电工学(第七版上册)电工技术(课件)

电流的参考方向设成从a流向b, 电压的参考方向设成a 为高电位端，b为低电位端，这样所设的电流电压参考方向 称为参考方向关联。设在dt时间内在电场力作用下由a点移 动到b点的正电荷量为dq, a点至b点电压u意味着单位正电荷 从a移动到b点电场力所做的功，那么移动dq正电荷电场力 做的功为dw=udq。电场力做功说明电能损耗，损耗的这部 分电能被ab这段电路所吸收。
10BASE-T wall plate
开关
灯泡
电 池
导线 实际电路
开关 S
电
RS
池
US
导线
电路模型
灯泡 R
1.2 电流和电压的参考方向
一、电路中的主要物理量
主要有电压、电流、电荷、磁通、 电功率、电能量等。
它们分别用U、I、Q、 分别表示。
1.电流(current)：
带电质点的有规则的定向运动。
同电流一样，两点间电压数值的正与负是 在设定参考方向的条件下才有意义。
电位与电压的区别是什么？
要讨论电位，必须在电路中选择一个参 考点，令参考点电位为零，电位值是相对的， 参考点选取不同，各点电位会随之变化。电压 是电路中两点间电位差，电路中两点间电压是 固定的，不随参考点变化而变化。所以各点的 电位高低是相对的，而两点间的电压是绝对的
Δt0 Δt dt
电流强度定义说明图
单位：A（安培） kA、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A 1 A=10-6A
电流的参考方向与实际方向的关系：
规定:正电荷的运动方向为电流的实际方向
i 参考方向
i
A
实际方向 B A
i>0
参考方向 实际方向 B
i <0
1. 用箭头表示： 箭头的指向为电流的参考方向。
从电位、电压定义可知它们都是代数量，因而就有参考 方向问题。电路中，规定电位真正降低的方向为电压的实际 方向。但在复杂的电路里或在交流电路里，两点间电压的实 际方向是经常改变的，这给实际电路问题的分析计算带来困 难，所以也要对电路中两点间电压设出参考方向。
电压参考方向有三种表示方式：
U
(1)用箭头：
电流：虽然人们看不见摸不着它，但可通过电流的各 种效应(譬如磁效应、热效应)来感觉它的客观存在，这 是人们所熟悉的常识。所以，毫无疑问，电流是客观存 在的物理现象。为了从量的方面量度电流的大小，引入 电流强度的概念。 单位时间内通过导体横截面的电荷 量定义为电流强度。电流强度用i(t)表示， 即：
Δq dq i(t) lim
负载：用电设备
二、电路模型 (circuit model) 1. 理想电路元件：
具有某种确定的电磁性质的假想元件；
其u、i关系可用数学式子表示（建模）。
几种基本的电路元件： 电源元件 电阻元件 电感元件 电容元件
2. 电路模型：
由理想电路元件互相连接的电路（而不是 实际的电路)。
本教材的主要内容是介绍电路理论的入 门知识并为后续课程打下基础，主要是计算 电路中器件的端子电流和端子间的电压，一 般不涉及器件内部发生的物理过程。
i
-
U
+
非关联参考方向
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例：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？
i
＋
AU B
－
答： A 电压、电流参考方向非关联； B 电压、电流参考方向关联。
注意： (1)参考方向必须在图中相应位置标注，
在计算过程中不得改变。
(2)参考方向不同时，其表达式相差一负 号，但实际方向不变。
第一章 电路模型和电路定律
重点：
1. 电压、电流的参考方向 2. 电功率、能量 3. 基本电路元件特性 4. 基尔霍夫定律
1.1 电路和电路模型 一、电路：
由电路器件和电路部件相互连接而成，它为 电流的流通提供路径，具有传输电能、处理信 号、测量、控制、计算等功能。
主要由电源、负载、连接导线及开关等构成 电源：电池、发电机、信号源等
2.u,i 非关联参考方向
由u dw 得dw udq dq
再由i dq 得dt dq
dt
i
根据功率定义 p(t) = dw/dt, 得
P(t)=ui
根据功率的定义知道功率是能量对时间的导 数，反过来能量是功率对时间的积分。
t
W u()i()dξ t0
二、功率的计算和判断 1.u,i 关联参考方向
+
i u
–
p = ui 表示元件吸收的功率 P>0 吸收正功率 (吸收) P<0 吸收负功率 (发出)
1.3 电功率和能量 一：电功率
单位时间做功大小称作功率，或者说做功的速率称为 功率。在电路问题中涉及的电功率即是电场力做功的速率， 以符号p(t)表示。功率的数学定义式可写为 :
p(t) dw(t) dt
式中dw为dt时间内电场力所做的功。功率的单位为瓦(W)。 1瓦功率就是每秒做功 1 焦耳，即1W = 1J/s 。
。
电路基本物理量的实际方向 物理中对基本物理量规定的方向
物理量 电流 I
电压 U
实际方向 正电荷运动的方向
高电位 低电位 (电位降低的方向)
单位
kA 、A、mA、 μA
kV 、V、mV、 μV
电动势E
低电位 高电位 (电位升高的方向)
kV 、V、mV、 μV
注意：它们是标量，规定方向是为了便于电路的计算。
2.用双下标表示： 如iAB,电流的参考方向由A点指向B点。
i
A
B
2 .电压
两点之间的电位之差即是两点间的电压。从电场力做功概 念定义，电压就是将单位正电荷从电路中一点移至电路中另 一点电场力做功的大小，如图 所示。用数学式表示，即为
定义电压示意图
u(t) dw(t) dq(t)
式中dq为由a点移至b点的电荷量，单位为库仑(C); dw是 为移动电荷dq电场力所做的功，单位为焦耳(J)。电位、电压 的单位都是伏特(V), 1V电压相当于移动1C正电荷，电场力所 做的功为 1J。在电力系统中嫌伏特单位小，有时用千伏(kV)。 在无线电电路中嫌伏特单位太大，常用毫伏(mV)、微伏(μV) 作电压单位。
A
B
(2)用正负极性： A +
U
B
(3)用双下标： A
UAB
B
参考方向
+U
–
+ 实际方向
U >0
参考方向
+U
–
实际方向 +
U <0
3.电位： 电路中为分析的方便，常在电路中选某
一点为参考点，任一点到参考点的电压称 为该点的电位。
用表示，单位与电压相同，也是V(伏)。
4.关联参考方向 i
+
U
-
关联参考方向