电路与电子技术基础(第一章 电路的基本概念及基本定律)
1《电路的基本概念及基本定律》指导与解答.
号确定的依据。对方程求解的结果，若电压、电流得正值，说明标定的 电压、电流参考方向与电压、电流的实际方向相符；若方程求解的结果 是负值，则说明假定的参考方向与实际方向相反。
电路分析和计算中，参考方向的概念十分重要，如果在计算电路时 不标示电压、电流的参考方向，显然，方程式中各量的正、负就无法确 定。本章强调了电路响应的“参考方向”在电路分析中的重要性。
W 元件发出负功率，实际上是吸收功率，因此图1.1(b)中元件实际上
是一个负载。 （3）电压、电位、电动势有何异同？ 解析：电压、电位和电动势三者定义式的表达形式相同，因此它们
的单位相同，都是伏特【V】；电压和电位是反映电场力作功能力的物 理量，电动势则是反映电源力作功能力的物理量；电压和电位既可以存 在于电源外部，还可以存在于电源两端，而电动势只存在于电源内部； 电压的大小仅取决于电路中两点电位的差值，因此是绝对的量，其方向 由电位高的一点指向电位低的一点，因此也常把电压称为电压降；电位 只有高、低、正、负之分，没有方向而言，其高、低、正、负均相对于 电路中的参考点，因此电位是相对的量；电动势的方向由电源负极指向 电源正极。
2、检验学习结果解析 （1）电路由哪几部分组成，各部分的作用是什么？ 解析：电路一般由电源、负载和中间环节三大部分组成。电源是电 路中提供电能的装置，其作用是将其它形式的能量转换成电能；负载是 电路中接收电能的装置，其作用是将电能转换成其它形式的能量；中间 环节包括连接导线、开关及控制保护设备及测量机构，它们是电源和负 载之间不可缺少的连接和控制部件，起着传输和分配能量、控制和保护 电气设备的作用。 （2）试述电路的分类及功能。 解析：工程应用中的实际电路，按照功能的不同可概括为两大类： ①电力系统中的电路：特点是大功率、大电流。其主要功能是对发电厂 发出的电能进行传输、分配和转换。②电子技术中的电路：特点是小功 率、小电流。其主要功能是实现对电信号的传递、变换、储存和处理。 （3）何谓理想电路元件？如何理解“理想”二字在实际电路中的含
电工电子技术基础第1单元 电路基本概念及基本定律(自学版)
(2) 功率平衡关系
电压源“吸收”电功率： PUS＝US I＝( 3 3 ) W = 9 W
电流源发出电功率： PIS＝U IS＝( 6 3 ) W = 18 W
I US
R
+
IS
U
−
电阻 R 消耗的电功率： PR＝RI 2 ＝( 1 32 ) W = 9 W
功率平衡关系：
PIS ＝ PUS＋ PR
1820 年，法国物理学家安培（1775－1836）确定了通有电流的线 圈的作用与磁铁相似。同年，丹麦物理学家奥斯特(1777-1851)发现了电 流对磁针有力的作用，他们共同揭开了电学理论新的一页。
安培
14
2. 电位
电场力将单位正电荷从电 路的某一点移至参考点时所消
I
＋
＋
耗的电能。 参考点的电位为零。
电路的这一状态称为通路。
E
US
UL
－
－
通路时，电源向负载输出电能，电源这时的状态称为
有载或称电源处于负载状态。
额定值 各种电气设备在工作时，其电压、电流和功率 都有一定的限制，这些限制用来表示它们的正常工作条件 和工作能力，称为电气设备的额定值。使用时不可超过额 定值。
26
2. 开路
当某一部分电路与其它电路
16
1800 年意大利物理学家伏特(1745-1827)发明了伏打电池，从 而使化学能可以转化为源源不断的电能。电学研究迈出了静电范围。 电学的重要里程碑。
用导体将伏打 电池的两极连 接起来，这就 是人类历史上 的第一个电路。
伏特
17
3. 电压 电场力将单位正电荷从电路
的某一点移至另一点时所消
耗的电能。
y
电工与电子技术 第一章
10V
10
I1 = -1A
《电工学》—电工技术
(1.4 )电流方向的表示方法
用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。 (图中标出箭头）
i
参考方向
用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A
指向B。 (图中标出A、B）
A
i AB 参考方向
B
《电工学》—电工技术
(2) 电压
电位的概念 –单位正电荷在电场中某点所具有的电位能称为该 点的电位。它表示外力将单位正电荷从参考点（0 电位）移动到的该点所作的功
即：R U 常数 I
电路端电压与电流的关系称为伏安特性。
线性电阻的伏安特性
I/A
是一条过原点的直线。
o
U/V
线性电阻的伏安特性
《电工学》—电工技术
电阻的开路与短路 i R
+
u
u
对于一电阻R
（1）当 R = 0 ，视其为短路。
0
i
i为有限值时，u = 0。
短路伏安特性曲线
u
（2）当 R = ，视其为开路。
-+ + -
1
2
4
3
5
U1 30V, U2 20V, U3 60V, U4 30V, U5 80V I1 3A, I2 1A, I3 2A, I4 3A, I5 1A
确定各元件的功率，指出哪些是电源、哪些是负载？
《电工学》—电工技术
U1 30V, U2 20V, U3 60V, U4 30V, U5 80V
+
U
+
U
I
关联参考方向
I
非关联参考方向
电路与电子技术基础 第1章
第一章 电路与元件
关联参考方向：电流参考方向与电压参 考方向一致（假定电流方向与假定电压 降方向一致）。
注意： 电压、电流的参 考方向可任意假定互 不相关，但为了分析 电路时方便，常常采 用关联参考方向。
第一章 电路与元件
关联参考方向举例 (associated reference direction)
第一章 电路与元件
第一章 电路与元件
主要内容： 1、电路变量（电流、电压、功率） 2、电路基本定律（欧姆定律、KCL、 KVL） 3、电阻、电源（独立源、受控源） 4、电路的三种状态（开路、短路、 带负载） 注意：电位（电势）
第一章 电路与元件
电路分析的主要任务在于求解电路物 理量，其中最基本的电路物理量就是 电流、电压和功率。
第一章 电路与元件
1.4 理 想 电 源 不管外部电路如何，其两端电压 总能保持定值或一定的时间函数的电 源定义为理想电压源。
图 1.4-1 理想电压源模型
第一章 电路与元件
(1) 对任意时刻t1, （直流）理想电压源 的端电压与输出电流的关系曲线(称伏安特 性)是平行于i轴、其值为us(t1)的直线，如图 1.4-2 所示。 理想电压源的内阻多大？ 内阻＝伏安曲线斜率
第一章 电路与元件
kW·h读作千瓦小时，它是计量电 能的一种单位。1000W的用电器具加电 使用1h，它所消耗的电能为1kW·h， 即 日常生活中所说的1度电。有了这一概 念，计算本问题就是易事。
第一章 电路与元件
开路和短路
• 开路：两点之间的电阻为无穷大。 根据i = u/R，开路时无论电压多大，电 流恒为零。 • 短路：两点之间的电阻为零。 根据u = i R，短路时无论电流多大，电 压恒为零。
第一章内容,电路与电子技术基础
+
E3
_
R3
回路：abda、 bcdb、 … ... （共7 个）
一、基尔霍夫电流定律(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。或者说，在任一瞬间，一个节
点上电流的代数和为 0。 例
即： I =0
I2
I1 I 3 I 2 I 4
I3
或：
I1
I4
I1 I 3 I 2 I 4 0
电能： 电路元件在一段时间内消耗的能量为电能。
A Pt UIt
当电压选用伏特、电流选用安培、时间选用秒时，能量的单位为焦耳。
学习中注意：额定值和实际值的区别！
第二节 电压源、电流源及其等效转换
一、电压源 1.理想电压源 （恒压源）: RO= 0 时的电压源. I a Uab 伏安特性
+
US
+
I=?
- E3
R4
Is
应 用 举 例
R5
E1 I1 R1 E3 I3 R3
R1 I1
R2
I
I3
R3 R4
Is
Ed I1 I 3 R1 // R2R // R 5 3 R d R1 // R2 // R3 E4 I S R4
R1 R2
I
(接上页) R5 Rd Is + Ed R5 I R4 I R4 E4 + -
三、电路的几种工作状态 1. 有载工作状态 I a RO + -E Uab RL
E I R R
0
L
RL越小，I越大，RL小称为 负载重、RL大称为负载轻
b
E
L O
Uab
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：
电工基础电路的基本概念和基本定律教案
电工基础-电路的基本概念和基本定律教案第一章：电路的基本概念1.1 电流定义：电流是电荷的流动，单位是安培（A）电流的产生：电压使电荷发生移动形成电流1.2 电压定义：电压是电场力推动电荷移动的能力，单位是伏特（V）电压的产生：电源提供电压，使电荷在电路中流动1.3 电阻定义：电阻是电路对电流阻碍作用的大小，单位是欧姆（Ω）电阻的计算：R = V/I，其中V为电压，I为电流第二章：电路的基本元件2.1 电源定义：电源是提供电压的装置常见电源：电池、发电机、电源适配器等2.2 负载定义：负载是电路中消耗电能的装置常见负载：电灯、电动机、电阻等2.3 开关定义：开关是控制电路通断的装置常见开关：手动开关、自动开关等第三章：基本电路定律3.1 欧姆定律定义：电流I与电压V成正比，与电阻R成反比，公式为I = V/R 应用：计算电路中的电流、电压和电阻3.2 基尔霍夫电压定律（KVL）定义：电路中任意闭合回路电压的代数和等于零应用：分析电路中的电压关系，解决电压问题3.3 基尔霍夫电流定律（KCL）定义：电路中任意节点流入电流的代数和等于流出电流的代数和应用：分析电路中的电流关系，解决电流问题第四章：简单电路分析4.1 串联电路定义：电路中元件依次连接，电流相同，电压分配特点：电流相同，电压分配应用：计算串联电路中的电流、电压和电阻4.2 并联电路定义：电路中元件并行连接，电压相同，电流分配特点：电压相同，电流分配应用：计算并联电路中的电流、电压和电阻第五章：电路测量与实验5.1 测量工具电流表：测量电路中的电流电压表：测量电路中的电压电阻表：测量电路中的电阻5.2 实验步骤与方法实验设计：确定实验目的、电路连接方式等实验操作：按照实验步骤进行测量和数据记录实验分析：根据测量数据进行分析，得出结论第六章：电路的进阶概念6.1 交流电与直流电定义：交流电是电压和电流方向周期性变化的电，直流电是电压和电流方向不变的电特点：交流电有频率和相位，直流电稳定6.2 频率与周期定义：频率是单位时间内交流电变化的次数，周期是一次完整变化所需的时间关系：f = 1/T，其中f为频率，T为周期6.3 相位差定义：交流电中两个电压或电流波形的相对时间差应用：分析电路中波形的相位关系第七章：电路图的绘制7.1 电路图符号电源符号：电池、发电机等负载符号：电灯、电动机、电阻等开关符号：手动开关、自动开关等7.2 电路图绘制规则清晰：符号清晰，连线准确简洁：简化电路，删除多余部分一致：符号一致，电压方向一致7.3 电路图的解读与绘制解读：分析电路元件和连接方式，理解电路功能绘制：根据电路元件和连接方式，绘制电路图第八章：电路仿真软件的使用8.1 电路仿真软件概述定义：电路仿真软件是一种用于电路分析和设计的工具作用：模拟电路运行，验证电路设计，分析电路性能8.2 常见的电路仿真软件Multisim：功能强大，操作简单，广泛应用于电路设计和实验教学Proteus：界面友好，兼容性好，支持多种硬件描述语言LabVIEW：基于图形化编程语言，适用于复杂电路系统的研究和开发8.3 电路仿真软件的使用方法打开软件，创建新项目绘制电路图，添加元件设置参数，运行仿真分析结果，优化电路设计第九章：磁路与电磁感应9.1 磁路定义：磁力线在电路中的路径磁阻：磁路对磁力线的阻碍作用磁通量：磁场穿过磁路的面积与磁场强度之积9.2 电磁感应定义：磁通量变化时，产生感应电动势法拉第电磁感应定律：ε= -dΦ/dt，其中ε为感应电动势，Φ为磁通量，t为时间楞次定律：感应电流的方向是阻碍磁通量变化的方向第十章：电机的工作原理与控制10.1 直流电机工作原理：电流通过电枢产生磁场，与磁极相互作用产生转矩控制方式：电压控制、电流控制、转速控制等10.2 交流电机工作原理：电流通过线圈产生磁场，与磁极相互作用产生转矩控制方式：电压控制、频率控制、转速控制等10.3 电机控制系统定义：通过控制电机的工作原理和运行参数，实现对电机的控制应用：电动汽车、工业、风力发电等第十一章：电力电子技术11.1 电力电子器件定义：用于电力转换和控制的电子器件常见器件：二极管、晶体管、晶闸管、GTO、IGBT等11.2 电力电子电路定义：利用电力电子器件实现电能转换和控制的电路应用：变频调速、整流、逆变、斩波等11.3 电力电子技术的应用定义：电力电子技术在电力系统和电气设备中的应用应用领域：电源、电机控制、电力系统、可再生能源等第十二章：电气设备12.1 概述定义：用于发电、输电、变电、配电和用电的设备分类：发电设备、输电设备、变电设备、配电设备、用电设备12.2 发电设备定义：将机械能、热能等转化为电能的设备常见设备：汽轮机、水轮机、风力发电机、太阳能光伏板等12.3 输电设备定义：将电能从发电站输送到用户的设备常见设备：输电线路、变压器、断路器等第十三章：电力系统分析13.1 电力系统的基本组成部分定义：电力系统由发电、输电、变电、配电和用电五个部分组成作用：实现电能的生产、传输、分配和消费13.2 电力系统的稳定性分析定义：分析电力系统在受到扰动时的稳定运行能力稳定性指标：暂态稳定性、静态稳定性、暂态过程中的电压稳定性等13.3 电力系统的经济性分析定义：分析电力系统的运行成本和效率经济性指标：发电成本、输电损耗、用电成本等第十四章：电力系统的保护与控制14.1 电力系统的保护定义：对电力系统进行故障检测和隔离，保护设备和人员安全保护装置：继电保护、差动保护、距离保护等14.2 电力系统的控制定义：对电力系统的运行参数进行调节和控制，保证系统稳定运行控制方法：开关控制、调节控制、最优控制等14.3 电力系统自动化定义：利用计算机技术和自动化装置实现电力系统的运行控制和管理应用：发电控制、输电控制、变电控制、配电控制等第十五章：可再生能源与电力系统15.1 可再生能源概述定义：指在自然界中不断补充的能源，如太阳能、风能、水能等优点：清洁、可再生、减少化石能源依赖等15.2 可再生能源并网技术定义：将可再生能源发电装置接入电力系统，实现电能的互补和利用技术难点：波动性、不稳定、电能质量等15.3 电力系统的可持续发展定义：在满足人类需求的保证电力系统的长期稳定和发展措施：发展可再生能源、提高能源利用效率、减少环境污染等重点和难点解析本文主要介绍了电工基础-电路的基本概念和基本定律，包括电路的基本概念、基本元件、基本电路定律、简单电路分析、电路测量与实验、电路的进阶概念、电路图的绘制、电路仿真软件的使用、磁路与电磁感应、电机的工作原理与控制、电力电子技术、电气设备、电力系统分析、保护与控制以及可再生能源与电力系统等方面的知识。
《电工电子技术基础》教案
《电工电子技术基础》教案第一章：电路基本概念与定律1.1 电路的基本元素电源开关电阻电容电感1.2 电路的基本连接串联电路并联电路混联电路1.3 欧姆定律电流（I）电压（V）电阻（R）1.4 功率与能量功率（P）能量（E）第二章：简单电路分析2.1 基尔霍夫定律电流定律（KCL）电压定律（KVL）2.2 电阻的测量伏安法欧姆表的使用2.3 电路的简化串联电阻的计算并联电阻的计算2.4 电路的功率分析电功率的计算电能的计算第三章：交流电路3.1 交流电的基本概念交流电的定义交流电的表示方法3.2 交流电路的电阻分析电阻对交流电的影响电阻的阻抗计算3.3 交流电路的电容分析电容对交流电的影响电容的阻抗计算3.4 交流电路的电感分析电感对交流电的影响电感的阻抗计算第四章：磁路与变压器4.1 磁路的基本概念磁通量磁感应强度4.2 变压器的基本原理变压器的工作原理变压器的构造4.3 变压器的特性变压器的变压比变压器的效率4.4 变压器的应用电压变换电流变换第五章：半导体基础5.1 半导体的基本概念半导体的定义半导体的分类5.2 PN结的形成与特性PN结的形成过程PN结的特性5.3 半导体器件晶体二极管晶体三极管5.4 半导体电路的基本分析直流电路分析交流电路分析第六章：数字电路基础6.1 数字电路的基本概念数字信号与模拟信号数字电路的组成6.2 逻辑门电路与门（AND Gate）或门（OR Gate）非门（NOT Gate）与非门（NAND Gate）或非门（NOR Gate）6.3 逻辑函数与逻辑表达式逻辑函数的定义逻辑函数的表示方法逻辑函数的简化6.4 逻辑电路的设计半加器全加器译码器编码器第七章：触发器与计数器7.1 触发器的基本概念触发器的定义触发器的作用7.2 常见的触发器SR触发器JK触发器T触发器D触发器7.3 计数器的基本概念计数器的定义计数器的作用7.4 常见的计数器二进制计数器十进制计数器双向计数器第八章：模拟电子技术8.1 放大器的基本概念放大器的定义放大器的作用8.2 放大器的类型静态放大器动态放大器功率放大器8.3 放大器的分析方法微变等效电路分析法交流等效电路分析法8.4 反馈在放大器中的应用反馈的定义反馈的类型反馈的作用第九章：电力电子技术9.1 电力电子器件晶闸管整流器逆变器9.2 电力电子电路的应用电力控制电力调节电力转换9.3 电力电子技术的优势与挑战优势挑战9.4 电力电子技术的发展趋势发展历程未来发展趋势第十章：电工电子技术实验与调试10.1 实验基本知识与技能实验仪器的使用实验操作步骤数据处理与分析10.2 电工实验电阻测量电压与电流测量功率测量10.3 电子技术实验逻辑门电路测试触发器与计数器测试放大器测试10.4 综合实验与调试电路设计与搭建故障诊断与排除性能测试与优化重点和难点解析一、第二章的电路简化与功率分析：理解和应用串并联电路的简化方法，以及电功率的计算。
电路基本概念和基本定律
第一章电路基本概念和基本定律知识要点·了解电路和电路模型的概念；·理解电流、电压和电功率；理解和掌握电路基本元件的特性；·掌握电位和电功率的计算；会应用基尓霍夫定律分析电路。
随着科学技术的飞速发展，现代电工电子设备种类日益繁多，规模和结构更是日新月异，但无论怎样设计和制造，几乎都是由各种基本电路组成的。
所以，学习电路的基础知识，掌握分析电路的规律与方法，是学习电工学的重要内容，也是进一步学习电机、电器和电子技术的基础。
本章的重点阐明有关电路的基本概念、基本元件特性和电路基本定律。
电路和电路模型1.1.1 电路的概念1. 电路及其组成简单地讲，电路是电流通过的路径。
实际电路通常由各种电路实体部件（如电源、电阻器、电感线圈、电容器、变压器、仪表、二极管、三极管等）组成。
每一种电路实体部件具有各自不同的电磁特性和功能，按照人们的需要，把相关电路实体部件按一定方式进行组合，就构成了一个个电路。
如果某个电路元器件数很多且电路结构较为复杂时，通常又把这些电路称为电网络。
手电筒电路、单个照明灯电路是实际应用中的较为简单的电路，而电动机电路、雷达导航设备电路、计算机电路，电视机电路是较为复杂的电路，但不管简单还是复杂，电路的基本组成部分都离不开三个基本环节：电源、负载和中间环节。
电源是向电路提供电能的装置。
它可以将其他形式的能量，如化学能、热能、机械能、原子能等转换为电能。
在电路中，电源是激励，是激发和产生电流的因素。
负载是取用电能的装置，其作用是把电能转换为其他形式的能（如：机械能、热能、光能等）。
通常在生产与生活中经常用到的电灯、电动机、电炉、扬声器等用电设备，都是电路中的负载。
中间环节在电路中起着传递电能、分配电能和控制整个电路的作用。
最简单的中间环节即开关和联接导线；一个实用电路的中间环节通常还有一些保护和检测装置。
复杂的中间环节可以是由许多电路元件组成的网络系统。
图1-1所示的手电筒照明电路中，电池作电源，灯作负载，导线和开关作为中间环节将灯和电池连接起来。
电路的基本概念和基本定律(1-2)
1.电阻: 电路中消耗电能的理想元件 2.电容: 电路中储存电场能的理想元件 3.电感: 电路中储存磁场能的理想元件 线性电路: 由线性元件和电源元件组成的电路.
电工电子系
电路基础
（二）理想电源元件
I
+
US
+ U=定值 -
1.理想电压源
恒压源
U
US
O
电工电子系
I
电路基础
（3）便于控制
2. 不足之处 难于储存
电工电子系
电路基础
二 、课程的目的和学习方法
目的—获得电的基本理论知识，为 今后的学习和工程技术研究打下基础。 方法—掌握好物理概念（多看参考书） 多做习题。
电工电子系
电路基础
第 一 章
电路的基本概念 与基本定律
电工电子系
电路基础
1-1 电路的作用与组成部分
结点流出的电流。 即：
即：
在任一瞬间，一个结点上电流的代数和为 0。
I =0 设：流入结点为正，流出结点为负。
例 I1
I2 I3 I4
I1 I 3 I 2 I 4
或：
I1 I 3 I 2 I 4 0
基氏电流定律的依据：电流的连续性
电工电子系
电路基础
基氏电流定律的扩展
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面（广义结点）。
例 例
I1
I2 I3
I1+I2=I3 +
I=?
R + R R + R1
_ E1
_ E2
_ E3
I=0
电工电子系
电路基础
1.6.2.
基尔霍夫电压定律（KVL）
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
第1章 电路的基本概念与基本定理
第1章电路的基本概念与基本定理电路理论是电工与电子技术的基本理论。
本章着重介绍电流和电压的参考方向、基尔霍夫定律及电路等效原理等。
通过本章内容的学习可了解和掌握电路中的基本概念和定律，为后续分析复杂电路打下一个基础。
1.1电路的基本概念在高中，我们学过电压、电流、电动势、功率以及欧姆定律等电路的基本概念。
但高中所学的这些电路理论往往解决不了一些复杂电路。
本节将进一步讲解其有关知识。
1.1.1电路的组成人们在日常生活中广泛地使用着各种电器，如热水器、电扇等。
要用电首先要有电源，然后用导线、开关和用电设备或用电器连接起来，构成一个电流流通的闭合路径。
这个电流通过的路径就叫电路。
电路的形式是多种多样的，但从电路的本质来说，其组成都有电源、负载、中间环节三个最基本的部分。
其中电源的作用是为电路提供能量，如发电机利用机械能或核能转化为电能，蓄电池利用化学能转化为电能，光电池利用光能转化为电能等；负载则将电能转化为其他形式的能量加以利用，如电动机将电能转化为机械能，电炉将电能转化为热能等；中间环节用作电源和负载的联接体，包括导线、开关、控制线路中的保护设备等。
图1-1所示的手电筒电路中，电池作电源，灯作负载，导线和开关作为中间环节将灯和电池连接起来。
1.1.2 电路模型实际电路由各种作用不同的电路元件或器件所组成。
实际电路元件尽管外形和作用千差万别，种类繁多，但在电磁性质方面却可以归为几大类。
有的元件主要是提供电能的，如发电机、电池等；有的元件主要是消耗电能的，如各种电阻器、电灯、电炉等；有的元件主要是储存电场能量，如各种电容器；有的元件主要是储存磁场能量，如各种电感线圈。
为了便于对电路进行分析的计算，我们常把实际元件加以理想化，忽略其次要的因素用以反映它们主要物理性质的理想元件来代替。
这样由理想元件组成的电路就是实际电路的电路模型，简称电路。
手电筒电路的电路模型如图1-2所示。
用来表征上述物理性质的理想电路元件（今后理想两字常略去）分别称为恒压源U S 、恒流源I S 、电阻元件R 、电容元件C 、电感元件L 。
第1章 电路分析基础
例
b
支路：共 ？条
I2 结点：共 ？个
6条 4个
I1
a I6 R6
c
I5 回路：共 ？个 独立回路：？个
I4
I3 d
+E _ 3
R3
3个
有几个网眼就有几个独立回路
基尔霍夫电流定律（KCL） 在任何电路中，任何结点上的所有支路电流的代数 和在任何时刻都等于0：
i 0
基尔霍夫电流定律同样适用于任一闭合面。
I1 I 2 I 3 0
(2) 选定单孔回路Ⅰ和Ⅱ为顺时针方向，得回路电压方程
U S1 R1 I1 R2 I 2 U S 2 0 U S 2 R2 I 2 R3 I 3 U S 3 0
(3) 将已知数据代入各方程式，整理后得
I1 I 2 I 3 0 20 10 3 I1 60 10 3 I 2 4 0 60 10 3 I 2 30 10 3 I 3 24 0
基尔霍夫电压定律
对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位降 等于电位升，或电压的代数和为 0。
I1
R1 + U1 - #1 I3
a R #3 b
3
+ #2 _ U2
I2 R2
U 0 即：
电位降为正 电位升为负
例如： 回路#1
I1R1 I3R3 U 1
电位降
对回路#2：
对回路#3：
列电流方程 结点a：
I 3 I 4 I1
结点b：
结点c：
I1 I 6 I 2
I 2 I5 I3
+
U3
d
R3 结点d：
I 4 I6 I5
(高玉良 一到十一章)《电路与模拟电子技术》第3版_课后习题答案_全版
第一章 电路的基本概念和基本定律1.1 在题1.1图中，各元件电压为 U 1=-5V ，U 2=2V ，U 3=U 4=-3V ，指出哪些元件是电源，哪些元件是负载？解：元件上电压和电流为关联参考方向时，P=UI ；电压和电流为非关联参考方向时，P=UI 。
P>0时元件吸收功率是负载，P<0时，元件释放功率，是电源。
本题中元件1、2、4上电流和电流为非关联参考方向，元件3上电压和电流为关联参考方向，因此P 1=-U 1×3= -（-5）×3=15W ； P 2=-U 2×3=-2×3=-6W ； P 3=U 3×（-1）=-3×（-1）=3W ； P 4=-U 4×（-4）=-（-3）×（-4）=-12W 。
元件2、4是电源，元件1、3是负载。
1.2 在题1.2图所示的RLC 串联电路中，已知)V 33t t C e e (u ---= 求i 、u R 和u L 。
解：电容上电压、电流为非关联参考方向,故()()33133t t t t c du di ce e e e A dt dt--=-=-⨯-=- 电阻、电感上电压、电流为关联参考方向()34t t R u Ri e e V --==-()()3313t t t t L di du Le e e e V dt dt----==⨯-=-+1.3 在题1.3图中，已知I=2A ，求U ab 和P ab 。
解：U ab =IR+2-4=2×4+2-4=6V ， 电流I 与U ab 为关联参考方向，因此P ab =U ab I=6×2=12W1.4 在题1.4图中，已知 I S =2A ，U S =4V ，求流过恒压源的电流I 、恒流源上的电压U及它们的功率，验证电路的功率平衡。
解：I=I S =2A ，U=IR+U S =2×1+4=6V P I =I 2R=22×1=4W ，U S 与I 为关联参考方向，电压源功率：P U =IU S =2×4=8W ，+U 4-题1.1图ba题1.3图+u L-1/题1.2图题1.4图U 与I 为非关联参考方向，电流源功率：P I =-I S U=-2×6=-12W ，验算：P U +P I +P R =8-12+4=01.5 求题1.5图中的R 和U ab 、U ac 。
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。
电工与电子技术基础(第四版)习题册答案
三、选择题
1．B 2．C
四、简答题
1．（1）通电长直导线的磁场方向确定:用右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向跟电流的方向
一致,则弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向.
（2）通电通电螺线管的磁场方向确定:用右手握住通电螺线管,让弯曲的四指所指的方向跟电流
的方向一致,则拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向,也就是通电螺线管的磁场 N 极的方向.
一个月节约 816×0.8=652.8 元
§1—4 复杂电路的分析
4
一、填空题 1． 基尔霍夫第一定律 节点电流定律 流入节点的电流之和 流出节点的电流之和 2．电流连续性原理 3．基尔霍夫第二定律 回路电压定律 闭合回路 各段电阻上的电压降的代数和 电动势的代 数和 4．升高或降低 5．正号 负号 6．电桥对臂电阻的乘积相等 7．热线式空气流量 压敏电阻式进气压力 二、判断题 1．× 2．√ 3．√ 4．√ 5．× 6．√ 7．√ 三、选择题 1．B 2．A 3．B 四、简答题 １．(１)合理选取节点,这样可以简化对复杂电路的分析和计算. (２)电流的参考方向可以任意规定,如果计算的结果为负值,则表明实际电流的方向与电流的参 考方向相反. ２．(１)沿选定的回路绕行方向所经过的电路电位升高,反之,则电路电位下降. (２)回路的“绕行方向”是任意选定的,一般以虚线表示. (３)基尔霍夫电压定律不仅适用于电路中的具体回路,还可以推广应用于电路中的任一假想回 路. 五、综合题 1．解：设流进节点的方向为正方向 I+3-4-3=0 I=4A 2．解：设绕行方向为逆时针 -E1+IR1+IR2+IR3+E2+IR4=0 -12+0.2×10+0.2×5+0.2×10+ E2+0.2×5=0 E2=12-0.2×30=6V
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21
参考方向
任意假定一个方向作为电流的 参考方向。
i A
约定： i
参考方向 实际方向
B
i>0
i 实际方向 i < 0
表明
电流(代数量) 大小 正负(方向） 直流 DC （I） 交流 AC （i）
22
电流参考方向的两种表示：
• 用箭头表示
i 参考方向
A
B
• 用双下标表示
iAB
A
B
23
2.电压 电压U
. . a S (t=0) + uR(t) _
b.
R iL(t)
Us
+
L u_L(t)
.
5
. . jXC I C
输入为正弦信号的 + 电路分析
U
_
.
+ UC _
IR +
R U_R
.
IL jXL
i,u,p
UI cos
0
t
6
模拟电子线路
Rb
C1 + ui -
Rc C2
VT RL
+VCC
+ uo -
单管共射放大电路
同形式的电路模型。如：电感线圈等
17
3 、集中（参数）电路
对实际电路进行模型化处理的前提是：假设电路 中的基本电磁现象可以分别研究，并且相应的电磁过 程都集中在各理想元件内部进行。
具体是指：所研究的电路元件或电路的几何尺寸 与其工作波形的波长相比较可忽略不计。
18
• 例如：对于音频电路，其最高频率为25kHz，对应的波 长为12km，属于集中参数电路；
p dw dw dq ui ※ dt dq dt
功率的单位：W (瓦) (Watt，瓦特)
29
电路吸收或发出功率的判断
+
电流强度
单位时间内通过导体横截面的电荷量
def Δq dq
i(t) lim Δt0 Δt dt
※
20
单位 方向
A（安培）、 kA、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A
1 A=10-6A
规定正电荷的运动方向为电流的实际方向
实际方向
A
B
问题 对于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。
Rb
+ ui -
+VCC
Rc1
Rc2
+ VT2
VT
1 RF C
uo
F
Re
Re2
1
-
放大电路中的反馈
7
RF
iF
uI
R1 u-
-
iI
R1´ u+
A +
uO
uI´
RF´
集成运放的应用
8
数字电子线路
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
74LS138
A0 A1 A2 STB STC STA
A0 A1 A2
S3 S2 S1
3－8线译码器的外部引 脚
内部电路
Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0
&&&&&&&&
AA22 AA11 AA00
1
1
1
1
1
1
A2
A1
A0 9
集成计数器的级联
10
11
2017年9月2日，华为在 德国柏林IFA2017（国际消 费类电子产品展览会）发布 华为首款人工智能（AI）移 动计算平台——麒麟970。
绪论
学时：共16周，4学分
数字电路 基础与应用 半导体基础和基本放大电路
电路分析基础
数字电子技术 模拟电子技术 电路基础
1
信号与系统
电路原理 模拟电子线路
电力电子技术
通信电路
数字电子线路 微电子技术
公共 基础
专门 技术
电力系统
控制系统
通信系统
信号处理系统 计算机系统
相互融合的信息系统
应用 领域
2
几个电路图
－
注意
答：A电压、电流参考方向非关联； B电压、电流参考方向关联。
① 分析电路前必须选定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 参考方向不同时，其表达式相差一负号，但电压、电流 的实际方向不变。
28
3.功率
单位时间内电场力所做的功。
简单电路
Rs
RL
Us
i.
0.98i
6Ω
+ us_
0.1Ω
+ 5Ω u_
.
3
100V
RS + US _
R1
R2
1 －
I
1 －
－
＋
R5 i 90V
U
＋ 20A ＋
R4
R3
2
2
电阻混联电路
＋
－
叠加多11个0V电源的电路
4
+ us(t) _
+ uR(t) _ i(t)
R
+
C u_C(t)
含有储能元件的电路
25
电压参考方向的三种表示方式： (1) 箭头
U
(2) 正负极性
+U
(3) 双下标
A
UAB
B
26
电压与电流的关联参考方向
元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为 关联参考方向。反之，称为非关联参考方向。
i
i
+
u
关联参考方向
--
u
+
非关联参考方向
27
例：
A
i
＋
uB
电压电流参考方向如图中所标， 问：对A、B两部分电路电压电 流参考方向关联否？
电路的组成：电源，负载，中间环节
电路的作用：
进行能量的转换和传输（强电）、信号的处理和传递 （弱电）、信息的存储
14
2. 电路模型
10BASE-T wall plate
开关
灯泡
电 池
导线
电路图
Rs
RL
Us
电路模型
反映实际电路部件的主要电磁 性质的理想电路元件及其组合。
理想电路元件 有某种确定的电磁性能的理想元 件。分为二端元件和四端元件。
麒麟970内建55亿晶体 管，芯片面积近似指甲盖 （100平方毫米）。
骁龙835是31亿颗，苹 果A10是33亿颗。
12
第1章 电路的基本概念及基本定律
1.1 电路和电路模型 1.2 电路分析的基本变量 1.3 基尔霍夫定律 1.4 电路元件
e.g.
13
1. 电路
1.1 电路和电路模型
电路的概念：构成电流通路的一切设备总和
单位
单位正电荷q 从电路中一点移至另
一点时电场力做功（W）的大小。
U
def
dW
dq
UAB =UA - UB ※
V (伏)、kV、mV、V
实际电压方向
电位真正降低的方向。
24
电压(降)的参考方向
参考方向
+
U
–
+ 实际方向 –
U >0
假设高电位指向低电 位的方向。
参考方向
+
U
–
– 实际方向 +
U <0
15
5种基本的理想二端元件：
无源元件
电阻元件R .
.
电感元件L .
.
电容元件C . C .
有源元件
. Us
电压源
.
.
us(t) +
_
.
电流源 .
..
Is
.
is(t)
16
说明 （1）在一定的条件下，不同器件可具有同一种模型。
如：电阻器、白炽灯、电炉等 （2）同一器件，在不同的应用条件下，往往采用不
• 对于微波电路，波长为cm级别，不可以用集中参数电路 的分析方法；
• 电力系统中，远距离的高压电力传输线是典型的分布参数 电路，电场能量和磁场能量的分布空间很难分开，电路元 件的参数也发生变化。
19
1.2 电路分析的基本变量 ※
主要物理量有电压、电流、电荷、磁链、电功率 等。
1.电流
电流
带电粒子有规则的定向运动