第一章电路的基本概念和电压、电流的约束关系

3）参考方向的三种表示 正负号,下标a、b和箭头都是表示电位降低的方向。
4、电流和电压的关联参考方向
同一电路元件上既有电流参考方向，也有电压参 考方向。作为参考方向，都是人为假设出来的，两者 之间没有实际联系。
但是，为了分析的方便，我们在一个元件上定 义两个独立的参考方向是不合适的。因此，通常我 们在分析电路时采用所谓关联的参考方向(关联正方 向）： 即在同一电路元件或电路部分，电压和电流 的参考方向采用一致的方向。否则，称为非关联参 考方向。
解 因为 US E
所以 US E 6V 电源电压 US的参考方向与
实际方向相同。 由于电流I的参考方向与实际方向相反，则 I US 6 2A
R3
5、电位及其计算 1)电位的概念
电位是描述电场的一个标量物理量，是一个相对量，只有 定义了参考点，电位才有意义。电位的单位是伏特。
放
话筒
大
器
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二、电路的组成
1、电路的主要组成 总由三部分组成：电源、负载、中间环节
电源：提供电能或电信号的装置 电源实际输出功率取决于负载。
负载：用电设备—消耗电功率 “负载增加”—— 负载消耗电功率增加， 即负载电流增加。
中间环节：输送和分配电能设备，即导线、开关、 转换电路控制及保护部分等。
关联参考方向：电压与电流的参考方向相同 非关联参考方向：电压与电流的参考方向相反
关联
非关联
注意: 1.分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。 2.参考方向选定之后，在计算过程中不能改变。
【例1.2】已知元件A、B的电压、电流参考方向 如图所示。试判断A、B元件的电压、电流的参考 方向是否关联？
电流——电路中电荷流动量的度量，它表示单位时间流过电 路中某一截面的净电荷量。即：i(或 I)=d q/d t
单位：安培（A） 1mA=10－3A
1μA=10－6A
电压——电路中电场强弱的度量，它表示单位正电荷从电 路中一点移动到另一点,电场力所作的功，即在移动过 程中单位正电荷所失去的电位能。即：u(或 U)=dW/dq
电路模型：由理想元件和理想导线组成的电路。
电路模型中每个理想元件都可用数学式子来精确定义， 因而可以方便地建立起描述电路模型的数学关系式，并 用数学方法分析、计算电路，从而掌握电路的特性。
例如：手电筒电路的实际元件有干电池、电珠、开关 和筒体，电路模型如图所示。
手来自百度文库筒电路的电路模型
I
+
电 池
灯 泡
用数值来表示，必须同时标定其方向。但在对复杂电路分析 之前显然也不能确定其实际方向。电路如何求解？
如：
电流方向 AB？
A IR B
电流方向 BA？
R
E1
E2
2）解决的方法
(1) 在解题前先假设一个电 流方向，作为参考方向。
I3 (2) 根据电路的基本定律 ，列出电压、电流方程。
(3) 根据计算结果确定电流的实际方向： 若计算结果 I3为正 ,则实际方向与参考方向一致； 若计算结果 I3为负,则实际方向与参考方向相反。
2)参考点及其参考电位
为了分析方便，在电路中选取一个点为参考点，并设参考 点的电位（参考电位）为 0 伏特。称为“接地”并用接地符号 标出。
3)电位与电压的关系
定义了参考点后，电路中每点都有一个电位值。两点之间 的电压实际上就是这两点电位之差，因此，电压也称为“电 位差”。
单位：伏特（V） 1kV=103V
1mV=10－3V
1μV=10－6 V
电动势 电源内部的电源力通过电源内部运送电荷的
能力。即：外力驱动正电荷移动的本领。单位： 伏特（V）
1kV=103V 1mV=10－3V 1μV=10－6 V
2、 电流和电压的实际方向
实际方向：物理中对电量规定的方向。 电流I:正电荷运动的方向。 电流流过电源时，是从电源的负极到正极； 电流流过负载时，是从负载的高电位到低电位。
E RU _
电源
负载
常用理想元件和符号
电阻元件
R
C 电容元件
L 电感元件
电压源 + US -
IS 电流源
色环电阻 电容
极性电容
电阻排 电位器
电路的激励和响应
激励：输入（电能或信号） 响应：输出（电能或信号）
激励与响应以电压电流的形式表现。
电路中电源和信号源的电压或电流称为 激励，它推动电路的工作。 由激励而在电路中产生的电压和电流称 为响应。
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补充
前缀 阿[托] 飞[母托] 皮[可] 纳[诺] 微 毫 厘 分 十 百 千 兆 吉[咖] 太[拉]
表示10的幂的标准前缀
符号
幂
a
10-18
f
10-15
p
10-12
n
10-9
μ
10-6
m
10-3
c
10-2
d
10-1
da
10
h
102
k
103
M
106
G
109
T
1012
电路的基本物理量
1、 电路的基本物理量
＋
电
源－
负＋ I 载－
+ I US _ I
+ R _I
电压U: 从高电位到低电位——电位降的方向。
＋
电
源－
U
＋+
+
U
负E
－载 _
US
R _
U
电动势E: 从电源的负极到电源的正极——电位升 的方向。
电＋ 源－
E
+
负E
载
_
R
3、 电流和电压的参考方向
1）问题的提出：电流、电压既然具有方向性，也就不能单
I
＋
A UB
－
解：A元件的电压、电流参考方向非关联； B元件的电压、电流参考方向关联。
例
a
IR
b
假设: I R 与 U R 的正
方向一致 （关联）
UR
UR IR R
假设: I R 与 U R 的正
a
IR
方向相反 （非关联） b
UR
UR IR R
【例 1.1】已知电路如图所示, E 6V, R=3。试求 电源电压US和电流I的数值。
例如：手电筒 电源：电池 负载：小灯泡 中间环节：弹簧、开关等
又例如：扩音机电路
话筒
信号源
放
（电源）
大
器
中间环节
扬声器
负载 电源 中间环节
负载
2、电路模型
理想元件：在一定条件下对实际元件加以理想化，仅仅表 征实际元件的主要电磁性质，可以用其电流和电压的数学 表达式来表示其性能。 理想导线：既无电阻性，又无电感性、电容性的导线。
电路的作用及基本组成
一、什么是电路？
电路是由用电设备或元器件与供电设备 （称为电源）通过导线连接而构成的提供给
电荷流动的通路。
1.实现电能的传输与转换 例如电力系统输送、分配电能的电路：
发电机
升压 变压器
输电线
升降压 变压器
电电 灯动
机
电 炉
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2.实现电信号的传递和处理(去噪、放大等) 例如常见的扩音机电路：