电工电子技术基础1-1-电路模型

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1.1.2 电路模型
在进行电路的分析和计算中，如果要考虑一个器件所有的电磁性质，则将是十分困难的。为此，对于组成实际电路的各种器件，我们忽略其次要因素，只抓住其主要电磁特性，把工程实际中的各种设备和电路元件用有限的几个理想化的电路元件来表示。例如，白炽灯可用只具有消耗电能的性质，而没有电场和磁场特性的理想电阻元件来近似表征。
电路吸收（或消耗）的功率等于单位时间内电路吸收（或消耗）
的能量。由此可定义 p dW ui dt
在直流电路中，电流、电压均为恒定量, 故
（1-5）
P＝UI
（1-6）
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1.2电路的基本物理量
式（1-5）和式（1-6）中，电流和电压为关联参考方向，计算的功率为电路吸收（或消耗）的功率。当某段电路上电流和电压为非关联参考方向时，这段电路吸收（或消耗）的功率为
符号I表示。另一类为交流电流，其大小和方向均随时间而变化，其强度用符号i表示，常简写作ac或AC。
对于直流电流，单位时间内通过导体横截面的电荷量是恒定不变的，其电流强度为：
I Q t
（1-1）
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1.2电路的基本物理量
对于交流电流，若假设在一很小的时间间隔dt内，通过导体
横截面的电荷量为dq，则该瞬间电流强度为
向称为电流的参考方向。电流的参考方向可以任意假设，但电

电工电子技术基础第一章

动画
三、电能和电功率
电功——电流所做的功，简称电功（即电
能），用字母W表示，单位是焦耳( J )
W Uq UIt
U W UIt I Rt t R
2 2
电功率——电流在单位时间内所做的功，
用字母P表示，单位为瓦特（W）。
W P UI t
2 W U 纯电阻电路中： P UI I 2 R t R
实际电路
电路图
二、电流 1．电流的形成电荷的定向移动形成电流，移动的电荷又称载流子。
动画
2．电流的方向习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向，因此电流的方向实际上与电子移动的方向相反。
在分析和计算较为复杂的直流电路时，经常会遇到某一电流的实际方向难以确定的问题，这时可先任意假定电流的参考方向，沿着导线方向任意假设，用带箭头的实线表示，然后根据电流的参考方向列方程求解。如果计算结果I > 0，表明电流的实际方向与参考方向相同；如果计算结果I < 0，表明电流的实际方向与参考方向相反。
视频：万用表电压档的使用
（4）合理选择电压表的量程，其方法和电流表相同。
2、电流的测量（1）对交、直流电流应分别采用交流电流表和直流电流表测量。（2）电流表必须串联在被测电路里。（3）直流电流表表壳接线柱上标明的“+”“－” 记号，应和被测两点的电位相一致，即“+”端接高电位，“－”端接低电位，不能接错，否则指针要反转，并会损坏电流表。

电工技术(西电第二版)第1章电路的基本概念与基本定律

第 1 章电路的基本概念与基本定律
电压有时还用千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV）等单位。它们的换算关系为
1 kV=103 V 1 mV=10－3 V 1 μV=10－6 V
第 1 章电路的基本概念与基本定律
直流电路中，式（1-3）应写为
U AB
W AB Q
(1-4)
电路中两点之间的电压也称为两点之间的电位差，即 UAB=VA－VB
第 1 章电路的基本概念与基本定律
图1-2 电路模型
第 1 章电路的基本概念与基本定律
1.2
1.2.1 电流
1. 在电场作用下，带电粒子的定向移动形成了电流。电流的大小用电流强度来描述，数值等于单位时间内通过导体某一横截面的电荷量。设在dt时间内通过导体某一横截面的电荷量为dq，则通过该截面的电流强度为
第 1 章电路的基本概念与基本定律
信号电路在电子技术、电子计算机和非电量电测中广泛应用，其主要目的是实现信号（例如语言、音乐、文字、图像、温度、压力等）的传递、存储和处理。电视机就是通过有线或无线的方式接收电视信号，然后进行转换处理并输出图像和声音的。在这类电路中，虽然也有能量的传输和转换问题，但最主要的是信号传递的质量，一般要求传输的过程中信号不能失真，应尽可能准确、快速。
第 1 章电路的基本概念与基本定律

《电工技术基础》电子教案第1章电路模型与电路定律

(b) 非关联方向
如果采用关联方向，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。如果采用非关联方向，则必须全部标示。
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电动势是衡量外力即非静电力做功能力的物理量。的物理量。外力克服电场力把单位正电荷从电源的负极搬运到正极所做的功，称为电源电源的负极搬运到正极所做的功，称为电源的电动势。的电动势。
dW e= dq
电动势的实际方向与电压实际方向相反，电动势的实际方向与电压实际方向相反，规定为由负极指向正极。规定为由负极指向正极。
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1.1.4 电功率
电场力在单位时间内所做的电功率，功称为电功率简称功率。功称为电功率，简称功率。功率与电流、电压的关系：功率与电流、电压的关系：关联方向时：关联方向时： p =ui 非关联方向时：非关联方向时： p =－ui －
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1.2 电路模型
1.2.1 电路模型的概念
为了便于对电路进行分析计算，为了便于对电路进行分析计算，常常将实际电路元件理想化，也称模型化，件理想化，也称模型化，即在一定条件下突出其主要的电磁性质，忽略次要的因素，电磁性质，忽略次要的因素，用一个足以表征其主要特性的理想元件近似表示。性的理想元件近似表示。由理想电路元件所组成的电路称为电路模型。常见的电路元件有电阻元件、，称为电路模型。常见的电路元件有电阻元件、电容元电感元件、电压源、电流源。件、电感元件、电压源、电流源。电路元件在电路中的作用或者说它的性质是用其端钮的电压、电流关系即伏安关系 VAR）来决定的。伏安关系（钮的电压、电流关系即伏安关系（VAR）来决定的。

电工电子技术基础1-4-课程小结

课程小结

1.电路模型

电路模型是实际电路结构及功能的抽象化表示，是各种理想化元件模型的组合。分析电路的关键是首先建立电路模型，然后再按照电路定律进行分析计算。

2.参考方向

参考方向是为了方便分析电路而入为选定方向。选择电流、电压的参考方向是电路分析中不可缺少的步骤。元件上或局部电路上电流、电压参考方向一致时称为关联参考方向。比如在电阻上，u i R =

（关联），u i R =-（非关联），p ui =（关联），p ui =-（非关联）。

3.电源与负载的判定

电源在电路中将其他形式的能量转换为电能，是发出功率的元件；负载在电路中将电能转换为其他形式的能量，是吸收功率的元件。电路元件在电路中究竟是电源还是负载一般有两种别方法：一种方法是根据元件上的电压和电流的实际方向来判别：当电压和电流的实际方向一致时，元件是负载，要吸收功率；反之，当两者的实际方向相反时，元件是电源，要发出功率。另一种方法是假定元件上电压和电流的参考方向一致，若其功率为正，说明元件是负载；若其功率为负，则元件是电源。

根据能量守恒定律，电路中各元件发出功率之和等于吸收功率之和。

4.理想电路元件

电阻R：当电阻元件上的u 和i 取关联参考方向时，u =R i ，功率20p ui i R ==≥，电阻是耗能元件。

电感L：当电感元件上的u 和i 取关联参考方向时，di

u L dt =，在直流电路中，

电感元件相当于短路。电感储能212W Li =，电感是储能元件。

电容C：当电容元件上的u 和i 取关联参考方向时，du i C

dt =，在直流电路中，电容元件相当于断路。电容储能21

电工与电子技术-第一章

2013-7-14 15
功率的计算
1. u、i取关联参考方向 + i p吸 = u i
例 U = 5V， I = - 1A
u
P吸= UI = 5× (-1) = -5 W p吸< 0 ，说明元件实际发出功率5W。
– 2. u、i取非关联参考方向 + u i
p吸 =－ u i 例 U = 5V， I = - 1A
中间环节
S
开关电源导线负载 R0
I
+
RL U
电源
+ _US
负载
–
手电筒的实体电路
2013-7-14
手电筒的电路模型
4
• 理想元件在一定条件下忽略实际元器件的次要物理性质，用反映其主要特征的“模型”来替代，这种“模型”称之为理想元件。 • 电路模型由理想元件构成的电路，就称为实际电路的“电路模型”。
• 电位在电路中任选一点为参考点，电路中某点到参考
点的电压称该点（相对于参考点）的电位。用φ表示，单位也是伏特（V）。若选o点为参考点，则o=0。而a 点电位可表示为a=Uao，b点电位可表示为b=Ubo，则
Uab=ab
2013-7-14 10
参考方向在一段电路或一个电路元件中事先选
P吸= －UI = －5× (-1) = 5 W p吸> 0 ，说明元件实际吸收功率5W。

《电工电子技术基础教学资料》第1章电路基本概念和基本定律

电路中各点电位的高低是相对的，参考点不同，各点电位的高低也不同，但是电路中任意两点之间的电压与参考点的选择无关。电路中，凡是比参考点电位高的各点电位是正电位，比参考点电位低的各点2电021/位6/10是 22 负电位。
第1章电路基本概念和基本定律
1.2 电流、电压及其参考方向
【例1-1】求图1-10中a点的电位。
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。人们按照需要，把相关电路实体部件按一定方式进行组合，就组成了一个个电路。如果某个电路元器件数很多且电路结构较为复杂，则又称为电路网络。
工程应用中的实际电路，按照功能的不同可概括为两大类。
一是完成能量的传输、分配和转换的电路。
如图1-1中，电池通过导线将电能传递给灯，灯将电能转化为光能和热能。这类电路的特点是大功率、大电流。
二是实现对电信号的传递、变换、储存和处理的电路。
如图1-2所示是一个扩音机的工作过程。话筒将声音的振动信号转换为电信号，即相应的电压和电流，经过放大处理后，通过电路传递给扬声器，再由扬声器还原为声音。这类电路特点是功率低、电流小。

电工电子技术基础-第1章电路基本概念及基本定律

由三相发电机产生的频率相同、幅值相等、相位互差 120º的三相对称正弦电压。
Um u1 u2 u3
0
–Um
中性点或零点
N
2 t
相线 L1
中性线 N L2 L3
放大电路
三极管 T 是电流放大元件。
输入电压为ui，
输入端接交流信号RS
源，比如话筒。
+ es
C1 +
+ ui
集电极电源电压 UCC 为输出信号提供能量，
基础性强应用性强
以器件为基础，信号为主线，
研究各种电工电子电路的工作原理、特点及其性能指标等。
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第0章课程概述
电工技术和电子技术的应用
• （1）在日常生活中的应用
• （2）在工业生产中的应用
磁悬浮列车
大型车床
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第0章课程概述
电工技术和电子技术的应用
第0章课程概述
课程的地位、作用
技术基础课：研究电工技术和电子技术的理论与应用。 --掌握电工与电子技术方面必要的基本理论、基本知识和基本技能；
为后续课程和从事相关的工程技术及科学研究打下基础。
非电专业技术基础
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第0章课程概述
课程的目标
目标导向：

电工电子技术基础第1章电路的基本理论及基本分析方法

容的参数C有关。
对于直流
WC

1 2
CU2
三、电感元件及其伏安关系
1.电感元件：
电感元件只反映实际电感器贮存磁场能的作用，是
一种电流与磁链相约束的理想电路元件，简称电感。
第1章电路的基本理论及基本分析方法
电感定义为： Li
L
+

i
+ u
－－
电感电路模型
电感参数L：表示贮存磁场能力的参数，又称为容量。
iG（ u 关联i） G或（ u 非关联）
3. 电阻的功率 puiR2iuR2 可见电阻元件总是取用功率，与电压、电流的实际
方向无关。故电阻是一种耗能元件，并将电能转化为热能，其热能用焦耳-楞次定律表示为
Q I2Rt
第1章电路的基本理论及基本分析方法
热能的SI单位是焦［耳］（J）。焦耳－楞次定律反映了电流的热效应，在工程中应
第1章电路的基本理论及基本分析方法
1.3 电路基本元件及其伏安关系
一、电阻元件及其伏安关系
1.电阻：电阻元件只反映实际电阻器电流热效应现象，是一种电压与电流相约束的理想电路元件。
i+ Ru
－
u
o
i
(a) 电路模型
(b) 线性电阻伏安特性曲线
2. 线性电阻：伏安特性曲线是通过原点的直线的电阻。线性电阻的伏安关系满足OL，即

电工电子技术课件太原理工-第01章：电路分析基础 119页 3.0M PPT版

e(t)
激励
rf(e)
r(t)
响应
系统中电源（或信号源）的作用称为激励。
由激励引起的结果（如某个元件的电流、电压）称为响应。
2020/6/18
电工基础教学部
9
目录
2 理想元件和电路模型
电工电子技术
将实际电路中的元件用理想元件来表示，构成的电路图——电路模型
①常用的理想元件
R
R
L
电阻电感
2020/6/18
a
a
E+ _
R1
R2 Is
+ R2 _E
b
b
例设: E=10V
Ia
则：
当R1接入时： E
I=5A
+ _
Uab
2 R1
R2
2
当R 2020/6/181 R2 同时接入时：I=10A
b
23
电工基础教学部
目录
电工电子技术
问题与讨论
Ia
+
US _
R
b
否因为R = 0 时
I US
Uab
0
恒压源两端
E
+ _
R2
Is
a
R1 b
Is
a R1
b
例设: IS=1 A
则: R=1 时， U =1 V Is R=10 时， U =10 V

电工电子技术课件第1章

在复杂电路分析中，必须列写电路方程，但不知道电压、电流、的方向就写不出电路方程。
在电路中各处电压、电流的方向很难事先判断出来。因此电路内各处电压、电流的实际方向也就不能事先确定。
为了解决以上的问题，在分析电路之前，首先假定一个电压或电流方向（参考方向）。
1.3.1 电流的参考方向
电流的实际方向：正电荷运动的方向(客观存在）电流的参考方向：任意假定
3
2
1.7 电压源、电流源及其等效变换
1.7.1 电压源 1.7.2 电流源 1.7.3 实际电源两种模型的等效变换 1.7.4 电路的短路和开路
常用实际电源
直流电源：干电池、蓄电池、直流发电机、直流稳压电源等。
交流电源: 交流发电机、电力系统提供的正弦交流电源、交流稳压电源等。
一个实际电源可以用两种模型来表示。Biblioteka Baidu电压的形式表示称为电压源，用电流的形式表示称为电流源。
WL
t
pdt L
I(t)
i di
1 Li2(t)
0
0
2
即
WL
1 2
Li2
例1.2 电感电流 i = 100e-0.02t mA , L = 0.5H , 求其电压表达式、t = 0 时的电感电压和 t = 0 时的磁场能量。
解： u 、i 参考方向一致时

电工电子技术第1章

功率是具有大小和正负值的物理量。功率是具有大小和正负值的物理量。
功率有大小和正负值
u
元件吸收元件吸收的功率
i
u
i
p = ui
p = − ui
p＞0，则该元件吸收（或消耗）功率＞，则该元件吸收（或消耗） p＜0，则该元件发出（或供给）功率＜，则该元件发出（或供给）
例1-2
试求如图1-7所示电路中元件吸收的功率。试求如图所示电路中元件吸收的功率。所示电路中元件吸收的功率
电路模型
由理想元件构成的电路，称为实际电路的“电路模型”。由理想元件构成的电路，称为实际电路的“电路模型” 是图1-1a所示实际电路的电路模型。所示实际电路的电路模型。图1-1b是图是图所示实际电路的电路模型
图1-1a
二、电路的主要物理量
1、电流及其参考方向、
电流的分类）：大小和方向均不随时间变化的电流直流 I（DC）：大小和方向均不随时间变化的电流。）：大小和方向均不随时间变化的电流。）：大小和方向均随时间变化交流 i（AC）：大小和方向均随时间变化，且一个周）：大小和方向均随时间变化，期内的平均值为零的电流。期内的平均值为零的电流。
i
p = u i =u (﹣1)A = 3 W ﹣ u =﹣3 V ﹣ u的实际方向与参考方向相反的实际方向与参考方向相反

电工与电子技术基础第1章

P3=U3I=6×4=24W (发出24W)
整个电路的功率P, 设接受功率为正, 发出功率为负, 故 P=16+32-24=24W
＋
U1
－
I
P1 P2 P3
－ U2 ＋
＋
U3
－
图 1.5 例1.1图
1.4 电阻元件和欧姆定律
电阻元件是一个二端元件, 它的电流和电压的方向总是一致的, 它的电流和电压的大小成代数关系。
i
＋
u
－
图1.4 电流和电压的关联参考方向
1.2.3 电位
在电路中任选一点, 叫做参考点, 则某点的电位就是由该点
到参考点的电压。
Va U a 0
如果已知a、 b两点的电位各为Va#, Vb, 则此两点间的电压
U ab U a 0 U 0 b U a 0 U 0 b V a V b
即两点间的电压等于这两点的电位的差,
1.3 电功率和电能
传递转换电能的速率叫电功率, 简称功率,用p或P表示。
i p
dq dt
,u
dw dq
dw dt
dw dq

dq dt
p u i
如果电流、电压选用关联参考方向, 则所得的p应看成支路
接受的功率, 计算所得功率为负值时, 表示支路实际发出功率。

《电工与电子技术基础》第一章直流电路

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
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
1—1 电路的基本概念
三、电路的三种状态
1．通路通路也称闭路，如图所示，它
表征电流从电源的正极沿着导线经过负载最终回到电源的负极而形成闭合的路径。通路是电路的正常工作状态。
通路
9
1—1 电路的基本概念
2．断路断路也称开路，如图所示，它表
示电路某处因某种需要或发生故障而断开，不能构成回路，此时电路中的电流为零。
断路
10
1—1 电路的基本概念
3．短路短路是表示电路中的某元器件因
内部击穿损坏或被导线直接短接等原因，使电流未经该元器件或负载而直接从电源正极到达负极的现象。短路通常是一种不正常现象，应尽量避免。图所示为负载被导线直接短接的现象，此时流过电路的电流很大。

电工电子技术基础1-1-电路模型

电工电子技术 第一章.ppt

电工 电子技术基础第一章

电工技术(西电第二版)第1章 电路的基本概念与基本定律

《电工技术基础》电子教案 第1章 电路模型与电路定律