第一章电路的基本概念和基本定律
第一章 电路的基本概念和基本定律
电路的基本概念和基本定律
伏-安关系： 电压电流关系 （u，i关联参考方向下）
i u e
N
d e dt dLi di L dt dt
di u e L dt
电磁感应定律 感应电动势阻碍电流 变化，且其大小与电 流变化快慢有关
对于线性电感
伏安关系
说明1： 电压与电流的变化率成正比，电感是动态元件 当
如果U 、I方向不 一致该如何？
江苏大学电工电子教研室
电路的基本概念和基本定律
二、功率的计算：
U、 I 为关联参考方向时： U、 I 为非关联参考方向时：
P = UI或 p＝ui
三、功率性质： 若计算结果 P（p） 0
若计算结果P（p） 0
Hale Waihona Puke + u –+
i
i
u –
P = －UI或 p＝－ui
电工技术（电工学I）
第一章 电路的基本概念和基本定律 Basic conception and Laws of circuit
江苏大学电气信息工程学院
School of electric and information，UJS
电路的基本概念和基本定律
内容
1.1 电路的作用与组成
1.2 电路模型 1.3 电流和电压的参考方向 1.4 电路的功率
江苏大学电工电子教研室
电路的基本概念和基本定律
4.关联与非关联参考方向 对任一元件或一段电路 关联方向：
I
与
U
的参考方向一致
a
I U
b
非关联方向：
I
与
U
的参考方向相反
a
《电工学》电路的基本概念与基本定律
(2) 说明功率的平衡关系。
I
解：(1) 对于电源
+++
U= E1 U1= E1 IR01
E1
–
即 E1= U + IR01 = 220 +50.6 = 223V R01
U = E2 + U2 = E2 + IR02
U
–
–E2
R02
即 E2= UIR02 = 220 50.6 = 217V
(2) 功率的平衡关系 E1 = E2 + IR01 + IR02
+ (d)
解： (a) 电流从“+”流出，故为电源；
(b) 电流从“+”流入，故为负载；
(c) 电流从“+”流入，故为负载 ；
(d) 电流从“+”流出，故为电源。
例2：已知：U1 = 9V，I = -1A，R = 3Ω
求：元件1、2分别是电源还是负载，并验证
电路功率是否平衡？ I R
解：因为U2 = -RI + U1 = 12V
I1 a I2
对回路1：E1 = I1 R1 +I3 R3
R1
R2
或 I1 R1 +I3 R3 –E1 = 0
E1 1 I3 R3 2 E2 对回路2：E2= I2 R2+I3 R3
b
或 I2 R2+I3 R3 –E2 = 0
基尔霍夫电压定律（KVL） 反映了电路中任一
回路中各段电压间相互制约的关系。
所以电流从元件1的“+” 流入，从元件2的“+”流
1 U1
U2 2
出，
故元件1为负载，元件2为电源。 电源产生功率： P2 =︱U2I︱= 12W
第一章电路的基本概念和基本定律
开关
实际电路
电源
电路模型 3
（1）电源：供给电能的设备。
把其它形式的能量转换为电能。
（2）负载： 消耗电能的设备。
把电能转换为其它形式的能量
（3）中间环节（又称传输控制环节）：
各种控制电器和导线，起传输、分 配、控制电能的作用。
4
1.1.2 电路中的物理量 1、电流
定义 电荷有规律的定向运动即形成电流
(2) 列电路方程：
Uab UR E
UR Uab E
IR
UR R
Uab E R
15Leabharlann R aIR E UR
b U
IR
U
R
E
(3) 数值计算
U 3V
IR
3-2 1
1A
（实际方向与假设方向一致）
U 1V
IR
1 2 1
1A
（实际方向与假设方向相反）
16
（共7 个）
31
(一) 克氏电流定律（KCL）
对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点
流出的电流, 即： I 入= I 出 或者说，在任一瞬 间，一个节点上电流的代数和为 0。 即： I =0
例
I2
I1 I3 I2 I4
I1
I3
或：
I4
I1 I3 I2 I4 0
(二) 克氏电压定律（KVL）
对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其 电位升等于电位降。或各电压的代数和为 0。
I1
a
I2
即： U 0
R1
R2
例如： 回路 #3
电路的基本概念和基本定律
电路的基本概念和基本定律一、电路基本概述1.电流流经的路径叫电路，它是为了某种需要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来的，它的作用是A：实现电能的传输和转换；B：传递和处理信号（如扩音机、收音机、电视机）。
一般电路由电源、负载和连接导线（中间环节）组成。
（1）电源是一种将其它形式的能量转换成电能或电信号的装置，如：发电机、电池和各种信号源。
（2）负载是将电能或电信号转换成其它形式的能量或信号的用电装置。
如电灯、电动机、电炉等都是负载，是取用电能的设备，它们分别将电能转换为光能、机械能、热能。
（3）变压器和输电线是中间环节，是连接电源和负载的部分，它起传输和分配电能的作用。
2. 电路分为外电路和内电路。
从电源一端经过负载再回到电源另一端的电路，称为外电路；电源内部的通路称为内电路。
3．电路有三种状态：通路、开路和短路。
（1）通路是连接负载的正常状态；（2）开路是R→∝或电路中某处的连接导线断线，电路中的电流I＝0，电源的开路电压等于电源电动势，电源不输出电能。
例如生产现场的电流互感器二次侧开路，开路电压很高，将对工作人员和设备造成很大威胁；（3）短路是相线与相线之间或相线与大地之间的非正常连接，短路时，外电路的电阻可视为零，电流有捷径可通，不再流过负载。
因为在电流的回路中仅有很小的电源内阻，所以这时的电流很大，此电流称为短路电流。
短路也可发生在负载端或线路的任何处。
产生短路的原因往往是由于绝缘损坏或接线不慎，因此经常检查电气设备和线路的绝缘情况是一项很重要的安全措施。
为了防止短路事故所引起的后果，通常在电路中接入熔断器或自动断路器，以便发生短路时，能迅速将故障电路自动切除。
4、电路中产生电流的条件：（1）电路中有电源供电；（2）电路必须是闭合回路；5、电路的功能：（1）传递和分配电能。
如电力系统，它是由发电机，升压变压器，输电线、降压变压器、供配电线路和各种高、低压电器组成。
（2）传递和处理信号。
电路的基本原理(第一章)
参考方向 实际方向
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I （负载）
若 P = UIa 0
I
+ + “发出功率”
-
U_ b
（电源）
(２)当U和I参考方向选择不一致的前提下
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I （负载）
若 P = UI 0
I
+
-
+
U_
“发出功率” （电源）
中间环节：连接电源和负载的部分，其传输和分 配电能的作用。例如：输电线路
举例：（电子电路，即信号电路）
放 大 器
电源 （信号源） 中间环节
负载
电路的作用之二：传递和处理信号。
1.2 电路模型
I
电 池
灯 泡
+ E
_
+
RU
_
电源
负载
理想电路元件：在一定条件下，突出其主要电磁性能， 忽略次要因素，将实际电路元件理想化
对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于 由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节
点上电流的代数和为 0。 即： I =0
例
I2
I1 I3 I2 I4
I1
I3
或：
I4
I I I I 0
1
3
2
4
克氏电流定律的依据：电流的连续性
克氏电流定律的扩展
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。
例 I1 A
I
a
+
RO
+
U
E_
-
b
I=0
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
图1-8 电动势与电压的方向
第 1 章 电路的基本概念与基本定律
1.2.5 电能和电功率
当正电荷从电源正极经过元件移动到负极时， 电场力 要对电荷做功， 这时元件吸收能量， 此元件可看作是负载， 如电阻等； 反之， 当正电荷从负极经过元件移动到正极时， 外力做功， 电场力做负功， 这时元件对外释放电能， 此元 件可看作电源， 如电池等。
第 1 章 电路的基本概念与基本定律
在电源内部， 电动势的实际方向是正电荷所受外力的方 向， 因此从低电位（负极）指向高电位（正极）。 而电压的 实际方向是正电荷所受电场力的方向， 所以是从高电位（正 极）指向低电位（负极）， 即在电源内部， 电动势与电压方 向相反。 在电源内部， 电流从低电位流向高电位， 与电源 外部电流方向相反。 电动势的单位与电压相同， 也用伏特 （V）表示。 电源电动势与电压的方向如图1-8所示。
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。
(3) ① 如果已知A、 B两a)所示， 可证明如下
UAB=UAO+UOB=UAO－UBO=VA－VB 图1-6(a)中， 电压UAB=VA－VB=2－(－4)=6 V。
第 1 章 电路的基本概念与基本定律
② 电路中某一点的电位随参考点（零电位点）选择的不 同而不同， 但两点间的电压（电位差）不变。
第一章电路的基本概念和定律
§1.1 电路与电路模型
基本的电路参数有3个，即电阻、电容和电感。 基本的集中参数元件有电阻元件、电感元件和电容元件，分别用图13(a)，(b)和(c)来表示。
图1-3 三种基本的集中参数元件
返回
§1.2 电路中的基本描述量
电流 电压 电阻 电功及电功率
§1.2 电路中的基本描述量
电流——它是指电荷在电路中做规则的定向运动 (如图案1.2-1) 。电流分直流和 交流两种。电流的大小和方向不随时间变化的叫做直流，用符号DC 表示。 电流的大小和方向随时间变化的叫做交流，用符号ＡＣ表示。
我们以d为参考点（即Ud=0） 设Uc=15V，R=5欧姆则电流 I=（Uc-Ud）/R= 15/5=3A Ub=IR=3×（4+5）
=3×9=27V Ua=IR=3×（2+4+5）=3×11=33V 我们再以b为参考点（即Ub=0）设Ua=6V R=2欧姆 则电流I=（UaUb）/R=6/2=3A
Ｐ＝Ｕ×Ｉ （Ｐ＞０吸收能量 Ｐ＜０释放能量） 非关联参考方向：（电路图如右）－──→─□───＋（电压为U，电流为I， 电阻为R） Ｐ＝-Ｕ×Ｉ （Ｐ＞０吸收能量 Ｐ＜０释放能量） 举例如下：
如下图所示：R=6欧姆、电压1和2分别为2V和6V，求两个电压元件各自的功 率？并判断吸收和释放 分析：首先要求功率必须先求出电流，然后在利用公 式P=UI来求解。
Uc=;5）=-27V （可见c、d两 点的电位为负） 总结：电路中某点电位数值随选参考点的不同而改变，但参考点一经 选定，那么某点电位就是唯一确定的数值。
返回
§1.2 电路中的基本描述量
电功—电流通过负载时，将电场能转换成 其他形式的能，即电流做功叫做电功。 电功用符号“W”表示，单位为焦耳（J）。 电功W可用下式表示：
第1章 电路的基本概念与基本定律
1第1章电路的基本概念与基本定律1.11.1电路和电路模型电路和电路模型1.21.2电路中的基本物理量电路中的基本物理量 1.3 1.3 电阻电阻电阻、、电感电感、、电容元件 1.4 1.4 电压源和电流源电压源和电流源 1.5 1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律2实际电路是实际电路是为实现某种应用目的由若干电器设备或器件按一定方式用导线连接而成的电流通路成的电流通路。
实现电能的传输和转换 电力电路或强电电路实现信号的传递和处理 电子电路或弱电电路1.1 电路和电路模型一、电路的定义3负载电源电源（（或信号源或信号源）：）：）：提供电能提供电能提供电能（（或信号源或信号源））的部分的部分。
负载负载：：吸收或转换电能的部分吸收或转换电能的部分。
中间环节中间环节：：连接和控制它们的部分连接和控制它们的部分。
电路的组成中间环节4电路在工作时电路在工作时，，对电源来说对电源来说，，通常处于下列三种方式之一种方式之一：：负载负载、、空载和短路。
负载与电源接通负载与电源接通，，负载中有电流通过有电流通过，，负载电流的大小与负载电阻有关与负载电阻有关。
负载都是并联负载都是并联。
因此当负，负载电阻减小负载电阻减小，，负，即功率增大即功率增大。
一般所说的负载的大小一般所说的负载的大小，，指的是负载电流或功率的大小的是负载电流或功率的大小，，而不是指负载电阻的大小不是指负载电阻的大小。
负载工作方式：5空载开路这时电源两端的外电阻等于零，电源输出的电流仅由电源内阻限制限制，，此电流称为短路电流此电流称为短路电流。
6为了保证电器设备和器件为了保证电器设备和器件（（包括电线包括电线、、电缆电缆））可以安全、可靠和经济地工作可靠和经济地工作，，每种电器设备每种电器设备、、器件在设计时都对其规定了工作时允许的最大电流对其规定了工作时允许的最大电流、、最高电压和最大功率等参数值等参数值，，这些数值统称为额定值这些数值统称为额定值。
电路分析-第1章 电路的基本概念和基本定律
Uad=φa—φd=10—(—3)=13V
Ubd=Uba+Uad=—2+13=11V
以上用两种思路计算所得结果完全相同，由此可 (1) 两点之间的电压等于这两点之间路径上的
(2) 测Uab和Ubd的电压表应按图(b)所示跨接在 待测电压的两端，其极性已标注在图上。
§1－3 电功率与电能
一 、电功率 1. 定义 图中表示电路中的一部分 a 、 b 段，图中采 用了关联参考方向，设在 dt 时间内，由 a 点转移 到b点的正电荷量为dq，ab间的电压为u，在转移 过程中dq失去的能量为 d udq 因此，ab段电路所消耗的功率为
(a)开路状态；
(b)短路状态
§1－5电压源和电流源
例1.5 某电压源的开路电压 为30V，当外接电阻R后， 其端电压为25V，此时流经 的电流为5A，求R及电压源 内阻RS。 解： 用实际电压源模型表征该 电压源，可得电路如图所示。 即： 设电流及电压的参考方向如图 中所示，根据欧姆定律可得：
＋ 30 V － RS R I ＋ U －
U＝U －R I S S
(a)
(b)
内阻
电阻Rs表示实际 电源的能量损耗
§1－5电压源和电流源
电路的两种特殊状态 开路状态。如图(a)所示。此时不接负载，电 流为零，端电压等于开路电压。可用开路电压 和内阻两个参数来表征。
＋ US － RS － U＝UOC ＋ ＋ US － RS ISC ＝ UOC RS
§1－5电压源和电流源
U R I
根据
S S
U R I
25 5 5
U U R I
30 25 1 5
U S U 可得：R S I
§1－5电压源和电流源
第一章 电路的基本概念与基本定律
元件
想想 练练
电压、电位、 电动势有何异 同？
电功率大的用电器， 电功也一定大，这种说 法正确吗？为什么？
思考 回答
在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？ 应用参考方向时，你能说明“正、负”、“加、 减” 及“相同、相反”这几对词的不同之处吗？ 电路分析中引入参考方向的目的是为分析和计算电路提 供方便和依据。应用参考方向时，“正、负”是指在参考方 向下，电压和电流的数值前面的正、负号，若参考方向下一 个电流为“－2A”，说明它的实际方向与参考方向相反，参考 方向下一个电压为“＋20V”，说明其实际方向与参考方向一 致；“加、减”指参考方向下列写电路方程式时，各项前面 的正、负符号；“相同、相反”则是指电压、电流是否为关 联参考方向， “相同”是指电压、电流参考方向关联，“相 反”指的是电压、电流参考方向非关联。
1.2.2 电压、电位和电动势
a
电动势E 只存 在于电源内部 ，其大小反映 了电源力作功 的本领。其方 向规定由电源 “负极”指向 电源“正极” 。
S
I
R0
+
U
+ _
b E
RL
–
电压U是反映电 场力作功本领的 物理量，是产生 电流的根本原因 。电压的正方向 规定由“高”电 位指向“低”电 位。
电位V是相对于参考点的电压。参考点的 电位:Vb=0；a点电位： Va=E-IR0=IR
电压和电位的关系：Uab=Va－Vb
电动势和电位一样属于一种势能，它能够将低 电位的正电荷推向高电位，如同水路中的水泵能够 把低处的水抽到高处的作用一样。电动势在电路分 析中也是一个有方向的物理量，其方向规定由电源 负极指向电源正极，即电位升高的方向。
电压、电位和电动势的区别
电路1单元 电路的基本概念和定律
P3 U 3 I1 8 2 16 W（消耗）
注
对一完整的电路，发出的功率＝消耗的功率
1.3 欧姆定律
流过电阻的电流与该电阻两端电压成正比，与电阻值成反比。
u i R
U I R
u
i
伏安特性为一条 过原点的直线
i Gu
i
I GU
R
+
u
(Ohm，欧姆)
R 称为电阻，单位： (欧)
实际电流源也不允许开路。因其内阻大，若 开路，电压很高，可能烧毁电源。
+
u
u
_
i
一个好的电流源要求
RS
3. 受控电源 (非独立源) 定义
电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数，而是 受电路中某个地方的电压(或电流)控制的电源，称受控源 电路符号
+
–
受控电压源
受控电流源
分类
根据控制量和被控制量是电压u 或电流i ，受控源可分 四种类型：当被控制量是电压时，用受控电压源表示；当被 控制量是电流时，用受控电流源表示。 (1) 电流控制的电流源 ( CCCS ) 四端元件
u
伏安关系
uS (t )
i
例
i
+
uS
-
R
外 电 路
uS i R i 0 ( R )
i ( R 0)
电压源不能短路！
例
计算图示电路各元件的功率。 R 5
5V
_
i
_
P5 V uS i 5 ( 1) 5 W
PR Ri 5 1 5 W
2
满足：P（发）＝P（吸）
+
(3) 用双下标表示
电工技术--第一章电路的基本概念与基本定律
第一章电路的基本概念与基本定律知识要点一、内容提要直流电路的基本概念和基本定理是分析和计算电路的基础和基本方法。
这些基础和方法虽然在直流电路中提出，但原则上也适用于正弦交流电路及其它各种线性电路。
并且，这些方法也是以后分析电子线路的基础。
本章重点讲述电路中几个基本物理量、参考方向、电路的工作状态及基本定律。
二、基本要求1.了解电路模型及理想电路元件的意义；2.能正确应用电路的基本定侓；3.正确理解电压、电流正方向的意义；4.了解电路的有载工作、开路与短路状态，并能理解电功率和额定值的意义；5.熟练掌握分析与计算简单直流电路和电路中各点电位的方法。
三、学习指导本章重点讲述了三个问题：电压、电流和参考方向。
同时，对克希荷夫定律和电路中电位的概念及计算进行了详细的分析推导和计算。
虽然这些问题都比较简单，但由于它们贯穿电工学课程始终，所以读者应通过较多的例题和习题逐步建立并加深这些概念，使之达到概念清晰，运用自如灵活，能解决实际问题的目的。
1.1 电路的组成及作用在学习本课程中，首先应掌握电路的两大作用（即强电电路电的传输、分配和转换；弱电电路中是否准确地传递和处理信息），及其三大组成部分（即电源、中间环节、负载）。
要特别注意信号源与一般电源的概念与区别：信号源输出的电压与电流的变化规律取决于所加的信息；电源输出的功率和电流决定于负载的大小。
1.2 电路模型由理想电路元件组成的电路；其中理想电路元件包括电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。
电源的电压或电流称为激励；激励在各部分产生的电压和电流称为响应。
1.3 电路的几个基本物理量若要正确地分析电路，必须先弄清楚电路中的几个基本物理量。
因为电流、电压和电动势这些物理量已在物理课中讲过，但是本章主要讨论它们的参考方向（正方向）和参考极性。
在本章学习的过程中应注意两点：第一，在分析任何一个电路中列关系式时，必须首先在电路图上标明电压、电动势和电流的参考方向和参考极性；第二，考虑电压和电流本身给定的正负，即要注意两套正负符号。
电工第一章
+
Φ
ψ
O i
1.3.2 电感元件 用导线绕制的线圈， ·电感线圈 — 用导线绕制的线圈，通 时可产生磁场，磁通为Φ； 过电流 i 时可产生磁场，磁通为 ；
i
常用单位： 常用单位： mH = 10-3 H, µH =10-6 H • 电感中电流、电压的关系： 电感中电流、电压的关系： u、i 取ARD，且u与e的RD一致时 ， 与 的 一致时
1.2.1 电流 i （电流强度） 电流强度） 定义：单位时间内通过导体横截面的电荷量。 ① 定义：单位时间内通过导体横截面的电荷量。 dq 定义式： 定义式： i ( t ) = dt i 的大小和方向均不随时间变化 — 直流电（DC） 大小和方向均不随时间变化 直流电（ ） i 的大小和方向按正弦规律变化 — 交流电（AC） 的大小和方向按正弦规律 正弦规律变化 交流电（ ） 单位：安培A 库仑 库仑/秒 ② 单位：安培 (库仑 秒) — 简称安
p 恒大于 ，故电阻 为耗能元件。 恒大于0， 电阻R为耗能元件。 ·电气设备的额定值与实际值 ① 额定值：使电气设备能正常运行而规定的允许值。 额定值：使电气设备能正常运行而规定的允许值。 额定电压U 额定电流I 额定功率P 如：额定电压 N、额定电流 N、额定功率 N=UNIN等。 实际值：电气设备实际工作条件下的值。 ② 实际值：电气设备实际工作条件下的值。 电压U、电流I、功率P等 如：电压 、电流 、功率 等。 实际值不一定等于 额定值。 额定工作状态。 额定值。实际值等于额定值 — 称额定工作状态。
（1-11）
u Φ _ e
电感线圈可储存磁场能。 电感线圈可储存磁场能。 可储存磁场能 N 匝线圈的磁通链 = NΦ。 匝线圈的磁通链 磁通链Ψ 。
第一章 电路的基本概念和基本定律
不能充分利用设备的能力
降低设备的使用寿命甚至损坏设备
2、电源开路
A
C
I
E
U0
R
R0
B
D
特征
I=0 U=U0=E P=0
3、电源短路
IS
R1
E
U
R2
R0
特 U=0
I=IS=E/ R0
征 P = 0 PE = P = R0IS2
电流过大，将烧毁电源
R0
R1
I
E
U R2
有 I 视电路而定
源
电
路
U=0
短接
P<0，L把磁场能转换为电能，放出功率。
储存的磁场能
WL=
1 2
Li 2
L为储能元件
3、电容元件 i
uC
库仑（C）
q C= u
q 法拉（F）
（伏）V
q
若C为大于零的常数,
则称为线性电容。
电容器的电容与极板的尺寸 及其间介质的介电常数有关。C
=
S d
S —极板面积(m2) d —板间距离 (m) —介电常数(F/m)
2) 传递与处理信号
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
电灯 电动机
话筒
扬声器 放
大
器
1 电源
2 中间环节
3 负载 信号源
负载
其它形式的能量电能
话筒把声音（信息）电信号
连接电源和负载，传输、分配电能 扬声器把电信号 声音（信
电能其它形式的能量
息）
电路的组成
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
一定值，而其两端电压U 是任意的, 由负载电阻和 IS确定，这样的电源称为 理想电流源或恒流源。
电工第一章电工学
三. 短路工作状态
当电源两端由于某种原因而联 在一起时，称电源被短路。
IS a
c
短路时，可将电源外电阻视 E
R
为零，电流有捷径流过而不 通过负载。
R0
由于R0很小，所以此时电流
b
d
很大，称之为短路电流 Is 。
U=0
电路短路时的特征为
I = Is = E / R0
P = P = I2 R0
§1-6 基尔霍夫定律
大小：a、b两点间电压 Uab 在数值上等于电场力把单位正电荷 从a点移到b点所作的功。也就是单位正电荷在移动过程中所 失去的电能。
方向：正电荷在电场的作用下，从高电位向低 电位移动。规定这时正电荷的的移动方向为电 压的正方向。
在分析电路之前，可以任意选择某一方向为电 压的参考方向。当实际电压方向与参考方向一 致时，电压值为正，反之为负。
为维持导体中的电流能够连续不断地流 过，且应使得导体a、b两端的电压不致 丧失，就要将b端的正电荷移至a端。但 电场力的作用方向恰好与此相反，因此 就必须要有另一种力去克服电场力而使 b端的正电荷移至a端。电源中必须具有 这种力——电源力(非静电力)。
I
a+
Eab b
Uab _
电源力
大小：电源电动势Eab的数值等于电源力把单位正电荷 从电源的低电位b端经电源内部移到电源高电位a端所 作的功，也就是单位正电荷从电源低电位端移到高电 位端所获得的能量。
如图中的ab、acb 及adb共3条支路。
一条支路中各部分都流过一个相 同的电流，称为支路电流。
如图中的I1、 I2 及I3共3个电流。 2. 节点：电路中三条或三条以上 的支路相联结的点称为节点。
I1 c
第一章 电路的基本概念和基本定律
第一章电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基尔霍夫定律是电工技术和电子技术的基础。
§1-1 电路中的物理现象和电路模型一、实际电路电路：由电气器件或设备，按一定方式连接起来，完成能量的传输、转换或信息的处理、传递。
组成：电源、负载和中间环节。
日光灯实际电路二、理想电路元件、电路模型实际电路的分析方法：用仪器仪表对实际电路进行测量，把实际电路抽象为电路模型，用电路理论进行分析、计算。
1、理想电路元件实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或旗舰所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器等，它们的电磁性质是很复杂的。
例如：一个白炽灯在有电流通过时，如下图所示：为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看成理想电路元件。
2、电路模型将实际电路中的元件用理想电路元件表示、连接，称为实际电路的电路模型。
如下图所示：U S三、电路的分类1、分布参数电路电路本身的几何尺寸相对于工作波长不可忽略的电路。
2、集中参数电路如果电路本身的几何尺寸l相对于电路的工作频率所对应的波长λ小的多，则在分析电路时可以忽略元件和电路本身几何尺寸。
例如：工作频率为50Hz，波长λ=6000km，所以在工频情况下，多数电路满足l<<λ，可以认为是集中参数电路。
集中参数电路分为：线性电路（元件参数为常数）★非线性电路（元件参数不为常数）§1-2电路中的基本物理量一、电流及电流的参考方向1、电流：带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动形成的电流。
dtdqi =（单位时间内通过某一截面的电荷量） 电流的单位：A （安培）、kA （千安）、mA(毫安）、μA （微安）A 10A 1 , A 10mA 1 , A 10kA 1-633===-μ2、电流的参考方向电流的实际方向：正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向（客观存在） 电流的参考方向：任意假定。
实际方向（2A ）（参考方向与实际方向相同）A)2( 0=>i i 实际方向（2A ）（参考方向与实际方向相反）A)2( 0-=<i i二、电压、电位及电压的参考方向1、电位（物理中的电势）电场力把单位正电荷从一点移到参考点所做的功。
电工电子第1章
2
3
t/ms
1.2.4 电压源
1、理想电压源 、
e + – + E –
图形符号
i + E – + u – 外 电 路 E i u
O
理想电压源的伏安特性
+
+ R0 U
2、实际电压源模型 、
R0 u e – 或
+ E –
–
I RO
U E IR0 U I O
+
U
+ –
RL
E
–
U = E − IRo
伏安特性
b
E2
c
Va = − E1 = −5V, Vb = 0V, Vc = E 2 = 8V U ab = Va − Vb = (−5 − 0)V = −5V U bc = Vb − Vc = (0 − 8)V = −8V
电位计算补充例题
结论：从上述计算结果可以看到， 结论：从上述计算结果可以看到，电位与参考点的 选取有关，参考点不同，各点电位不同； 选取有关，参考点不同，各点电位不同；而电压与 参考点的选取无关，参考点不同， 参考点的选取无关，参考点不同，两点之间的电压 不变，但电压的参考方向不同，则符号不同。 不变，但电压的参考方向不同，则符号不同。
15
u(t ) / V
1 0.5 1.5 2 2.5 3 t/ms
(b)
u(t )
–
R
C
1 0 –15 0.5 1.5
2 2.5
3 t/ms
(a)
i C (t ) / m A
u (t ) iR (t ) = R
du ( t ) iC ( t ) = C dt
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第一节 电路和电路模型
三、实际电路的分类
实际电路可分为“集中参数电路”和“分 布参数电路”两大类。当一个Байду номын сангаас际电路的几何 尺寸远小于电路中电磁波的波长时，称为“集 中参数电路”。否则就称为“分布参数电路”。
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第二节 电路的基本物理量
一、电流、电压及其参考方向 1.电流
（1）定义： 带电粒子的定向移动形成了电流。单位时 间内通过导体截面的电荷量定义为电流强度，简称为电 流，用i表示。
电工基础
第第一一节节 电电路路和和电电路路模模型型
二、电路模型
1.电路模型： 就是把实际电路的本质特征抽象出来所形成的理想
化的电路。今后所讨论的电路都是电路模型。 2.电路图：
用规定的电路符号表示各种理想元件而得到的电路 模型图称为电路原理图，简称电路图。
电工基础
第一节 电路和电路模型
下图表示的就是一个实际电路的电路模型图。
电工基础
第二节 电路的基本物理量
二、电位
1.定义：在电路中任选一点O作为参考点，则该电路中
某一点A到参考点的电压即为A点的电位，用 表示。 即
A uAO
电位与电压的单位完全相同，也是用伏特（V）计量。 因电路参考点的电位为零，所以参考点也称零电位点。
电工基础
第二节 电路的基本物理量
2.说明：
（1）电路中A、B两点间的电压是A点与B点电位之差， 又叫电位差。即
因此，电压
uAB A B
（2）除参考点外，各点的电位值可正可负。 （3）参考点可任意选择，一经选定，电路其它各点电位随之确定。 （4）参考点选择得不同，电路中同一点的电位随之改变，但任两点间
的电压不变。
电工基础
第二节 电路的基本物理量
三、电动势
1.定义：电源力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做 的功，人们将其称为电源的电动势，用e表示，即
电工基础
第一节 电路和电路模型
一、电路及其功能
电路是各种电气设备按一定方式联接起来的整体， 它提供了电流流通的路径。从工程技术领域来看，电路 的应用可分为能量与信息两大领域。
电路的功能基本上可以分成两大类。一类是实现 电能的转换、传输和分配。另一类则是在信息网络中， 用来传递、储存、加工和处理各种电信号。
（4）直流电压：在直流时，电压表达式应写为
U AB
WAB Q
电工基础
第二节 电路的基本物理量
3. 参考方向
（1）实际方向：以上对电流、电压规定的方向，是电路中 客观存在的方向，称为实际方向。
（2）参考方向：参考方向是人们任意选定的一个方向。 分析电路时，可任意选定电压、电流的参考方向，并由 参考方向和电压、电流值的正、负来反映该电压或电流 的实际方向。(见下图) 参考方向一经选定，在分析电路的过程中就不再变动。
一、 电阻元件
1. 电阻元件的伏安特性 电阻元件是反映电路器件消耗电能这一物理性能的一
种理想元件。它有两个端钮与外电路相联接，是一个二端 元件。
用元件约束来描述各种理想元件的端电压与电流之间 的关系，简称为VCR。
电阻元件的伏安特性可通过伏安特性曲线来描述。 (如下图)
电工基础
第三节 电阻元件和欧姆定律
电工基础
机械工业出版社出版
制作者: 田丽鸿 陈菊红
电工基础
第一章 电路的基本概念和基本定律
学习要点： 1、 电路的基本物理量 参考方向 2 、电压源和电流源 3 、基尔霍夫定律
电工基础
第一章 电路的基本概念和基本定律
主要内容：
第一节 电路和电路模型 第二节 电路的基本物理量 第三节 电阻元件和欧姆定律 第四节 电压源和电流源 第五节 电路的工作状态 第六节 基尔霍夫定律 本章小结
（2）数学表达式： i dq dt
（3）方向：规定正电荷移动的方向为电流的方向。 （4）直流电流：当电流的大小和方向不随时间而变化时， 称为直流电流，简称直流（DC）。
电工基础
第二节 电路的基本物理量
2.电压
（1）定义：电压是电场力移动单位电荷时所做的功。
（2）数学表达式：
uAB
dwAB dq
（3）方向：规定电压的方向是电场力移动正电荷的方向。
理量。把单位时间内电路吸收或释放的电能定义为该 电路的功率，用p表示。其定义式为p=dW / dt
在直流电路中，功率与电流、电压均不随时间变 化，上式可写成
P =U I
电工基础
第二节 电路的基本物理量
一段电路，在 u和i 取关联参考方向下，
p 0 说明这段电路上电压和电流的实际方向是一致的，
正电荷在电场力作用下做了功，电路吸收了功率；
电阻元件的伏安特性
电工基础
第三节 电阻元件和欧姆定律
直流时，P为常量，则 W P(t1 t0 )
国际单位制中，电能W的单位是焦耳（J），它表示功率为1W 的用电设备在1s时间内所消耗的电能。实用中还常用千瓦小时 (俗称度）的电能单位，即
1度电= 1kW • h 103 W 3600 s 3.6106 J
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第三节 电阻元件和欧姆定律
电工基础
参考方向概念
电工基础
（4）关联参考方向： 在电路分析中，各元件的电流、电压参考方向都可
任意选定。但是为了方便起见，对于同一元件或同一段电 路，习惯上采用“关联”参考方向。即电流的参考方向与 电压参考“＋”极到“－”极的方向选为一致。关联参考 方向又称为一致参考方向。
当电流、电压采用关联参考方向时，电路图上只需 标电流参考方向和电压参考极性中的任意一种即可。
p 0 则这段电路上电压和电流的实际方向不一致，一定
是有外力克服电场力做了功，电路发出功率，也可以说电路 吸收了负功率。
注意在关联参考方向下，各功率数值的正、负号的含义。 一个电路的功率总是平衡的。
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第二节 电路的基本物理量
2 .电能
设在dt时间内电路转换的电能为dw，则 dw pdt
在t0到t1的一段时间内，电路的电能 W t1 pdt t0
e dwBA dq
电动势的方向是电源力克服电场力移动正电荷的方向， 是从低电位指向高电位的方向。
电工基础
第二节 电路的基本物理量
2.说明：
(1) 同一电源两端，电动势和电压大小相等，方 向相反。
(2) 电动势一般只针对电源而言。
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第二节 电路的基本物理量
四、 功率与电能
1.功率及其正、负号的意义 电功率(简称功率)是衡量电路中能量变化速率的物