第1讲电路的基本物理量、参考方向、理想元件

1. 3. 2 理想无源元件
1. 电阻元件 当电路的某一部分只存在电 能的消耗而没有电场能和磁 场能的储存，这一部分电路 可用电阻元件来代替。 u （ ） R= i 线性电阻与非线性电阻 电阻消耗的功率
I
+ +
E
S
Ro
-
U
R
-
电珠：是电阻 元件，其参数 为电阻R。
电路模型图——将实际电路中各个部件用其模 型符号表示而画出的图形。
US R RS
一个最简单的电路模型图
1．1．2 电流与电压 （1）电流 电路中带电粒子的规则移动形成电流。带电粒子 简称为电荷，导电物质分子失去电子带正电荷，得到 电子带负电荷。
+
U1 -
- U2
+
b
1. 3
理想电路元件
理想电路元件
理想有源元件
理想无源元件
电 压 源
电 流 源
电 阻 元 件
电 容 元 件
电 感 元 件
1. 3. 1 理想有源元件 1. 电压源: 可提供一个固定的电压 US ，称为源电压。
I ＋ US ＋ U US
U＝ US ＝定值 －
－
O
I
电压源的特点：
输出电压 U 不是定值，与输出电流和外电路的情况有关。
I
＋ US －
I ＋
U － IS ＋ U －
当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时， 它们输出（产生）电功率，起电源作用。
I ＋ US － ＋ U － IS I ＋ U －
当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时， 它们取用（消耗）电功率，起负载作用。
实际方向：电源内部由低电位端指向高电位端。
电动势与电压的关系：方向相反，数值相等。
1. 2. 4 实际方向与参考方向的关系
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：
实际方向
参考方向
a
I
R
b
实际方向
若 I = 6A，则电流实际方向为从a流向b； 若 I = -6A，则电流实际方向为从b流向a。
将单位时间内通过某导体横截面积的电量称为 电流强度，简称为电流，用i表示，即：
dq i (t ) dt
dq i (t ) dt
其中，q为电量，是所带电荷的多少，在国际单位 制中用库仑（C）表示，且1库仑为6.24×1018个电子 所带的电量。t为时间，在国际单位制中用秒（s）表 示。i为电流在国际单位制中用安培（A）表示。 在中国，习惯上规定正电荷运动的方向为电流的 实际方向。若电流的数值和方向均不随时间变化，则 称为恒定电流或直流；若电流的数值和方向随时间变 化，则称为时变电流或交变电流，简称交流。
第1章
直流电路
1.1 电路的基本物理量 1.2 电路中的参考方向 1.3 理想电路元件 1.4 基尔霍夫定律 1.5 支路电流法
1.6 叠加原理 1.7 戴维宁定理
1. 1
电路的基本物理量
1．1．1 电路模型
为了分析研究实际电气装置的需要和方便，常采 用模型化的方法，即用抽象的理想元件及其组合近似 地代替实际的器件，从而构成了与实际电路相对应的 电路模型。
《电工与电子技术》电子教案
授课班级：港口1103班 授课教师：广东海洋大学信息学院 梁能
前言
⒈ 课程性质 《电工与电子技术》是高等学校理工科非电类专 业必修的一门技术基础课程。 ⒉ 教学目标 通过本课程的学习，使学生获得电工和电子技术 必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解电工和 电子技术的应用及发展概况，为学习后续课程以及从 事与本专业有关的工程技术等工作打下一定的基础。
（2）是用电装置，统称其为负载，它将电能转换 为其他形式的能量； （3）是连接电源与负载传输电能的金属导线，简 称导线。电源、负载、连接导线是任何实际电路 都不可缺少的3个组成部分。
S
1
3
2
一个最简单的实际电路
U
+
US
IS
例：手电筒的电路模型 筒体(包括开关)：是连接干电池与电珠的中间环节， 其电阻忽略不计，认为是一无电阻的理想导体。 干电池：是 电源元件， 其参数为电 动势 E 和内 电阻Ro。
（2）电压 电路中单位电荷由A点移动到B点时所获得或失 去的能量，就称为电压，用u表示，即：
dw v(t ) dq
其中，w为电荷获得或失去的能量，在国际单位 制中用焦耳（J）表示。q为电量，单位为库仑 （C）。电压在国际单位制中用伏特（V）表示。
1. 2 电路中的参考方向 1. 2. 1 电流的方向
输出电压 U 等于源电压 US ，是由其本身所确定的定值， 与输出电流和外电路的情况无关。
输出电流 I 不是定值，与输出电压和外电路的情况有关。
2. 电流源： 可提供一个固定的电流 IS ，称为源电流。
IS
I＝ IS＝定值 ＋ 源电流
U
U
－
O
IS
I
电流源的特点： 输出电流 I 等于源电流 IS ，是由其本身所确定的定 值，与输出电压和外电路的情况无关。
参考方向
+
a
-
U R b
+
实际方向
若 U = 6V，则电压的实际方向为从a指向b，
实际方向与参考方向一致； 若 U= -6V，则电压的实际方向为从b指向a，
实际方向与参考方向相反。 参考方向选定后电流(或电压)值才有正负之分。
1. 2. 5 关联参考方向与非关联参考方向
1. 若电压与电流参考方向相同，则为关联参考方向；
2. 反之，则为非关联参考方向。
+
U -
+
R I
U R I
U = IR
U = - IR
电路中如未作特殊声明均采用关联参考方向。
例1.2.1 如图，Uab=-5V，试问a，b两点哪点电位高？ 解：a点电位低，b点电位高。 a b
例1.2.2 如图，U1=-6V，U2=4V，试问Uab等于多少伏？ 解：U ab U1 U 2 6 4 10V a
实际方向：正电荷运动的方向或负电荷运动的相反方 向。 I
参考方向（正方向）：任意选定的方向。
表示方法：
箭头：
I
a
R
b
双下标：Iab
1. 2. 2 电压的方向
实际方向：高电位端指向低电位端。 参考方向（正方向）：任意选定的方向。 表示方法： 正负极性：
a+
b Us
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双下标：
Uab
1. 2. 3 电动势的方向
具有严格数学定义用来模拟某一电磁现象的元件， 称为理想元件。常用理想元件有：电阻、电感、电容、 电压源、电流源、受控源。
+
R
RP
C
C
L
T
D
用理想元件的组合取代实际电路元器件和设 备所得的理想电路，称为模型电路。通常所说的 电路分析，就是对由理想元件组成的模型电路进 行分析。
下图是一个最简单的实际电路。它由3部分组成： （1）是提供电能的能源，简称电源；