在图中标出）如何时才能抵消悬线的拉力？
1、如图所示，已知电源电动势E=30伏特，内电阻不计，R1=240欧姆、R2= R5= 600欧姆、R3=R4=200欧姆。求通过电阻R1、R2、R3的电流分别是多少？
2、已知电源电动势E1=6V，E2=1V，电压内阻不计，电阻R1=1欧姆、R2=2欧姆、R3=欧姆，试用支路电流法计算各支路上的电流。
电大、工校2001-2002学年第二学期期终考试试卷
科目：《电工基础》；适用班级：2003；出卷人：
考试形式：闭卷；考试时间：120分钟
班级姓名学号得分
一、填空题：（30分，每小格0.5分）
1、填写下表：
量的名称
符号
单位名称
单位符号
量的名称
符号
单位名称
单位符号
电流
电位
电荷量
电动势
电阻
电能
电压
电功率
2、用万用表可测量电流、电压和电阻。测量电流时应把万用表在被测电路里；测量电压时应把万用表和被测部分，测量电阻前或每次更换倍率挡时都应调节
，并且应将被测电路中的电源。
3、下图所示，已知R1=2欧姆，R2=3欧姆，电源电动势E=6伏特，内阻r=1欧姆，如果有I=0.5安培的电流从A点流进该部分电路，从D点流出，则UBC=、UAD=；如果有I=0.5安培的电流从D点流进该部分电路，从A点流出，则UBC=、UAD=。
第量是6库仑，则通过该导线的电流是A，合mA，合uA。
3、已知电源电动势E1=8V，E2=12V，电源内阻不计，电阻R1=4欧姆、R2=1欧姆、R3=3欧姆，试用叠加原理求通过各电阻的电流。
4、已知电源电动势E1=10V，E2=4V，电源内阻不计，电阻R1= R2=R6=2欧姆、R3=1欧姆、R4=10欧姆、R5=8欧姆，试用戴维宁定理求通过电阻R3的电流。