第01章-电路模型与电路定律..说课材料
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电路分析基础第01章 电路模型和电路定律
在电压和电流的关联参考方向下,
i 元件
+
u
_
电功率可写成
p(t) = u(t) i(t)
当p>0时，元件吸收电能； p<0时，元件实际上是释放电能。
18
在 U、 I 参考方向选择一致的前提下，
若 P = UI 0
a I a R 或 U
I
R
U
b
“吸收功率”
b
I a
若 P = UI 0
+
-
U b
大小 的变化， Uab的变化可能是 _______ 方向 的变化。 或者是 _______
R2
-15V
R2
-
15V
16
b 10V a
6Ω + 3V -
c
b为参考点：
4V
6Ω
Va= -10V Vb=0V Vc=Vb-Ubc
d
a为参考点：
Va=0
Vb=10V
Vc=Vb-Ubc =10-3=7V
=0-3= -3V
Vd=Vc-Ucd
Ubc=Vb-Vc
Vd=3V
= -7V 电位是相对量
17
§1.3 电功率和能量
_
考虑内阻
实际电压源也不允许短路。因其内阻小，若 短路，电流很大，可能烧毁电源。
35
+
u
u
+
us
i
R 0
S
_
O 一个好的电压源要求
小知识
电池容量:电池的容量单位mAh,其含义是“毫安时”，
1毫安时的概念就是以1毫安的电流放电能持续1个小时
例如:某充电电池标有600mAh 表示如果通过电池的电流是600mA的时候， 电池能工作1小时； 当然如果通过电池的电流是100mA的时候，
i 元件
+
u
_
电功率可写成
p(t) = u(t) i(t)
当p>0时，元件吸收电能； p<0时，元件实际上是释放电能。
18
在 U、 I 参考方向选择一致的前提下，
若 P = UI 0
a I a R 或 U
I
R
U
b
“吸收功率”
b
I a
若 P = UI 0
+
-
U b
大小 的变化， Uab的变化可能是 _______ 方向 的变化。 或者是 _______
R2
-15V
R2
-
15V
16
b 10V a
6Ω + 3V -
c
b为参考点：
4V
6Ω
Va= -10V Vb=0V Vc=Vb-Ubc
d
a为参考点：
Va=0
Vb=10V
Vc=Vb-Ubc =10-3=7V
=0-3= -3V
Vd=Vc-Ucd
Ubc=Vb-Vc
Vd=3V
= -7V 电位是相对量
17
§1.3 电功率和能量
_
考虑内阻
实际电压源也不允许短路。因其内阻小，若 短路，电流很大，可能烧毁电源。
35
+
u
u
+
us
i
R 0
S
_
O 一个好的电压源要求
小知识
电池容量:电池的容量单位mAh,其含义是“毫安时”，
1毫安时的概念就是以1毫安的电流放电能持续1个小时
例如:某充电电池标有600mAh 表示如果通过电池的电流是600mA的时候， 电池能工作1小时； 当然如果通过电池的电流是100mA的时候，
《电工技术基础》电子教案 第1章 电路模型与电路定律
us + － Us + －
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5．理想电流源
（1）伏安关系 ） i=iS 流过电流为i 流过电流为 s，与电源 两端电压无关， 两端电压无关，由电 源本身确定， 源本身确定，电压任 意，由外电路确定。 由外电路确定。
（2）特性曲线与符号 ）
i Is O u
is
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1.2.3 实际电源的两种模型
1.1 电路及基本物理量 1.2 电路模型 1.3 电气设备的额定值 及电路的工作状态 1.4 基尔霍夫定律 1.5 电位的概念及计算
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1.1 电路及基本物理量
1.1.1 电路的组成及功能
电路的组成 电路是为了某种需要而将某些电工设备或 元件按一定方式组合起来的电流通路。 元件按一定方式组合起来的电流通路。由 电源、负载和中间环节3部分组成 部分组成。 电源、负载和中间环节 部分组成。 电路的主要功能 进行能量的转换、传输和分配。 一：进行能量的转换、传输和分配。 实现信号的传递、存储和处理。 二：实现信号的传递、存储和处理。
dW e=ห้องสมุดไป่ตู้dq
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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1.3 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
额定值是制造厂为了使产品能在给定的工作条 额定值是制造厂为了使产品能在给定的工作条 件下正常运行而规定的正常容许值。 件下正常运行而规定的正常容许值。额定值有 额定电压U 与额定电流I 或额定功率P 额定电压 N与额定电流 N或额定功率 N 。必须 注意的是，电气设备或元件的电压、 注意的是，电气设备或元件的电压、电流和功 率的实际值不一定等于它们的额定值。 率的实际值不一定等于它们的额定值。
电路模型和电路定律课件
根据实际电路器件的共性, 抽象出几种基本的理想元件， 用理想元件或它们的组合作为实际电路器件的模型，理想元 件之间用理想导线联接，形成实际电路的电路模型。
只要模型得当就可以精确再现实际电路中发生的电磁过 程。
电路模型和电路定律
理想电路元件 ：具有确定的电磁属性，具有精确的数学 定义，如电阻R、电感L和电容C。
10V U1 10 +
U1 = 10V
电位：相对于参考点的电压
a
b
设c点为电位参考点， 则 c= 0
a= Uac， b=Ubc， d= Udc
d
c
Uab = a- b
电路模型和电路定律
iii) 关联参考方向
+
U
I 关联参考方向
+
U
I 非关联参考方向
小结:
在图中相应位置标注 (包括方向和符号）
(1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向,并据此列写电 路方程。
理想元件及其组合
电路模型和电路定律
电路模型
用理想元件或它们的组合作为实际电路器件的模型，理想 元件之间用理想导线联接，形成实际电路的电路模型。
例：
理想电路
Rs R
Us
电路模型和电路定律
几点说明
1）多端元件：二端元件，如电阻、电容；三端元件 ，如晶 体管。
2）电路元件对于实际器件是模拟，而不是等同。如当电路 工作频率较高时，线圈的电路模型需要考虑电容效应， 此时的电路模型应是： LR
(2) 参考方向一经选定，在计算过程中不得任意改变。
(3) 参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方向下进 行，不考虑实际方向。
电路模型和电路定律
§ 1.3 电功率和能量
只要模型得当就可以精确再现实际电路中发生的电磁过 程。
电路模型和电路定律
理想电路元件 ：具有确定的电磁属性，具有精确的数学 定义，如电阻R、电感L和电容C。
10V U1 10 +
U1 = 10V
电位：相对于参考点的电压
a
b
设c点为电位参考点， 则 c= 0
a= Uac， b=Ubc， d= Udc
d
c
Uab = a- b
电路模型和电路定律
iii) 关联参考方向
+
U
I 关联参考方向
+
U
I 非关联参考方向
小结:
在图中相应位置标注 (包括方向和符号）
(1) 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向,并据此列写电 路方程。
理想元件及其组合
电路模型和电路定律
电路模型
用理想元件或它们的组合作为实际电路器件的模型，理想 元件之间用理想导线联接，形成实际电路的电路模型。
例：
理想电路
Rs R
Us
电路模型和电路定律
几点说明
1）多端元件：二端元件，如电阻、电容；三端元件 ，如晶 体管。
2）电路元件对于实际器件是模拟，而不是等同。如当电路 工作频率较高时，线圈的电路模型需要考虑电容效应， 此时的电路模型应是： LR
(2) 参考方向一经选定，在计算过程中不得任意改变。
(3) 参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方向下进 行，不考虑实际方向。
电路模型和电路定律
§ 1.3 电功率和能量
第1章-电路模型和电路定律
u为有限值时，i=0。 * 理想导线的电阻值为零。
1.6 电容元件 (capacitor)
1、电容器
++ ++ ++ ++ +q –--– –--– –q
线性定常电容元件：任何时刻，电容元件极板上的电 荷q与电压 u 成正比。
2、电路符号
C
3. 元件特性 i
与电容有关两个变量: C, q 对于线性电容，有： q =Cu
1.7 电感元件
1 、线性定常电感元件
iL
变量: 电流 i , 磁链
+
u
–
def ψ L
i
L 称为自感系数 L 的单位：亨（利） 符号：H (Henry）
2 、韦安（ ~i ）特性
0
i
3 、 电压、电流关系：
i
+–
ue –+
i , 右螺旋 e , 右螺旋 u , e 非关联 u , i 关联
交流： iS是确定的时间函数，如 iS=Imsint
(b) 电源两端电压是任意的，由外电路决定。
(3). 伏安特性
i
+
iS
u
_
u
IS
O
i
(a) 若iS= IS ，即直流电源，则其伏安特性为平行于电 压轴的直线，反映电流与 端电压无关。
(b) 若iS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是 这样 电流为零的电流源，伏安曲线与 u 轴重合, 相当于开路元件
+ u
+ C
C
def
q
u
C 称为电容器的电容
–
–
电容 C 的单位：F (法) (Farad，法拉)
1.6 电容元件 (capacitor)
1、电容器
++ ++ ++ ++ +q –--– –--– –q
线性定常电容元件：任何时刻，电容元件极板上的电 荷q与电压 u 成正比。
2、电路符号
C
3. 元件特性 i
与电容有关两个变量: C, q 对于线性电容，有： q =Cu
1.7 电感元件
1 、线性定常电感元件
iL
变量: 电流 i , 磁链
+
u
–
def ψ L
i
L 称为自感系数 L 的单位：亨（利） 符号：H (Henry）
2 、韦安（ ~i ）特性
0
i
3 、 电压、电流关系：
i
+–
ue –+
i , 右螺旋 e , 右螺旋 u , e 非关联 u , i 关联
交流： iS是确定的时间函数，如 iS=Imsint
(b) 电源两端电压是任意的，由外电路决定。
(3). 伏安特性
i
+
iS
u
_
u
IS
O
i
(a) 若iS= IS ，即直流电源，则其伏安特性为平行于电 压轴的直线，反映电流与 端电压无关。
(b) 若iS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是 这样 电流为零的电流源，伏安曲线与 u 轴重合, 相当于开路元件
+ u
+ C
C
def
q
u
C 称为电容器的电容
–
–
电容 C 的单位：F (法) (Farad，法拉)
第1章电路模型和电路定律电气[1]
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•参考方向一
•参考方向非关联 •参考方向不一致
第1章电路模型和电路定律电气[1]
•i •
•u
•N
•
•? •关
联
•i •元件
•A
•B
•
u
•参考方向关联
•i •
•u
•N
•
•? •非关 联
•i •元件
•A
•B
•
u
•参考方向非关联
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第1章电路模型和电路定律电气[1]
•例: 请判断网络端口处的参考方向是否关联
•i •元件
•A
•B
•i •元件
•A
•B
•实际方 向
•实际方 向
▪ 从数学观点看，作为时间函数的电流是代数量， 其值可以为正，也可以为负；
▪ 电流的参考方向在分析前可以随意规定， 但是一经规定后，在分析过程中一般不得改变。
▪ 指定电流参考方向下，电流值的正和负就可以 反映出电流的实际方向
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做功为12J，
•(1) 若以b点为参考点，求a、b、c点 的电位和电压Uab、U bc;
•(2) 若以c点为参考点，再求以上各
•c •解值 •(1) •以b点为电位参考点
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第1章电路模型和电路定律电气[1]
•解 •(2) •以c点为电位参考点
•a
•b
•结论
•c
1. 电路中电位参考点可任意选择； 2. 参考点一经选定，电路中各点的电位值就是唯一的； 3. 当选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将改
•例
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第1章电路模型和电路定律电气[1]
几种基本的电路元件：
•电 阻
•参考方向非关联 •参考方向不一致
第1章电路模型和电路定律电气[1]
•i •
•u
•N
•
•? •关
联
•i •元件
•A
•B
•
u
•参考方向关联
•i •
•u
•N
•
•? •非关 联
•i •元件
•A
•B
•
u
•参考方向非关联
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第1章电路模型和电路定律电气[1]
•例: 请判断网络端口处的参考方向是否关联
•i •元件
•A
•B
•i •元件
•A
•B
•实际方 向
•实际方 向
▪ 从数学观点看，作为时间函数的电流是代数量， 其值可以为正，也可以为负；
▪ 电流的参考方向在分析前可以随意规定， 但是一经规定后，在分析过程中一般不得改变。
▪ 指定电流参考方向下，电流值的正和负就可以 反映出电流的实际方向
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做功为12J，
•(1) 若以b点为参考点，求a、b、c点 的电位和电压Uab、U bc;
•(2) 若以c点为参考点，再求以上各
•c •解值 •(1) •以b点为电位参考点
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第1章电路模型和电路定律电气[1]
•解 •(2) •以c点为电位参考点
•a
•b
•结论
•c
1. 电路中电位参考点可任意选择； 2. 参考点一经选定，电路中各点的电位值就是唯一的； 3. 当选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将改
•例
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第1章电路模型和电路定律电气[1]
几种基本的电路元件：
•电 阻
模电第1章-电路模型和电路的基本定律
1.4 电路的基本元件及其特性
电路的基本元件是构成电路的基本元素。电路中 普遍存在着电能的消耗、磁场能[量]的储存和电场能 [量]的储存这三种基本的能［量］转换过程。表征这 三种物理性质的电路参数是电阻、电感和电容。 只含一个电路参数的元件分别称为理想电阻元 件、理想电感元件和理想电容元件，通常简称电 阻元件、电感元件和电容元件。 元件的基本物理性质是指当把它们接入电路时， 在元件内部将进行什么样的能量转换过程以及表现 在元件外部的特征。
1.4 电路的基本元件及其特性
1.4.1 电阻元件和欧姆定律 电阻：是电路中阻止电流流动、表示能量损耗大 小的参数。电阻有线性电阻和非线性电阻之分（这 里只讨论线性电阻）。 所谓线性电阻，是指电阻元件的阻值R是个常数， 加在该电阻元件两端的电压u和通过该元件中的电流 i之间成正比关系，即 u=Ri 非线性电阻的伏安特性:其曲线可以是通过坐标原点 或不通过坐标原点的曲线，也可以是不通过坐标原点 的直线。
P UI
或 p ui
（2）当电流、电压取非关联的参考方向时
P -UI 或 p -ui
如果P＞0（或p＞0）时，表示元件吸收功率，是负载 如果P＜0（或p＜0）时，表示元件发出功率，是电源
1.2.2 功率的计算 例: 如图所示各元件电流和电压的参考方向，已知 U1=3V，U2=5V，U3=U4=－2V，I1=－I2=－2A， I3=1A，I4=3A。试求各元件的功率，并指出是吸收 还是发出功率？是电源还是负载？整个电路的总功 率是否满足功率守恒定律？（a）（b）来自1.2.2 功率的计算
电功率: 该元件两端的电压与通过该元件电流的乘积
P UI
如果电压和电流都是时变量时，瞬时功率写成
p ui
第01章 电路模型和电路定律
第1章 电路模型和电路定律
目 录
1.1 电路和电路模型
1.2 电流和电压的参考方向
1.3 功率和能量
1.4 电阻元件
1.5 电压源和电流源 1.6 受控源 1.7 基尔霍夫定律
电路 南京理工大学自动化学院
1.1 电路与电路模型
电路的概念：构成电流通路的一切设备总和
电路的组成
电源：产生电能或提供电信号 负载：消耗电能或取用电信号
电流源
理想电流源 若一个二端元件输出电流恒定则称为理想电流源 电路符号
.
Is
.
.
is ( t)
.
电路
南京理工大学自动化学院
1.5 电压源和电流源
理想电流源 基本性质 I is
+
U _ R
输出电流恒定，和外电路无关 其两端电压由外电路决定
电路
南京理工大学自动化学院
1.5 电压源和电流源
理想电流源 伏安曲线 I is
电路
南京理工大学自动化学院
1.6 受控源
受控源与独立源比较
受控电压源与独立电压源比较：输出电压类似 受控电流源与独立电流源比较：输出电流类似 独立源：可作为电路“激励”，产生“响应” 受控源：只能反映两条支路之间的耦合、变换、 放大等关系
电路
南京理工大学自动化学院
1.7 基尔霍夫定律
电路联接的两种约束
实际电流源
伏安曲线
i is +
.
u
Gsu
Rs (Gs) u _
.
0
is
i
电路
南京理工大学自动化学院
1.5 电压源和电流源
实际电流源
三种工作状态
.
is
目 录
1.1 电路和电路模型
1.2 电流和电压的参考方向
1.3 功率和能量
1.4 电阻元件
1.5 电压源和电流源 1.6 受控源 1.7 基尔霍夫定律
电路 南京理工大学自动化学院
1.1 电路与电路模型
电路的概念：构成电流通路的一切设备总和
电路的组成
电源：产生电能或提供电信号 负载：消耗电能或取用电信号
电流源
理想电流源 若一个二端元件输出电流恒定则称为理想电流源 电路符号
.
Is
.
.
is ( t)
.
电路
南京理工大学自动化学院
1.5 电压源和电流源
理想电流源 基本性质 I is
+
U _ R
输出电流恒定，和外电路无关 其两端电压由外电路决定
电路
南京理工大学自动化学院
1.5 电压源和电流源
理想电流源 伏安曲线 I is
电路
南京理工大学自动化学院
1.6 受控源
受控源与独立源比较
受控电压源与独立电压源比较：输出电压类似 受控电流源与独立电流源比较：输出电流类似 独立源：可作为电路“激励”，产生“响应” 受控源：只能反映两条支路之间的耦合、变换、 放大等关系
电路
南京理工大学自动化学院
1.7 基尔霍夫定律
电路联接的两种约束
实际电流源
伏安曲线
i is +
.
u
Gsu
Rs (Gs) u _
.
0
is
i
电路
南京理工大学自动化学院
1.5 电压源和电流源
实际电流源
三种工作状态
.
is
电路分析基础-第1章电路模型和电路定律课件
3.取不同的参 考方向将会对 实际方向有影 响吗？
4.有人说“电路中两点之间 的电压等于该两点间的电位 差。因这两点的电位数值随 参考点不同而改变，所以这 两点间的电压数值亦随参考 点的不同而改变”，试判断 其正误，并给出理由。
1. 3 电功率和电能
一、电功率 【单位:W瓦(特)】
1. 定义：单位时间内电场力所做的功。 一般电路中： p dw dw dq ui dt dq dt 直流电路中： P=UI
根据能量守恒： uab = eba。电压表示电位降，
电动势表示电位升，即从a到b的电压，数值
ai
上等于从b到a的电动势。
电动势的实际方向与电压实际方向相反，
+
eba
规定为由负极指向正极。
–
uab
负 载
电动势的单位与电压相同，也是 V (伏) 。
2.单位及换算: 单位是V (伏特，简称伏)。
b
常用的单位有MV、kV、mV、V。
千安、安培、毫安、微安之间换算关系：
3.电流的参考方向
电流的实际方向：是正电荷运动的方向，复杂电路或电路中
的电流随时间变化时，电流的实际方向往往很难事先判断，在分 析电路时，电流采用参考方向。
电流的参考方向：人为假设，可任意设定，但一经设定，便
不再改变。在电路图中用箭头或双下标示出。
• 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。
0
a
开路
b
二、 电阻的功率和能量 当u和 i 取关联参考方向时，
R消耗的功率为:
p = ui = R i2 = u2 = G u2 = i2
R
G
因R 和G是正实常数，故总有 p≥0。
所以线性电阻是无源元件，总是耗能的。
第01章 电路模型和电路定律
本书主要讨论电路模型，常简称为电路，请大家注意。
常用电路图来表示电路模型
图1－1 手电筒电路
(a) 实际电路 (b) 电原理图 (c) 电路模型 (d) 拓扑结构图
图1－2 晶体管放大电路
(a)实际电路(b)电原理图(c)电路模型(d)拓扑结构图
1.1
电路和电路模型（model )
集
总
参
数
度。电流强度用i(t)表示， 即
Δ q dq i (t ) lim Δ t 0 Δ t dt
def
1.2 电压和电流的参考方向 (reference direction)
式中q(t)为通过导体横截面的电荷量。若dq(t)/dt为常数，
即是直流电流，常用大写字母I表示。电流强度的单位
是安培(A)， 简称“安”。电力系统中嫌安培单位小， 有时取千安 (kA) 为电流强度的单位。而无线电系统中 ( 如晶体管电路中 ) 又嫌安培这个单位太大，常用毫安 (mA)、 微安(μA)作电流强度单位。它们之间的换算关
系统和电力网络中都可以看到各种各样的电路。这些电 路的特性和作用各不相同。
实际电路
由电工设备和电气器件按预期 目的连接构成的电流的通路。
1.1
电路和电路模型（model )
1.1.1 实际电路组成与功能
图 1.1-1手电筒电路
1.1
电路和电路模型（model )
它由 3 部分组成： ① 是提供电能的能源， 简称电源， 它的作用是将 其他形式的能量转换为电能(图中干电池电源是将化 学能转换为电能)； ② 是用电装置，统称其为负载， 它将电源供给的 电能转换为其他形式的能量(图中灯泡将电能转换为 光和热能)； ③ 是连接电源与负载传输电能的金属导线，简称导 线。图中S是为了节约电能所加的控制开关，需要照 明时将开关S闭合，不需要照明时将S打开。 电源、负载与连接导线是任何实际电路都不可缺少 的 3 个组成部分。
常用电路图来表示电路模型
图1－1 手电筒电路
(a) 实际电路 (b) 电原理图 (c) 电路模型 (d) 拓扑结构图
图1－2 晶体管放大电路
(a)实际电路(b)电原理图(c)电路模型(d)拓扑结构图
1.1
电路和电路模型（model )
集
总
参
数
度。电流强度用i(t)表示， 即
Δ q dq i (t ) lim Δ t 0 Δ t dt
def
1.2 电压和电流的参考方向 (reference direction)
式中q(t)为通过导体横截面的电荷量。若dq(t)/dt为常数，
即是直流电流，常用大写字母I表示。电流强度的单位
是安培(A)， 简称“安”。电力系统中嫌安培单位小， 有时取千安 (kA) 为电流强度的单位。而无线电系统中 ( 如晶体管电路中 ) 又嫌安培这个单位太大，常用毫安 (mA)、 微安(μA)作电流强度单位。它们之间的换算关
系统和电力网络中都可以看到各种各样的电路。这些电 路的特性和作用各不相同。
实际电路
由电工设备和电气器件按预期 目的连接构成的电流的通路。
1.1
电路和电路模型（model )
1.1.1 实际电路组成与功能
图 1.1-1手电筒电路
1.1
电路和电路模型（model )
它由 3 部分组成： ① 是提供电能的能源， 简称电源， 它的作用是将 其他形式的能量转换为电能(图中干电池电源是将化 学能转换为电能)； ② 是用电装置，统称其为负载， 它将电源供给的 电能转换为其他形式的能量(图中灯泡将电能转换为 光和热能)； ③ 是连接电源与负载传输电能的金属导线，简称导 线。图中S是为了节约电能所加的控制开关，需要照 明时将开关S闭合，不需要照明时将S打开。 电源、负载与连接导线是任何实际电路都不可缺少 的 3 个组成部分。
第01章 电路模型与电路定律
A i (a)
B
i
1
0
t
t1 t2 t3 t4
-1
23
(b)
三、 电压：
1、电压的表征
移动单位q库仑力作的功w
大小：u
dW dq
方向：电场力推动正电荷作正功的方向。 即:AB,dq>0,dw>0,则:A(+)、B(-)。
单位： J/C=V(伏) 常用单位 ： kv = 103v
mv=10-3v uv=10-6v
50
4、工作状态
设us>0 1）i > 0 P = -usi< 0 发出功率，电源状态 2）i< 0 P = -usi > 0 吸收功率，负载状态 3）i= 0 P = 0 开路状态
充电 u 开路 提供能量
i1 i2 i
51
二、 电流源
对偶原则！
1．定义及符号
二端电路元件，电流或等于常数或为确定的 时间常数，与负载大小无关。
u uS (t1)
特 性
i
直流
时变
i
uS (t2 )
48
电压源的波形图
US (t) US
t 直流
US (t) US
t
正弦交流
US (t) US
t 方波函数
电压源的电压由其本身确定。
我的地盘听我的。
49
3、电压源的特性
i
+ uS (t)
-
+
u
R
外 电
-
路
i=u/R R大，i变小 R小，i变大
1）、u = us(t)与外电路无关（独立源） 2）、电路工作时，流过电压源的电流，由外电路决定。
第一章 电路模型、定律
电路原理》 教案
第一章 电路模型
任课教师：贾玉福
共 28 页
第8页
电压、电流取关联方向：
p1 = u
ab
I
,提供能量 p1 = 500W
u ab =
p1 500 = = 250V ） 2 I
p 2 = u bc × I ,消耗能量 p 2 = 50W
p3 = u cd × I p4 = u da × I
（2）分压：
共 28 页
第2页
3. 表示：
（1）箭头法 （2）双下标法 均为参考方向 i> 0（i =1A）实际方向与参考方向一致,正电荷由 a → b i< 0（i = -1A）实际方向与参考方向相反,正电荷由 b 4. 直流 DC(direct current): i(t)的方向不随时间变化，而大小是关于时间的函数。
dq dt
t1
u=
dw dq
∴
dw = u × i × dt
p (t ) = u × i
（2）
∴（1）
w = ui
t0
∫
dt
2. 说明：如何判断元件是消耗（吸收）电能还是提供电能? 方法 1：依据实际方向判别 (1)当 u、i 实际方向一致时，消耗电能（负载） (2)当 u、i 实际方向不一致时，提供电能（电源） 方法 2：依据参考方向判别 (1)当 u、i 参考方向一致时（关联方向） ，
E = u+－u _
E = u a－ub
与电压方向不同，但计算公式及结果相同 表示：
E ba = u a－ u b
(a)符号法(b)箭头法(c)双下标法
（3）关联方向： 电流的参考方向与电压的参考方向一致。 否则称为非关联。
第一章电路模型和电路定律资料
每一种集总参数元件被假设集中由一种电磁现象所表征。
2、集总参数电路：由集总参数元件构成的电路。 分布参数电路（P475 §18-1）
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§ 1-2 电流和电压的参考方向
一、电路中的主要物理量 主要有电压（u）、电流（i）、电荷（q）、磁通（Ф）、电
功率（p）、电能（W）等。
1. 电流 (current)：电荷的定向运动形成电流。
变压器
变压器
（2）实现信号的传递与处理
话筒
放 扬声器
大
器
返回
电灯 电动机 电炉
...
下页 上页
电路两种表现形式：实际电路、电路模型 一、 实际电路
由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算放大 器、传输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和设 备连接而成的电路，称为实际电路。
返回 下页 上页
电
A
uAB
B
√
返回 下页 上页
总结：
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 aR
若 I = 5A，则电流的实际方向从 a 流向 b；
b
若 I = –5A，则电流的实际方向从 b 流向 a 。
+U aR 注意：
– b 若 U = 5V，则电压的实际方向从 a 指向 b；
若U1电压参考方向如当前图中所示，电压参考 方向与实际方向相反，则 U1 = -10V。
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小结：
（1） 分析电路前必须设定或明确电压和电流的参考方向。 （2）参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包括方向
和符号），在计算过程中不得任意改变。 （3） 元件或支路的u，i通常采用相同的参考方向以减少公式中负
2、集总参数电路：由集总参数元件构成的电路。 分布参数电路（P475 §18-1）
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§ 1-2 电流和电压的参考方向
一、电路中的主要物理量 主要有电压（u）、电流（i）、电荷（q）、磁通（Ф）、电
功率（p）、电能（W）等。
1. 电流 (current)：电荷的定向运动形成电流。
变压器
变压器
（2）实现信号的传递与处理
话筒
放 扬声器
大
器
返回
电灯 电动机 电炉
...
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电路两种表现形式：实际电路、电路模型 一、 实际电路
由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算放大 器、传输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和设 备连接而成的电路，称为实际电路。
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电
A
uAB
B
√
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总结：
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 aR
若 I = 5A，则电流的实际方向从 a 流向 b；
b
若 I = –5A，则电流的实际方向从 b 流向 a 。
+U aR 注意：
– b 若 U = 5V，则电压的实际方向从 a 指向 b；
若U1电压参考方向如当前图中所示，电压参考 方向与实际方向相反，则 U1 = -10V。
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小结：
（1） 分析电路前必须设定或明确电压和电流的参考方向。 （2）参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包括方向
和符号），在计算过程中不得任意改变。 （3） 元件或支路的u，i通常采用相同的参考方向以减少公式中负
第1章电路模型和电路定律
(b) pV 12 2 24W (发出) pR 22 2 8W pU UI 8 2 16W（发出） pU pV pR （发出）
(c) pV 12 2 24W (发出) pR 22 2 8W pU UI (8) 2 16W（发出） pU pV pR （发出）
(d) pV 12 2 24W (吸收) pR 22 2 8W pU UI (16) 2 32W（吸收） pU pV pR （吸收）
2 、电路中任意两点间的电压等于该两点间的电位之差。
3、根据能量守恒：Uab= eba。电压表示电位降，电 动势表示电位升，即从A到B的电压，数值上等 于从B到A的电动势。
(2) 电压参考方向
+ 实际方向
实际方向 +
参考方向
+
U
–
+ 实际方向
U> 0
参考方向
+
U
–
实际方向 +
U<0
电压参考方向的三种表示方式：
1、 电功率和能量 （1）功率概念：单位时间内电场力所做的功。
任何电气设备都有其额定功率，超过额定功率， 设备要损坏。 （2）功率的推导
p dw , u dw , i dq p dw dw dq ui
dt
dq
dt
dt dq dt
功率的单位：W (瓦) (Watt，瓦特)
（3）能量
q(t )
U
AB
WAB q
单位：V (伏) (Volt，伏特)
电动势：外力克服电场力把单位正电荷从负极经电源
内部移到正极所作的功称为电源的电动势e， e 的单位 与电压相同，也是 V (伏)。
根据能量守恒：UAB = eBA。电压表示电位降， 电动势表示电位升，即从A到B的电压，数值上等于 从B到A的电动势。
(c) pV 12 2 24W (发出) pR 22 2 8W pU UI (8) 2 16W（发出） pU pV pR （发出）
(d) pV 12 2 24W (吸收) pR 22 2 8W pU UI (16) 2 32W（吸收） pU pV pR （吸收）
2 、电路中任意两点间的电压等于该两点间的电位之差。
3、根据能量守恒：Uab= eba。电压表示电位降，电 动势表示电位升，即从A到B的电压，数值上等 于从B到A的电动势。
(2) 电压参考方向
+ 实际方向
实际方向 +
参考方向
+
U
–
+ 实际方向
U> 0
参考方向
+
U
–
实际方向 +
U<0
电压参考方向的三种表示方式：
1、 电功率和能量 （1）功率概念：单位时间内电场力所做的功。
任何电气设备都有其额定功率，超过额定功率， 设备要损坏。 （2）功率的推导
p dw , u dw , i dq p dw dw dq ui
dt
dq
dt
dt dq dt
功率的单位：W (瓦) (Watt，瓦特)
（3）能量
q(t )
U
AB
WAB q
单位：V (伏) (Volt，伏特)
电动势：外力克服电场力把单位正电荷从负极经电源
内部移到正极所作的功称为电源的电动势e， e 的单位 与电压相同，也是 V (伏)。
根据能量守恒：UAB = eBA。电压表示电位降， 电动势表示电位升，即从A到B的电压，数值上等于 从B到A的电动势。
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电路：为实现某种功能而把电源、负载和传 输控制器件进行适当组合的一个整体。
S
US
R
RS
11
三、理想元件
重要假设：当构成电路器件以及电路本 身的尺寸远小于电路工作时的电磁波的波长 （两个数量级），实际的元件可以看成理想 元件。
即：具体条件： L <<λ （L:电路尺寸 λ：电磁波波长）
12
电磁现象 理想元件
p dw dt
t
W p(t)dt
17
二、 电流：
1、电流的表征
单位时间内通过导体横截面的电量
大小：i
dq dt
方向：正电荷移动的方向。
单位： C/S=A(安） 常用单位 ： kA = 103A
mA=10-3A uA=10-6A
18
Si +
US
R
-
R1 b
R2
a
A
c 电流：bd还是db
R4 d
2、《电路理论基础》 裴留庆编 北京师范大学出版社
3、《电路基础》 陕西机械学院电工原理教研室编
机械工业出版社
4
三、学习方法：
1、预习 2、听讲 3、复习、做作业
5
第一章 电路模型与电路定律
第一节 电路与电路模型
一、电路的分类（按功能）
1、进行能量的传输、分配及转换的电路。 如电力系统
2、信号的处理、传输和储存电路。 如调谐电路、放大电路。
6
实际电路的组成
由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算放大器、传 输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和设备连接而成的电路， 称为实际电路。实际器件和设备举例:
7
电容器
电
池
线
晶体
圈
管
电阻器
运算放 大器
8
低频信号发生器的内部结构
9
10
二、电路的概念
电源：向电路提供电能或电信号。
{负载：在电路中吸收电能或接受电信号。 传输控制器件
A i (a)
B
i
1
0
t
t1 t2 t3 t4
-1
22
(b)
三、 电压：
1、电压的表征
移动单位q库仑力作的功w
大小：u
dW dq
方向：电场力推动正电荷作正功的方向。 即:AB,dq>0,dw>0,则:A(+)、B(-)。
单位： J/C=V(伏) 常用单位 ： kv = 103v
mv=10-3v uv=10-6v
30
例：求图中各二端网络吸收的功率。
A+ U=5V
B-
I=2A
A+ U=5V
B-
I=-2A
A-
U=5V B+
I=2A
I=-2A AU=5V
B+
I=-2A A+
U=5V B-
31
第四节 电路元件
集总参数元件所构成集总参数电路 理想元件
32
第五节 电阻元件
一、电阻元件的一般定义
定义：一个二端元件（理想的电路模型）， 若端电压u(t)和流过元件的电流i(t)之间的关系 可用u--i平面上的一条曲线描述（伏安特性）， 此元件称为电阻元件。R3ຫໍສະໝຸດ +US19
2、电流的参考方向
Ai
B
i>0,真实方向与参考方向相同，即：箭 头所示方向；
i<0,真实方向与参考方向相反，即：与 箭头方向相反。
思考题：1、选不同的参考方向会不会影响电 流的真实方向？
2、没有选定参考方向，电流的含义 是否完整？
20
例1：指出各图中电流的真实方向。
A i=2A (a)
电能的消耗
R
存储磁场能
L
存储电场能
C
例:线圈的几种电路模型
数学模型
定义式
uRi
Li q Cu
(a)
(b)
线圈的电路模型
13
四、集总参数电路（电路模型） 条件：1.电场，磁场可以分开，参数相对集中
2.电磁波辐射忽略不计（似稳场） 导致： 1.流入一个元件电流等于流出该
元件的电流（任一时刻） 2.电压函数唯一确定 集总参数电路：由集中参数元件组成的 电路称为集总参数电路
23
2、电压的参考方向
A +
u
B -
u>0,真实方向与参考方向相同，即：图
中所示方向；
u<0,真实方向与参考方向相反，即：与 图示方向相反。
思考题：1、选不同的参考方向会不会影响电 压的真实方向？
2、没有选定参考方向，电压的含义 是否完整？
24
例：指出各图中电压的真实极性。
A +
A +
U=2V (a)
+i
A
u
B
-
27
第三节 电功率和能量
1. 功率定义
i A+ - B 二端元件
i A+
B二端网络
uAB
dw dq |AB
移dq做功：dwuABdq
p
dw
dt
puABddqtuABi
28
公式：p = u i
直流 P = UI
单位：瓦（W） 常用单位：千瓦 kW103W
备注：p = u i 在关联参考方向下得出的。 非关联：p=-ui
U=-2V (b)
B -
B -
A
B
U=2V
(c)
25
3. 关联参考方向
若某元件的电压和电流的参考方向一致，
则把电流和电压的这种参考方向称为关联的。
否则为非关联。
+i
-
A
uAB
B
i
+
-
A
B
关联
26
思考题 ：在图所示的电压和电流的参考 方向下，对元件A而言，参考方向是关联 的还是非关联？对元件B呢？
B
A i=-2A
B
(b)
A i=2A (c)
B
21
例2：若在图（a）所示电流的参考方向下，测得的 电流的波形如图（b）所示。求t=t1和 t3时的电流i， 并指出i的真实方向。若电流的参考方向与图（a） 的假定相反，测得的电流的波形将是怎样的？试求 这种情况下t=t1和 t3时的电流i，并指出i的真实方向.
14
第二节 电压和电流的参考方向
电路的基本物理量
一、电路变量
1. 基本变量： 电压（u），电流（i）， 电荷（q），磁链（ψ）
15
u
u d dt
q
u , i定义电阻元件； q , u定义电容元件； ψ, i 定义电感元件； ψ, q 定义忆阻元件。
i
i dq dt
ψ
16
2. 复合变量 功率 p（P大写表直流） 能量 w（W）
第01章-电路模型与电路定律..
电路应用举例 2、基础工业（运输、铁路、冶金、化工、机械）
电
工
必
理
不
论
可
学
少
科
的
是
支
基
持
础
技
工
术
业
2
电路应用举例
3、高新技术 （生物、光学、半导体、卫星、空间站、核弹、导弹等）
必
电
不
路
可
是
少
高
的
新
组
技
成
术
部
分
3
二、参考书目：
1、《电路基本理论》 狄苏尔.葛守仁著 人民教育出版社
i
+ u - f(u,i)0
33
常用的各种二端电阻器件
晶体二极管
规定：1）p > 0 吸收功率（负载） 2）p < 0 发出功率（电源）
29
2. 功率守恒原理 p发p吸
电源发出的 = 负载吸收的 总结：①. 电路基本物理量：u，i，p
②. 参考方向与关联参考方向 （用于i、u的求取）
③. 功率：p = ui(关联）
>0 广义负载 吸收， < 0 广义电源，发出
S
US
R
RS
11
三、理想元件
重要假设：当构成电路器件以及电路本 身的尺寸远小于电路工作时的电磁波的波长 （两个数量级），实际的元件可以看成理想 元件。
即：具体条件： L <<λ （L:电路尺寸 λ：电磁波波长）
12
电磁现象 理想元件
p dw dt
t
W p(t)dt
17
二、 电流：
1、电流的表征
单位时间内通过导体横截面的电量
大小：i
dq dt
方向：正电荷移动的方向。
单位： C/S=A(安） 常用单位 ： kA = 103A
mA=10-3A uA=10-6A
18
Si +
US
R
-
R1 b
R2
a
A
c 电流：bd还是db
R4 d
2、《电路理论基础》 裴留庆编 北京师范大学出版社
3、《电路基础》 陕西机械学院电工原理教研室编
机械工业出版社
4
三、学习方法：
1、预习 2、听讲 3、复习、做作业
5
第一章 电路模型与电路定律
第一节 电路与电路模型
一、电路的分类（按功能）
1、进行能量的传输、分配及转换的电路。 如电力系统
2、信号的处理、传输和储存电路。 如调谐电路、放大电路。
6
实际电路的组成
由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算放大器、传 输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和设备连接而成的电路， 称为实际电路。实际器件和设备举例:
7
电容器
电
池
线
晶体
圈
管
电阻器
运算放 大器
8
低频信号发生器的内部结构
9
10
二、电路的概念
电源：向电路提供电能或电信号。
{负载：在电路中吸收电能或接受电信号。 传输控制器件
A i (a)
B
i
1
0
t
t1 t2 t3 t4
-1
22
(b)
三、 电压：
1、电压的表征
移动单位q库仑力作的功w
大小：u
dW dq
方向：电场力推动正电荷作正功的方向。 即:AB,dq>0,dw>0,则:A(+)、B(-)。
单位： J/C=V(伏) 常用单位 ： kv = 103v
mv=10-3v uv=10-6v
30
例：求图中各二端网络吸收的功率。
A+ U=5V
B-
I=2A
A+ U=5V
B-
I=-2A
A-
U=5V B+
I=2A
I=-2A AU=5V
B+
I=-2A A+
U=5V B-
31
第四节 电路元件
集总参数元件所构成集总参数电路 理想元件
32
第五节 电阻元件
一、电阻元件的一般定义
定义：一个二端元件（理想的电路模型）， 若端电压u(t)和流过元件的电流i(t)之间的关系 可用u--i平面上的一条曲线描述（伏安特性）， 此元件称为电阻元件。R3ຫໍສະໝຸດ +US19
2、电流的参考方向
Ai
B
i>0,真实方向与参考方向相同，即：箭 头所示方向；
i<0,真实方向与参考方向相反，即：与 箭头方向相反。
思考题：1、选不同的参考方向会不会影响电 流的真实方向？
2、没有选定参考方向，电流的含义 是否完整？
20
例1：指出各图中电流的真实方向。
A i=2A (a)
电能的消耗
R
存储磁场能
L
存储电场能
C
例:线圈的几种电路模型
数学模型
定义式
uRi
Li q Cu
(a)
(b)
线圈的电路模型
13
四、集总参数电路（电路模型） 条件：1.电场，磁场可以分开，参数相对集中
2.电磁波辐射忽略不计（似稳场） 导致： 1.流入一个元件电流等于流出该
元件的电流（任一时刻） 2.电压函数唯一确定 集总参数电路：由集中参数元件组成的 电路称为集总参数电路
23
2、电压的参考方向
A +
u
B -
u>0,真实方向与参考方向相同，即：图
中所示方向；
u<0,真实方向与参考方向相反，即：与 图示方向相反。
思考题：1、选不同的参考方向会不会影响电 压的真实方向？
2、没有选定参考方向，电压的含义 是否完整？
24
例：指出各图中电压的真实极性。
A +
A +
U=2V (a)
+i
A
u
B
-
27
第三节 电功率和能量
1. 功率定义
i A+ - B 二端元件
i A+
B二端网络
uAB
dw dq |AB
移dq做功：dwuABdq
p
dw
dt
puABddqtuABi
28
公式：p = u i
直流 P = UI
单位：瓦（W） 常用单位：千瓦 kW103W
备注：p = u i 在关联参考方向下得出的。 非关联：p=-ui
U=-2V (b)
B -
B -
A
B
U=2V
(c)
25
3. 关联参考方向
若某元件的电压和电流的参考方向一致，
则把电流和电压的这种参考方向称为关联的。
否则为非关联。
+i
-
A
uAB
B
i
+
-
A
B
关联
26
思考题 ：在图所示的电压和电流的参考 方向下，对元件A而言，参考方向是关联 的还是非关联？对元件B呢？
B
A i=-2A
B
(b)
A i=2A (c)
B
21
例2：若在图（a）所示电流的参考方向下，测得的 电流的波形如图（b）所示。求t=t1和 t3时的电流i， 并指出i的真实方向。若电流的参考方向与图（a） 的假定相反，测得的电流的波形将是怎样的？试求 这种情况下t=t1和 t3时的电流i，并指出i的真实方向.
14
第二节 电压和电流的参考方向
电路的基本物理量
一、电路变量
1. 基本变量： 电压（u），电流（i）， 电荷（q），磁链（ψ）
15
u
u d dt
q
u , i定义电阻元件； q , u定义电容元件； ψ, i 定义电感元件； ψ, q 定义忆阻元件。
i
i dq dt
ψ
16
2. 复合变量 功率 p（P大写表直流） 能量 w（W）
第01章-电路模型与电路定律..
电路应用举例 2、基础工业（运输、铁路、冶金、化工、机械）
电
工
必
理
不
论
可
学
少
科
的
是
支
基
持
础
技
工
术
业
2
电路应用举例
3、高新技术 （生物、光学、半导体、卫星、空间站、核弹、导弹等）
必
电
不
路
可
是
少
高
的
新
组
技
成
术
部
分
3
二、参考书目：
1、《电路基本理论》 狄苏尔.葛守仁著 人民教育出版社
i
+ u - f(u,i)0
33
常用的各种二端电阻器件
晶体二极管
规定：1）p > 0 吸收功率（负载） 2）p < 0 发出功率（电源）
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2. 功率守恒原理 p发p吸
电源发出的 = 负载吸收的 总结：①. 电路基本物理量：u，i，p
②. 参考方向与关联参考方向 （用于i、u的求取）
③. 功率：p = ui(关联）
>0 广义负载 吸收， < 0 广义电源，发出