第1章 直流电路

U R1

U R2
1

U Rn
U
I Rn

Rn
G G1 G2 Gn
3. 分流公式:
I1
U R1

IR R1
IR R2
2

R2 R1 R2
R1 R1 R2
1
I
I2
U R2

I
即电流分配与电阻成反比. 功率P1:P2=R2:R1 4.应用: 负载大多为并联运行。
升压 变压器
输电线 电灯 电动机 电炉
发电机
降压 变压器
电源
中间环节
负载
电路的作用： 实现电能的传输和转换，（作用之一） 电路的组成：电源、负载、中间环节三部分
发电机
升压 变压器
输电线
降压 变压器
电灯 电动机 电炉
电源
中间环节
负载
电源：将非电能转换成电能的装置， 例如：发电机、干电池
负载：将电能转换成非电能的装置， 例如：电动机、电炉、灯 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
课次1 电路的基本概念和基本定律
1.1 电路的作用与组成部分
1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 欧姆定律 1.5 电路有载工作、开路与短路 1.6 电路中电位的概念及计算
1.1 电路的作用与组成部分 电路：就是电流所通过的路径。它是由电路元件按 一定方式组合而成的。 电路的结构形式和所完成的任务多种多样的，举例：
1.4 欧姆定律
1.内容：流过电阻R的电流与电阻两端的电压U成正比。 2.表达式： （1）
I与 U的方向一致
+
I R
U
_
U IR
注意：用欧姆定律列方程时，一定要在
图中标明参考方向。
（2）
I与 U 的方向不一致
_
U IR
I R
I R
+
U
+
U
_
（3）“+”“-”号的含义：式中“+”“-”号是对 电压电流参考方向是否一致而言；同时，I、U 本身数值也有“+”“-”号之分，是由物理量 所设参考方向与实际方向是否一致决定。
-
E _
U
R d
式中： PE=EI--是电源产生的功率 P=R0I2--是电源内阻上所损耗的功率 P=UI--是电源输出的功率
单位：w、Kw
3. 电源与负载的判别 I
a
RO
+
+
c
b
-
E _
U
R d
方法一： 由电压电流的实际方向判别（如图） 电源：Ｕ和Ｉ的实际方向相反，电流从电源 “+”端流出，发出功率 负载：Ｕ和Ｉ的实际方向相同，电流从电源 “+”端流入，取用功率
具有对电流起阻碍作用性质。单位 单位S（西门子）
4.使用范围：线性电阻——即电阻值与它所通过的电流 和所施加的电压无关。即电阻值固定不变. 也可以说满足欧姆定律的电阻为线性电阻. 5.伏安特性曲线：电路元件U、I之间函数关系，表现 在直角坐标系中 线性电阻伏安特性曲线为一通过原点的直线。
5.伏安特性曲线：电路元件U、I之间函数关系，表现 在直角坐标系中 线性电阻伏安特性曲线为一通过原点的直线。 I(A)
电路分析中的参考方向
问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量
的实际方向，电路如何求解？
电流方向 AB？ 电流方向 BA？
A + _E
1
IR R
B +
E2 _
解决方法
(1) 在解题前先设定一个方向，作为参考方向； (2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式； (3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。
1.3 电压和电流的参考方向 电流 电路的物理量 电压 电动势
I
电 池 灯 泡
+
_ 电源 E
R
+
U
_
负载
电路中物理量的方向
物理量的方向：
实际方向 参考方向
实际方向： 物理中对电量规定的方向。
参考方向： 在分析计算时，对电量人为规定的方向。
物理量的实际方向
物理量 电流 I μ A 电 动 势 E V 、 kV 、 m V 、 μ V 电压 U V 、 kV 、 m V 、 μ V 电源驱动正电荷的 方向 (低 电 位 高 电 位 ) 电位降落的方向 (高 电 位 低 电 位 ) 单位 A 、 kA 、 m A 、 实际正方向 正电荷移动的方向
U E R
(3) 数值计算
U 3V
1 （实际方向与参考方向一致） U 1V IR 1 2 1A
IR
3-2
1A
1 （实际方向与参考方向相反）
提示
(1) “实际方向”是物理中规定的，而“参考方向”则 是人们在进行电路分析计算时, 任意假设的。 (2) 在以后的解题过程中，注意一定要先假定物理量 的参考方向，然后再列方程 计算。 缺少“参考方向”的物理量是无意义的. (3) 为了避免列方程时出错，习惯上把 I 与 U 的方向 按相同方向假设。
1.5.2. 电源开路（开关断开） I
a c
RO
+
+
U
b
-
E _
R d
开路电压
I=0 U=U0=E P=0
PE=0 ， P=0
1.5.3. 电源短路 I
a
+
c
RO
+
U
R d
b
-
E _
U=0 I=IS=E/R0 P=0 PE=P=R0I2,
短路电流
1.6
电路中电位的概念及计算
电压的概念：两点间的电压就是两点的电位差 节点电位的概念：
若 P = UI 0
a
b
+ U _
R
“吸收功率” I I （负载）
“发出功率” U （电源） - _ b
+
4. 额定值与实际值 额定值概念：在实际电路中，电气设备的电压、电流 都有一个额定值，它是制造厂家综合考虑了用电设备的 工作能力、运行性能、经济性、可靠性及其使用寿命等 命等因素制定的。电路中通常以UN、IN、PN表示。 在使用时，电压、电流、功率的实际值不一定等于它 们的额定值。
U 1 : U 2 R1 : R2
并且P1：P2=R1：R2
4. 作用:
分压、限流 +
I I1 R2 I2 … In Rn
2.1.2 电阻的并联
U R1 _
1. 定义: 若干个电阻都连接到同一对节点上,并 联时各电阻承受同一电压。
2. 等效电阻:
I I1 I2 In
1 R 1 R1 1 R2
13、有两只功率为60 W的白炽灯泡，二者的光转换效率相同，都接在各自的额定电 压（220 V、36 V）的电源上，试比较它们的亮度______。 D A．难以确定 B．电压为220 V的亮 C．电压为36 V的亮 D．一样亮 45、由单台发电机构成的某直流供电网络简化如图，发电机空载电动势为230 V，若发电 机励磁和转速不变。在考虑发电机内阻前提下，负载开关SA打开及闭合二种情形时，电 D 压表读数是______。 A．0 V/230 V B．0 V/小于230 V C．均为小于230 V D．230 V/小于230 V
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
+ _ 电源 E 负载
+
R U
_
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 （模型化）。 主要有电阻、电感、电容元件、电源元件。 电路模型：由理想电路元件所组成的电路，就是实 际电路的电路模型。
+E1 -E2
R1 R2 R3
参考电位在哪里？
+15V +
R1
R1 V
R2
-
15V
电位小结
（1）电路中某一点的电位等于该点与参 考点（电位为零）之间的电压； （2）参考点选的不同，电路中各点的
电位值随着改变，但是任意两点间的电压值
是不变的。所以各点电位的高低是相对的，
而两点间的电压是绝对的．
0
U(V)
1.5 电源有载工作、开路与短路
1.5.1 电源有载工作 （开关合上） I U
a
RO
+
+
c
E
R0« R
b
1. 电压与电流 关系
-
E _
U
R
d
伏安特性
I
U E IR o
R0« R时，UE
2. 功率与功率平衡
a
I
UI EI R o I
P PE P
2
RO
+
+
c
b
+ U1 _
+
U R
R1 U R2
_
+ U2 _
_
+
R1 U R2
+ U1 _
+
U R
_
+ U2 _
_
U U 1 U 2 I ( R 1 R 2 ) IR R R1 R2
3. 分压公式: 各段电压降与阻值成正比。
U1 R1 R U, U2 R2 R U ,