电路模型以及电路基本物理量课件
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第一章 直 流 电 路
教学目标
1、掌握电路的组成及功能； 2、了解实际电路和电路模型特点和联系； 3、掌握电路的基本物理量：电流、电压、电位、
电动势和功率。
1
本节重点
电路的基本物理量
本节难点
电路的基本物理量电流 和电压
2
§1―1 实际电路和电路模型
在实践中，为了达到某 种目的，人们需要设计、 安装一些实际电路，并让 它运行。
电气特性
电路综合
目的：通过对电路模型的分析计算来预测实际
电路的特性，从而改进实际电路的电气特性，设计
出优化的电路。
任务：掌握电路的基本理论和电路的基本分析 方法。
22
最简单的实际电路和它的理想化模型
图 手电筒电路 (a)电实路模际型电以路及电路(b基) 本电物原理Fra Baidu bibliotek理课图件（电气图）(c) 电路模型（电路图）(d) 拓扑结构2图3
（b）手电筒结构
（c）手电筒电路 图 简单的手电筒电路及电路模型
5
• 练习
电源
火线 零 线
..
连接导线和其余 设备为中间环节
负载
电路通常由电源、负载和中间环节三部分组成。
6
1）电源 电源是为电路提供电能的装置，它把其他形 式的能源转化为电能。
你能说出电源有哪些吗？请举例。
电源分为交流电源和直流电源。
注意：电流的正负是对参考方向而言的，离开了参 考方向，则电流的正、负是毫无意义的。
28
例1：已知电流的实际方向由a到b，大小为2A。 问如何表示这一电流？
研究的对象：是电路模型而不是实际电路。
14
三、电路模型 ①实际器件不只表现出一种电路性质
例如：一个线圈
电阻性质 电感性质 电容性质
15
②为了分析方便 必须在一定的条件下，对实际器件加以理想化处 理，即：一定条件下突出其主要的电性质而忽略 其次要因素，这种用理想电路元器件来代替实际 电路元器件构成的电路为电路模型，简称为电路。
11
• 2.电路的功能
1）电力系统中，实现电能的传输、分
配与转换（强电）
电灯
发电机
升压 输电线 变压器
降压 变压器
电动机 电炉
...
12
2）实现信号的转换、传递与处理（弱电）
话筒 放 扬声器 大 器
收接收天线把音乐等电磁波转换成相应的电信号，然后通过
电路进行传递和处理（调谐、变频、检波和放大），最后送到
17
18
• 理想电路元件
+
IS
R
L
C
US –
电阻元件 只具耗能 的电特性
电感元件 只具有储 存磁能的
电特性
电容元件 只具有储 存电能的
电特性
理想电压源
输出电压恒 定，输出电 流由它和负 载共同决定
理想电流源 输出电流
恒定，两端电 压由它和负载 共同决定。
理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似 化，其电特性单一、精确，可定量分析和计算。
在电源作用下，电路中产生了电压和电流。所 以电源又称为激励源，而在电路中产生的电压和 电流则称为响应。
根据这种因果关系，激励与响应
有时也称为
输入与输出。
10
3）中间环节=连接导线+辅助设备 连接导线将电源、负载荷辅助设备连接成一
个闭合回路，起传输电能的作用。
辅助设备可实现对电路的控制、分配、保护 及测量，包括各种开关、按钮、电流表、电压 表和测量仪等。
由直流电源组成的电路称为直流电路。
7
电源
蓄电池
交流稳压电源
8
• 直流电源表示
+ US
–
电池组
+ US
–
电压源 输出电压恒 定，输出电 流由它和负 载共同决定
IS
电流源 输出电流恒定 ，两端电压由 它和负载共同 决定。
9
2）负载
用电设备的总称。它是将电能或电信号转换成所 需要能量的装置。请举例。
19
注意
5种基本理想电路元件有三个特征： （a）只有两个端子； （b）可以用电压或电流按数学方式描述； （c）不能被分解为其他元件。
20
理想导线 既无电阻性，又无电感性、电容性的导线 在电路模型中，各理想电路元件均由“理想 导线”连接起来。
21
四、实际电路与电路模型的关系
实际电路
电路模型
电路分析 计算分析
a ➢ 参考方向的2种表示方法
R0
+
R
I
E
-
I 箭 标a R b
双下标 Iab
b
27
➢5.参考方向与实际方向的关系
参考方向与实际方向一致，电流值为正值；
参考方向与实际方向相反，电流值为负值。
例： a
I 若 I = 2A，则电流的实际方向从
R b a 流向 b；
I
若 I = –2A，则电流的实际方向从 b 流向 a 。
一、实际电路
由电器元件按一定方式 连接而成的电流通路。
低频信号发生器的内部结构
3
• 1、电路的组成 任何一个完整的电路，无论其具体用途
和功能怎样，也不管其复杂程度如何，一般 都可以看成是由电源、负载、中间环节这三 大部分组成的。
可以将各部分用电工符号画成电路模型图，简 称电路图。
4
• 举例一
（a）手电筒外观
电路模型是实际电路的理想化的模型。
24
电路由哪几部分 组成？各部分的 作用是什么？
何谓理想电路元件？ 其中“理想”二字在 实际电路的含义？
试述电路的功 能？何谓“电 路模型”？
学好本课程，应注意抓好四个主要环节：提前预习、 认真听课、及时复习、独立作业。还要处理好三个 基本关系：听课与笔记、作业与复习、自学与互学。
本书的研究对象是电路模型而不是实际电路
16
理想电路元件
理想电路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性质，可以用 数学表达式来表示其性能。 如：电灯、电炉、电阻器这些实际元件，消耗 电能是它们的主要性质，可以用电阻元件来表征。
在电路图中，各种电路元件都用参数和规定的图 形符号表示。
扬声器等负载，还原成原来的信息。 电视机
呢
13
二、关于电路理论研究
研究的内容：本教材主要研究电路的基本定律、 定理和各种计算方法，以便求解电路中的某些物 理量。一般不涉及器件内部发生的物理过程。
研究的方法：通过建立一种电路模型来分析电路 中发生的电磁现象，并用电流、电压、电荷和磁 通等物理量描述其中的过程。
25
§1—2 电路的基本物理量
一、电流和电流的参考方向
1.定义：电路中电荷的定向
R0
有规则运动形成电流
+
2.大小： I q
E
-
t
a
RI
b
单位： 安培(A), 千安(kA), 毫安(mA),微安(μA)
3.实际方向：习惯上规定为正电荷运动的方向。
26
4.参考方向：在电路分析中，任意选定一个方向作 为电流的方向，这个方向叫做电流的参考方向。
教学目标
1、掌握电路的组成及功能； 2、了解实际电路和电路模型特点和联系； 3、掌握电路的基本物理量：电流、电压、电位、
电动势和功率。
1
本节重点
电路的基本物理量
本节难点
电路的基本物理量电流 和电压
2
§1―1 实际电路和电路模型
在实践中，为了达到某 种目的，人们需要设计、 安装一些实际电路，并让 它运行。
电气特性
电路综合
目的：通过对电路模型的分析计算来预测实际
电路的特性，从而改进实际电路的电气特性，设计
出优化的电路。
任务：掌握电路的基本理论和电路的基本分析 方法。
22
最简单的实际电路和它的理想化模型
图 手电筒电路 (a)电实路模际型电以路及电路(b基) 本电物原理Fra Baidu bibliotek理课图件（电气图）(c) 电路模型（电路图）(d) 拓扑结构2图3
（b）手电筒结构
（c）手电筒电路 图 简单的手电筒电路及电路模型
5
• 练习
电源
火线 零 线
..
连接导线和其余 设备为中间环节
负载
电路通常由电源、负载和中间环节三部分组成。
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1）电源 电源是为电路提供电能的装置，它把其他形 式的能源转化为电能。
你能说出电源有哪些吗？请举例。
电源分为交流电源和直流电源。
注意：电流的正负是对参考方向而言的，离开了参 考方向，则电流的正、负是毫无意义的。
28
例1：已知电流的实际方向由a到b，大小为2A。 问如何表示这一电流？
研究的对象：是电路模型而不是实际电路。
14
三、电路模型 ①实际器件不只表现出一种电路性质
例如：一个线圈
电阻性质 电感性质 电容性质
15
②为了分析方便 必须在一定的条件下，对实际器件加以理想化处 理，即：一定条件下突出其主要的电性质而忽略 其次要因素，这种用理想电路元器件来代替实际 电路元器件构成的电路为电路模型，简称为电路。
11
• 2.电路的功能
1）电力系统中，实现电能的传输、分
配与转换（强电）
电灯
发电机
升压 输电线 变压器
降压 变压器
电动机 电炉
...
12
2）实现信号的转换、传递与处理（弱电）
话筒 放 扬声器 大 器
收接收天线把音乐等电磁波转换成相应的电信号，然后通过
电路进行传递和处理（调谐、变频、检波和放大），最后送到
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18
• 理想电路元件
+
IS
R
L
C
US –
电阻元件 只具耗能 的电特性
电感元件 只具有储 存磁能的
电特性
电容元件 只具有储 存电能的
电特性
理想电压源
输出电压恒 定，输出电 流由它和负 载共同决定
理想电流源 输出电流
恒定，两端电 压由它和负载 共同决定。
理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似 化，其电特性单一、精确，可定量分析和计算。
在电源作用下，电路中产生了电压和电流。所 以电源又称为激励源，而在电路中产生的电压和 电流则称为响应。
根据这种因果关系，激励与响应
有时也称为
输入与输出。
10
3）中间环节=连接导线+辅助设备 连接导线将电源、负载荷辅助设备连接成一
个闭合回路，起传输电能的作用。
辅助设备可实现对电路的控制、分配、保护 及测量，包括各种开关、按钮、电流表、电压 表和测量仪等。
由直流电源组成的电路称为直流电路。
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电源
蓄电池
交流稳压电源
8
• 直流电源表示
+ US
–
电池组
+ US
–
电压源 输出电压恒 定，输出电 流由它和负 载共同决定
IS
电流源 输出电流恒定 ，两端电压由 它和负载共同 决定。
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2）负载
用电设备的总称。它是将电能或电信号转换成所 需要能量的装置。请举例。
19
注意
5种基本理想电路元件有三个特征： （a）只有两个端子； （b）可以用电压或电流按数学方式描述； （c）不能被分解为其他元件。
20
理想导线 既无电阻性，又无电感性、电容性的导线 在电路模型中，各理想电路元件均由“理想 导线”连接起来。
21
四、实际电路与电路模型的关系
实际电路
电路模型
电路分析 计算分析
a ➢ 参考方向的2种表示方法
R0
+
R
I
E
-
I 箭 标a R b
双下标 Iab
b
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➢5.参考方向与实际方向的关系
参考方向与实际方向一致，电流值为正值；
参考方向与实际方向相反，电流值为负值。
例： a
I 若 I = 2A，则电流的实际方向从
R b a 流向 b；
I
若 I = –2A，则电流的实际方向从 b 流向 a 。
一、实际电路
由电器元件按一定方式 连接而成的电流通路。
低频信号发生器的内部结构
3
• 1、电路的组成 任何一个完整的电路，无论其具体用途
和功能怎样，也不管其复杂程度如何，一般 都可以看成是由电源、负载、中间环节这三 大部分组成的。
可以将各部分用电工符号画成电路模型图，简 称电路图。
4
• 举例一
（a）手电筒外观
电路模型是实际电路的理想化的模型。
24
电路由哪几部分 组成？各部分的 作用是什么？
何谓理想电路元件？ 其中“理想”二字在 实际电路的含义？
试述电路的功 能？何谓“电 路模型”？
学好本课程，应注意抓好四个主要环节：提前预习、 认真听课、及时复习、独立作业。还要处理好三个 基本关系：听课与笔记、作业与复习、自学与互学。
本书的研究对象是电路模型而不是实际电路
16
理想电路元件
理想电路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性质，可以用 数学表达式来表示其性能。 如：电灯、电炉、电阻器这些实际元件，消耗 电能是它们的主要性质，可以用电阻元件来表征。
在电路图中，各种电路元件都用参数和规定的图 形符号表示。
扬声器等负载，还原成原来的信息。 电视机
呢
13
二、关于电路理论研究
研究的内容：本教材主要研究电路的基本定律、 定理和各种计算方法，以便求解电路中的某些物 理量。一般不涉及器件内部发生的物理过程。
研究的方法：通过建立一种电路模型来分析电路 中发生的电磁现象，并用电流、电压、电荷和磁 通等物理量描述其中的过程。
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§1—2 电路的基本物理量
一、电流和电流的参考方向
1.定义：电路中电荷的定向
R0
有规则运动形成电流
+
2.大小： I q
E
-
t
a
RI
b
单位： 安培(A), 千安(kA), 毫安(mA),微安(μA)
3.实际方向：习惯上规定为正电荷运动的方向。
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4.参考方向：在电路分析中，任意选定一个方向作 为电流的方向，这个方向叫做电流的参考方向。