1.1电路与电路模型
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电工学(第七版上册)秦曾煌主编
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。
电工学(第七版上册)秦曾煌主编
1 0 B A S E - T w a ll p la t e
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源自1.2 电流和电压的参考方向
i(t)limΔqdq Δt0 Δt dt
电工学(第七版上册)秦曾煌主编
电流强度定义说明图
电工学(第七版上册)秦曾煌主编
单位：A（安培） kA、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A 1 A=10-6A
电工学(第七版上册)秦曾煌主编
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。
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
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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
电工学(第七版上册)秦曾煌主编
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。
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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源自1.2 电流和电压的参考方向
i(t)limΔqdq Δt0 Δt dt
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电流强度定义说明图
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单位：A（安培） kA、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A 1 A=10-6A
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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。
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
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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
电工学(第七版上册)秦曾煌主编
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。
电路原理第一章
(2) 设电流参考方向如 (c) 并在c点画上接地符号 并在 点画上接地符号
q 4 I = = − = −2 A t 2
= = W W
ac
电位： 电位：
V V V
a
q
bc
=
8 + 12 4
= 5V
b
q
12 = 4
= 3V
c
= 0
(c为参考点 为参考点) 为参考点
U
ab
所以电压： 所以电压：
= V a − V b = 5 − 3 = 2V
dw ( t ) p (t) = dt
由： u ( t ) = d w ( t )
对于实际电路，根据它的电气特性， 对于实际电路，根据它的电气特性，由电路 元件来抽象出它的电路模型的过程称为电路 的建模。电路的建模时， 的建模。电路的建模时，常需要用到理想化 来化简电路； 来化简电路；另一方面还需注意电器部件在 不同工作条件下的电气特性不一定相同， 不同工作条件下的电气特性不一定相同，因 而相应的电路模型也会不同。 而相应的电路模型也会不同。
选择的参考方向不同， 选择的参考方向不同，则列出的电路方程也 不一样，得到方程的解也不尽相同， 不一样，得到方程的解也不尽相同，但这些 解应该是大小相等而只存在着符号的差异。 解应该是大小相等而只存在着符号的差异。 综合解的符号和参考方向， 综合解的符号和参考方向，这些不同的电路 方程的解所表示的实际电流或电压应该是完 全一致的。 全一致的。 习惯上，电阻、电容、 习惯上，电阻、电容、电感等元件支路上的 端电压和流经电流取为关联参考方向。 端电压和流经电流取为关联参考方向。
抽象的电路元件用来体现单纯的电性质： 抽象的电路元件用来体现单纯的电性质： 导线----导通电流 导线 导通电流 电源----提供电能 电源 提供电能 电阻----消耗电能 电阻 消耗电能 电容----以电场形式储存电能 电容 以电场形式储存电能 电感----以磁场形式储存电能 电感 以磁场形式储存电能 这样就可以用理想化的电路元件来表示实际物 理电器件的某一方面电磁特性， 理电器件的某一方面电磁特性，而以其组合在 电路模型中来综合表示该实际物理电器件及其 构成的电路。 构成的电路。
课件-第1章 电路分析的基本概念
（1.2）
7 式中dW是电场力所作的功，单位是焦耳（J）；dq为电荷量，单 位是C）；电压U 的单位是伏特，简称伏（V）。电压也有恒定电 压和和时变电压之分，分别用符号U和 u 表示（直流量有时不 分大小写）。
图1-4 电压参考方向
电压参考方向（参考极性）的选择同样具有任意性，通常在 电路图上用“+”表示参考方向的高电位端，“-”表示参考方向 的低电位端，如图1-4所示。或用双下标表示电压的参考方向， 如uab 表示电压参考方向从a点指向b点。电压实际方向的判定 与电流的类似。
例1.2 电路如图1.12所示，各支路电流参考方向已标出， 已知 I1 = 8 A ，I2 = 3 A ，I3 = -1 A ，I5 = 2 A，求I4 。
13
解： 对于结点a ，根据KCL可得 I 1–I2 –I3 + I4 –I5 = 0 所以 I4 = -I1 + I2 + I3 + I5 = -8 + 3 +（-1）+ 2 = - 4 A I4为负值，说明I4的实际方向与参考方向相反，即I4实际流出 结点a 。
U、I间关联参考方向:今后在求电压电流时，必须事 先规定好参考方向，否则求出的值无意义。而且为了 分析方便，通常将某元件上电压电流参考方向选为一 致，即电流的参考方向由电压的“+”指向“-”，这 样选定的参考方向称为关联参考方向，简称关联方向。
电位的概念及计算： 将电路中任一点作为参考点， 把a点到参考点的电压称为a点电位，用符号Va(或Ua) 表示。电路中a、b两点间的电压与该两点电位有以 下关系： Uab = Va - Vb （1.3） 今后如未说明，通常选接地点作参考点，并且参 考点电位为零。引入电位概念后，两点间电压的实 际方向即由高电位指向低电位。
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。
电路和电路模型
重庆科创职业学院授课方案（教案）课名：电路分析教师：许艳英班级：编写时间：课题：1.1 电路和电路模型教学目的及要求：了解电路的基本组成及各部分的作用，熟悉电路的功能及电路模型、集中参数电路的基本概念教学重点：电路模型的概念和理想电路元件的概念；教学难点：电路模型教学步骤及内容： 1.1 电路和电路模型旁批栏：1、电路的组成及其功能•电路的概念由实际元器件构成的电流的通路称为电路。
•电路的组成电路通常由电源、负载和中间环节三部分组成。
•电路的功能电路可以实现电能的传输、分配和转换。
电路可以实现电信号的传递、变换、存储和处理。
2、电路模型用抽象的理想电路元件及其组合，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。
•理想电路元件理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性单一、精确，可定量分析和计算。
•利用电路模型研究问题的特点1、电路模型是用来探讨存在于具有不同特性的、各种真实电路中共同规律的工具。
2、电路模型主要针对由理想电路元件构成的集总参数电路，集总参数电路中的元件上所发生的电磁过程都集中在元件内部进行，任何时刻从元件两端流入和流出的电流恒等、且元件端电压值确定。
因此电磁现象可以用数学方式来精确地分析和计算。
3、电路分析基本理论中运用电路模型，其主要任务就是在寻求实际电路共有的一般规律、探讨各种实际电路共同遵守的基本规律时带来方便。
旁批栏：旁批栏：（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义？何谓电路模型？解析：理想电路元件是从实际电路器件中科学抽象出来的假想元件，由严格的定义来精确地加以阐述、理想电路元件是具有单一电磁特性的简单电路模型单元。
电路理论中研究的都是由理想元件构成的、与工程应用中的实际电路相对应的电路模型。
在实际的电路中，“理想”电路元件是不存在的。
白炽灯、电炉等设备，只所以在研究它们时可以把它们作为一个“理想”的电阻元件进行分析和研究，原因就是它们在实际电路中表现的主要电磁特性是耗能，其余电磁特性与耗能的电特性相比可以忽略；工频电路中的电感线圈只所以用一个电阻元件和一个电感元件的串联组合来表征，原因就是：在工频情况下，电感线圈的主要电磁特性就是线圈的耗能和储存磁场能量，其余电磁特性可以忽略。
1.1 什么是电路和电路模型
授课日期： 2012 年 2 月 17 日 第 1 周 星期 5 授课课题： 第一节 电路的组成及作用 授课时数 2 教学目标要求： 知识目标：（1）了解电路的两种功能。
（2） 掌握电路的三种状态。
（3）掌握电路的四个基本部分。
能力目标：了解电路的各部分的功能，学会看电路图并自己画电路图分析。
教学重点难点：电路的两种功能、电路的三种状态 电路图。
教学方法：多媒体教学 授课式 教学过程及内容： 引入日常生活中，我们见过的电路有哪些？它们是由些什么元器件组成的？能完成什么样功能？（由学生举例日常生活中常见的电路）这些是我们今天要学习的内容。
授新第一节 电路的组成及作用一、电路的基本组成 1．什么是电路电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式联接起来的总体，为电流的流通提供了路径。
2．电路的基本组成电路的基本组成包括以下四个部分：(1) 电源(供能元件)：为电路提供电能的设备和器件(如电池、发电机等)。
(2) 负载(耗能元件)：使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电器)。
(3) 辅助元件：控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。
(4) 联接导线：将电器设备和元器件按一定方式联接起来(如各种铜、铝电缆线等)。
3．电路的状态(1) 通路(闭路)：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换。
(2) 开路(断路)：电路中没有电流通过，又称为空载状态。
(3)短路(捷路)：电源两端的导线直接相连接，输出电流过大对电源来说属于严重过载，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。
二、电路的两种功率能简单的直流电路图1-2 手电筒的电路原理图 ● 第一种作用是对能量进行转换，传输和分配。
如发电机。
● 第二种作用是对信号进行传递，控制和“加工处理”。
如电视机。
三、电路模型和电路图由理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模型，也叫做实际电路的电路原理图，简称为电路图。
第1章-电路模型和电路定律
u为有限值时，i=0。 * 理想导线的电阻值为零。
1.6 电容元件 (capacitor)
1、电容器
++ ++ ++ ++ +q –--– –--– –q
线性定常电容元件：任何时刻，电容元件极板上的电 荷q与电压 u 成正比。
2、电路符号
C
3. 元件特性 i
与电容有关两个变量: C, q 对于线性电容，有： q =Cu
1.7 电感元件
1 、线性定常电感元件
iL
变量: 电流 i , 磁链
+
u
–
def ψ L
i
L 称为自感系数 L 的单位：亨（利） 符号：H (Henry）
2 、韦安（ ~i ）特性
0
i
3 、 电压、电流关系：
i
+–
ue –+
i , 右螺旋 e , 右螺旋 u , e 非关联 u , i 关联
交流： iS是确定的时间函数，如 iS=Imsint
(b) 电源两端电压是任意的，由外电路决定。
(3). 伏安特性
i
+
iS
u
_
u
IS
O
i
(a) 若iS= IS ，即直流电源，则其伏安特性为平行于电 压轴的直线，反映电流与 端电压无关。
(b) 若iS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是 这样 电流为零的电流源，伏安曲线与 u 轴重合, 相当于开路元件
+ u
+ C
C
def
q
u
C 称为电容器的电容
–
–
电容 C 的单位：F (法) (Farad，法拉)
1.6 电容元件 (capacitor)
1、电容器
++ ++ ++ ++ +q –--– –--– –q
线性定常电容元件：任何时刻，电容元件极板上的电 荷q与电压 u 成正比。
2、电路符号
C
3. 元件特性 i
与电容有关两个变量: C, q 对于线性电容，有： q =Cu
1.7 电感元件
1 、线性定常电感元件
iL
变量: 电流 i , 磁链
+
u
–
def ψ L
i
L 称为自感系数 L 的单位：亨（利） 符号：H (Henry）
2 、韦安（ ~i ）特性
0
i
3 、 电压、电流关系：
i
+–
ue –+
i , 右螺旋 e , 右螺旋 u , e 非关联 u , i 关联
交流： iS是确定的时间函数，如 iS=Imsint
(b) 电源两端电压是任意的，由外电路决定。
(3). 伏安特性
i
+
iS
u
_
u
IS
O
i
(a) 若iS= IS ，即直流电源，则其伏安特性为平行于电 压轴的直线，反映电流与 端电压无关。
(b) 若iS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是 这样 电流为零的电流源，伏安曲线与 u 轴重合, 相当于开路元件
+ u
+ C
C
def
q
u
C 称为电容器的电容
–
–
电容 C 的单位：F (法) (Farad，法拉)
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
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§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。
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§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。
电工电子技术 第一章 直流电路
U U I Rs
电源电动势 = 外电路的等效电阻 × 电流 即
U I (R Rs )
1.4 电阻串并联
1.4.1 电阻串联
把n个电阻一个接一个地串接起来，就成为串联电路。
U1
U2
R1
U
R2 I
...
Un
Rn
计算公式： R R1 R2 Rn
若 R1 R2 的阻Rn值相等则:
U R IR
U U s IRs
Ps U s I
P UI
P I 2 R
P Ps P
1.5.2 开路状态
将开关K打开，这时电路为开路状态。
1.5.3 短路状态
此时，外电路的电阻可视为零，又由于电源内阻 很Rs 小，根据欧姆定律，可知电路中的电流 为I很大。
1.5.4 电气设备的额定值
0 i2 R2 i3 R3 i6 R6
（4）将六个独立方程联立求解，得各支路电流的值。 联立①结果为：
0 i1 i2 i6
①
0 i2 i3 i4
②
0 i3 i5 i6
③
10 i1 2i2 4i4
④
12 3i3 4i4 5i5
⑤
0 2i2 3i3 6i6
⑥
1.8电压源、电流源及其等效变换
在电路中，各种电气设备和电路元件都有额定值， 只有按额定值使用，即额定工作状态，电气设备和电 路元件的运行才能安全可靠，经常合理，使用寿命才 会长，如下图为三相异步电动机铭牌。
1.6 基尔霍夫定律
遇到一些复杂的电路问题，如下图中的电桥电路时， 运用基本的串并联方法解决起来就非常困难了。
R1
R2
R3
如
i1
i3
i2
i1 i2 i3
电源电动势 = 外电路的等效电阻 × 电流 即
U I (R Rs )
1.4 电阻串并联
1.4.1 电阻串联
把n个电阻一个接一个地串接起来，就成为串联电路。
U1
U2
R1
U
R2 I
...
Un
Rn
计算公式： R R1 R2 Rn
若 R1 R2 的阻Rn值相等则:
U R IR
U U s IRs
Ps U s I
P UI
P I 2 R
P Ps P
1.5.2 开路状态
将开关K打开，这时电路为开路状态。
1.5.3 短路状态
此时，外电路的电阻可视为零，又由于电源内阻 很Rs 小，根据欧姆定律，可知电路中的电流 为I很大。
1.5.4 电气设备的额定值
0 i2 R2 i3 R3 i6 R6
（4）将六个独立方程联立求解，得各支路电流的值。 联立①结果为：
0 i1 i2 i6
①
0 i2 i3 i4
②
0 i3 i5 i6
③
10 i1 2i2 4i4
④
12 3i3 4i4 5i5
⑤
0 2i2 3i3 6i6
⑥
1.8电压源、电流源及其等效变换
在电路中，各种电气设备和电路元件都有额定值， 只有按额定值使用，即额定工作状态，电气设备和电 路元件的运行才能安全可靠，经常合理，使用寿命才 会长，如下图为三相异步电动机铭牌。
1.6 基尔霍夫定律
遇到一些复杂的电路问题，如下图中的电桥电路时， 运用基本的串并联方法解决起来就非常困难了。
R1
R2
R3
如
i1
i3
i2
i1 i2 i3
第1章电路模型和电路理论
1.4电路元件 电路元件
1.4.1电阻元件 电阻元件 1) 金属导体的电阻 导体对电流呈现一定的阻碍作用。这种阻碍作用被称为 电阻，用字母R来表示。 导体的电阻值R与导体的长度l成正比，与导体的横截面 积s成反比，并与导体材料的性质有关，用公式表示为
l R=ρ s
1
电路理论-太湖学院机电系电路理论-太湖学院机电系-S.L
对于线性定常电感器，其特性方程为ϕ＝Li，则从 时间t0到t电感器所储存的能量
WM (t0 , t ) = ∫
φ (t )
0
i dφ (t ) = ∫
φ
φ
0
1 φ2 1 2 dφ = = Li L 2 L 2
1
电路理论-太湖学院机电系电路理论-太湖学院机电系-S.L
贴片型功率电感
贴片电感
1
电路理论-太湖学院机电系电路理论-太湖学院机电系-S.L
P =U4I2 = (−4) ×1 = −4W（发出） 4
P = U5I3 = 7×(−1) = −7W（发出） 5
P =U6I3 = (−3) × (−1) = 3W（ 收 吸 ） 6
注意
对一完整的电路，满足：发出的功率＝ 对一完整的电路，满足：发出的功率＝吸收的功率
1
电路理论-太湖学院机电系电路理论-太湖学院机电系-S.L
NEXT
1
电路理论-太湖学院机电系电路理论-太湖学院机电系-S.L
重点： 重点： 电压、 1. 电压、电流的参考方向 2. 电阻、电容、电感和电源元件的特性 电阻、电容、 3. 基尔霍夫定律
1
电路理论-太湖学院机电系电路理论-太湖学院机电系-S.L
1.1 电路和电 路 模 型
1.1.1 实际电路组成
电路分析基础
电压源不 能短路！
东北石油大学
4、电压源的功率
P = uSi
i
(1)电压、电流参考方向非关联；
+
+
uS
_
i
物理意义：电流（正电荷 ）由低电位向高
u 电位移动，外力克服电场力作功，电源发出
_ 功率。
P = uSi
发出功率，起电源作用
(2)电压、电流参考方向关联；
+ +
uuSS
_
物理意义： 电场力做功，电源吸收功率
i
- P<0 吸收负功率 (实际发出)
- u, i 取非关联参考方向
P = ui 表示元件发出的功率
u
P>0 发出正功率 (实际发出)
i
+
P<0 发出负功率 (实际吸收)
功率平衡
东北石油大学
例：判断图中各元件的功率
1A R
+
4V 4V
-
关联：吸收功率 P=ui=4W 吸收4W功率
R
2A
东北石油大学
二、电路模型
10BASE-T wall plate
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。
东北石油大学
理想电路元件 有某种确定的电磁性能的理想元件。
分类：
消耗电能 供给电能 储存电场能量 储存磁场能量
基本元件：
电阻元件：表示消耗电能的元件。 电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件。 电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件。 电源元件：表示将其它形式的能量转变成电能的元件。
P1 = U1I1 =1 2 = 2W（发出2W）
第1章 1-2电路模型及电路基本物理量
结论2：电位随参考点的不同而不同，是一个相对参考点的值 结论3：两点间的电压不随参考点的变化而变，是一个绝对的值
注意：某点电位为正，说明该点电位比参考点电位高
某点电位为负，说明该点电位比参考点电位低
9、电动势：在电源内部，依靠电源力（非静电力），把单位正电荷从电源 负极搬运到正极所做得功。 表示符：用“E”表示 电动势单位：伏特 V
(d)非关联 p u i (3) (2) 6W＜0发出功率
(e)非关联 p u i 3 (2) 6W＞0消耗功率
四、电能及其计量
若p为电路吸收的功率，则电路在dt时间内消耗的电能为
dw pdt uidt
若通电时间△t=t-t0，则时间△t内电路消耗的总电能为
电压源
i
L
电感
+ u －
iC
电容
+ u －
以上均为二端元件
电流源
us
+
－
Us +－
is
3、（理想）电路模型： 由理想电路元件组成的电路 如：手电筒电路模型
US: 电源 R: 负载 S: 中间环节
本书中的所有电路均为理想电路模型 复习思考题：P 3
§1.2 电路的基本物理量
电路的分析，就是求解电路中的物理量 基本物理量：电流、电压和电功率
8、电位：电路中的某点相对于参考点的电压
用“VX”表示， x 电位单位：伏特 V
参考点：电位为零点，也称接地点，符号：“ ”
左图所示：O点为参考点 a点电位Va=Uao b点电位Vb=Ubo a、b间电压Uab=Uao-Ubo=Va-Vb 结论1：两点间电压=两点间电位差
左图所示：b点为参考点 a点电位Va=Uab b点电位Vb=0 a、b间电压Uab=Va=Va-Vb
注意：某点电位为正，说明该点电位比参考点电位高
某点电位为负，说明该点电位比参考点电位低
9、电动势：在电源内部，依靠电源力（非静电力），把单位正电荷从电源 负极搬运到正极所做得功。 表示符：用“E”表示 电动势单位：伏特 V
(d)非关联 p u i (3) (2) 6W＜0发出功率
(e)非关联 p u i 3 (2) 6W＞0消耗功率
四、电能及其计量
若p为电路吸收的功率，则电路在dt时间内消耗的电能为
dw pdt uidt
若通电时间△t=t-t0，则时间△t内电路消耗的总电能为
电压源
i
L
电感
+ u －
iC
电容
+ u －
以上均为二端元件
电流源
us
+
－
Us +－
is
3、（理想）电路模型： 由理想电路元件组成的电路 如：手电筒电路模型
US: 电源 R: 负载 S: 中间环节
本书中的所有电路均为理想电路模型 复习思考题：P 3
§1.2 电路的基本物理量
电路的分析，就是求解电路中的物理量 基本物理量：电流、电压和电功率
8、电位：电路中的某点相对于参考点的电压
用“VX”表示， x 电位单位：伏特 V
参考点：电位为零点，也称接地点，符号：“ ”
左图所示：O点为参考点 a点电位Va=Uao b点电位Vb=Ubo a、b间电压Uab=Uao-Ubo=Va-Vb 结论1：两点间电压=两点间电位差
左图所示：b点为参考点 a点电位Va=Uab b点电位Vb=0 a、b间电压Uab=Va=Va-Vb
电工第一章
（1-12）
+
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 。
+
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 。
电路基础知识1
电路基础
令 G 1/R
G称为电导 电导的单位： S (西) (Siemens，西门子)
则 欧姆定律表示为 i G u . 线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。 伏安特性曲线:
u
R tg 电阻元件的伏安特性为 一条过原点的直线
O
i
电路基础
(2) 电阻的电压和电流的参考方向相反 i R u
在参考方向选定后，电流（或电压） 值才有正负之分。 对任何电路分析时都应先指定各处的 i , u 的参考方向。 例：
I
a
R
b
若 I = 5A ，则实际方向与参考方向一致， 若 I =－5A ，则实际方向与参考方向相反。
电路基础
R
5、关联参考方向： i
+
u
-
• 当电压的参考方向指定后，指定电流从标以电压参考 方向的“+”极性端流入，并从标“—”端流出，即电流
电路基础
1.5 电容元件 (capacitor)
1、电容器
+ + + + ++ ++ +q
– – – – –q
-- --
线性定常电容元件：任何时刻，电容元件极板上的电 荷q与电流 u 成正比。
2、电路符号
C
电路基础
3. 元件特性 与电容有关两个变量: C, q i 对于线性电容，有： q =Cu
(1) i的大小与 u 的变化率成正比，与 u 的大小无关；
(2) 电容在直流电路中相当于开路，有隔直作用； (3) 电容元件是一种记忆元件； (4) 当 u，i为关联方向时，i= Cdu/dt；
u，i为非关联方向时，i= –Cdu/dt 。
电工学第1章
电工学（上册）
主编：王 卫
第1章 电路的基本概念和基本定律
1.1 电路和电路模型 1.2 电路的基本物理量 1.3 欧姆定律 1.4 理想电源 1.5 受控电源 1.6 基尔霍夫定律 1.7 电位的计算 1.8 电阻的连接及其等效变换
1.1 电路和电路模型
知识链接 1. 电路 把电源、负载、开关等通过导线的连接，并按照一定方式构成 的闭合电流通路，即电流通过的路径称为电路。 2. 电路的组成及作用 电路主要由电源、负载、导线和开关四部分组成。其作用如下： （1）电源 电源是将其他形式的能量转换为电能，并为电路提 供电能的设备。 （2）负载 负载又称用电器，是将电能转换成其他形式能量的 装置。
（3）计算各点电位
B U BC IR2 2 3 6V
A U AB U BC IR1 IR2 2 4 6 14V
D F U DC IR3 2 1 2V
一、电位的计算
（4）求电压
U AB A B 14 6 8V U AF U AD A D 14 (2) 16V
节点：Ａ、
Ｅ
回路：ＡＢＥＣＡ、ＡＣＥＤＡ 、ＡＢＥＤＡ
网孔：ＡＢＥＣＡ、ＡＣＥＤＡ
图1-２７ 电路举例
二、基尔霍夫电流定律(KCL)
1.定律：
基尔霍夫电流定律可表述为：在集中参数电路中， 任一时刻流入 (或流出)节点的所有支路电流的代数和 恒等于零。数学表达式为
i=0
2. KCL推广应用：
流入电路任一封闭面的电流代数和恒等于零.
供电元件及电源模型
• 电源是将其他能量转换为电能的重要设备。它在 电路中是不可缺少的部分。 • 电压源 • 电压源是一个理想元件，它有两个基本性质：（1） 它的端电压（或电动势E）是一定值或一定的时间 函数，与流过的电流无关。（2）流过它的电流不 是由电压源本身就能确定的，而是由与之相连接 的外电路来决定。
主编：王 卫
第1章 电路的基本概念和基本定律
1.1 电路和电路模型 1.2 电路的基本物理量 1.3 欧姆定律 1.4 理想电源 1.5 受控电源 1.6 基尔霍夫定律 1.7 电位的计算 1.8 电阻的连接及其等效变换
1.1 电路和电路模型
知识链接 1. 电路 把电源、负载、开关等通过导线的连接，并按照一定方式构成 的闭合电流通路，即电流通过的路径称为电路。 2. 电路的组成及作用 电路主要由电源、负载、导线和开关四部分组成。其作用如下： （1）电源 电源是将其他形式的能量转换为电能，并为电路提 供电能的设备。 （2）负载 负载又称用电器，是将电能转换成其他形式能量的 装置。
（3）计算各点电位
B U BC IR2 2 3 6V
A U AB U BC IR1 IR2 2 4 6 14V
D F U DC IR3 2 1 2V
一、电位的计算
（4）求电压
U AB A B 14 6 8V U AF U AD A D 14 (2) 16V
节点：Ａ、
Ｅ
回路：ＡＢＥＣＡ、ＡＣＥＤＡ 、ＡＢＥＤＡ
网孔：ＡＢＥＣＡ、ＡＣＥＤＡ
图1-２７ 电路举例
二、基尔霍夫电流定律(KCL)
1.定律：
基尔霍夫电流定律可表述为：在集中参数电路中， 任一时刻流入 (或流出)节点的所有支路电流的代数和 恒等于零。数学表达式为
i=0
2. KCL推广应用：
流入电路任一封闭面的电流代数和恒等于零.
供电元件及电源模型
• 电源是将其他能量转换为电能的重要设备。它在 电路中是不可缺少的部分。 • 电压源 • 电压源是一个理想元件，它有两个基本性质：（1） 它的端电压（或电动势E）是一定值或一定的时间 函数，与流过的电流无关。（2）流过它的电流不 是由电压源本身就能确定的，而是由与之相连接 的外电路来决定。
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电工技术
第一章
2、电路模型
开关 电 源
US
S +
– R
负载 连接导线 实际电路
R0
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。
电工技术
开关S
镇流器L 启辉器Q
第一章
220V
电容器C 日光灯管R
实际电路
s us +
R C L
电路模型
电工技术
第一章
1.2 电路的主要物理量
UN与额定电流IN或额定功率PN 。必须注意的是，
电气设备或元件的电压、电流和功率的实际值不一
定等于它们的额定值。
例 1-2 ：设图示电路中的电源电压 US=125V ，
端电压 U=115V ，电流 I=4A ，求 PE 、 P 、内阻
R0及UR0?
a R0 + US － b I + U － d R c
电工技术
第一章
第一节
一、实际电路
电路与电路模型
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。
开关S 镇流器L 220V 电容器C 日光灯管R 启辉器Q
日光灯实际电路
电工技术
第一章
二、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。
四、电动势
电动势是衡量外力即非电场力做功能力的物理量， 电动势越大，电源的能力越强。 电源力把单位正电荷从 “-” 极板经电源内部 定义： 移到 “+” 极板所做的功。 大小： 单位： 方向：
dW e dq
W E q
伏特（同电压）
实际方向（低电位 参考方向（任选）
高电位）
电源内部， 电压的实际 方向是正电 荷所受电场 力的方向， 从高指向低 电位，故与 电动势方向 相反！
dw uab dq Wab U ab Q
Uab Ua U b
2.单位： V（伏特）、kV（千伏）、mV(毫伏）
3.方向： 实际方向（高电位 参考方向（任选）
低电位）
电压的实际方向规定由电位高处指向电位低处。
与电流方向的处理方法类似， 可任选一方向为电压的参考方向
a + u1 － b a － u2 + b
IS2 U S 220 733A R0 0.3
3．如图1-28所示电路，各电流的参考方向已 设定。已知I1=6A, I2=-2A, I3=4A。试确定I1、 I2、I3的实际方向。
• 解:I1由a点流向b点，I2由b点流向c点，I3由b点流向d 点
6.求图1-29中二端网络的功率。
• 解：（a）P=-UI=-5×2=-10W，发出功率 10W • （b）P=-UI=-5×（-2）=10W，消耗功 率10W • （c）P=UI=-5×（-2）=10W，消耗功率 10W
但是，在电路中各处电压、电流的方向很难事先 判断出来。因此电路内各处电压、电流的实际方向也 就不能事先确定。
为了解决以上的问题，在分析电路之前，首先假
定一个电压或电流方向（参考方向）。
根据参考方向列写电路方程，当计算结果为正时， 实际方向与参考方向一致；当计算结果为负时，实 际方向与参考方向相反。
注意：
第一章
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）
实际方向（2A）
参考方向
参考方向
（参考方向与实际方向相同） （参考方向与实际方向相反）
i 0 ( i 2A)
i 0 ( i 2A)
电工技术
第一章
二、电压
1. 定义： 电场力把单位正电荷从一点移到另一点所做的功。
b
a
i
－ u +
b 非关联方向
(b)
如果采用关联方向，在标示时标出一种即
可。如果采用非关联方向，则必须全部标示。
电工技术
第一章
三、电位 1.定义：在电路中选定一个参考点（注意每次计算只 能选一个相对的参考点），取参考点的电位为零电位， 则电路中某一点与参考点之间的电压就被称为这一点 的电位。
2.单位与电压相同。 如图，选O为参考点， A点电位：
+ U =5V
－
( b)
I= - 2A + U =5V (c) －
P>0，吸收10W功率。
例： I=1A，U1=10V，U2=6V ，U3=4V。求各元件功率，并 分析电路的功率平衡关系。
I
+ U2 －
B
+
U1 A －
+
C U3 －
解：元件A：非关联方向， P1=-U1I=-10×1=-10W，P1<0，产生10W功率; 元件B：关联方向， P2=U2I=6×1=6W，P2 > 0，吸收6W功率;
1. i、u、e 的参考方向可任意假定。但一经选定，分 析过程中不应改变。 2. 电路中标出的方向一律指参考方向。 3. 同一元件的 u、 i 同方向，称为关联参考方向。
+
U
–
I R或 U
I
+
R U
–
I R 或U
I
R
–
+
关联参考方向
–
+
非关联参考方向
五、电能和电功率 电场力在单位时间内所做的 功称为电功率，简称功率。 功率与电流、电压的关系： 关联方向时： p =ui 非关联方向时： p =－ui
U N 220 RN 2.2 I N 100
(4)短路电流为：
I SC U S 240 1200A R0 0 .2
例1-4 ：图示电路已知US=220V，内阻R0=0.3Ω， 导线电阻r=0.4Ω，负载电阻R=8.9Ω，求： （1）电路正常情况下的电流I； （2）负载短路时，电源通过的电流IS1； （3）电源短路时，电源通过的电流IS2。
例： 当ua =3V u1 =1V
ub = 2V时 u2 =－1V
最后求得的u为正值，说明电压的实际方向 与参考方向一致，否则说明两者相反。
对一个元件，电流参考方向和电压参考 方向可以相互独立地任意确定，但为了方便 起见，常常将其取为一致，称关联方向；如 不一致，称非关联方向。
a
i
+ u － (a) 关联方向
分析：电动势与电压的关系
电动势正方向表示电位升 电压正方向表示电位降 例如：
A A
e
B
u
e
B
u
uAB VA VB 5V e VA VB 5V
uAB VA VB 5V e VB VA 5V
ue
u e
在电路的分析计算中，不仅要算出电压、电流 的大小，还要确定这些量在电路中的实际方向。 在复杂电路分析中，必须列写电路方程，如果不知 道电压、电流的方向就写不出电路方程。
dW p dt
p＞0时吸收功率，p＜0时发出功率。
I=2A
+ U =5V
－
( a)
I=- 2A
例1.1：求图示各元件的功率. （a）关联方向， P=UI=5×2=10W， P>0，吸收10W功率。 （b）关联方向， P=UI=5×(－2)=－10W， P<0，产生10W功率。 （c）非关联方向， P=－UI=－5×(－2)=10W，
解：(1)电源发出的功率为：
PE U S I 125 4 500 W
(2)负载吸收的功率为：
P UI 115 4 460W
R0 + US －
a
I + U － R
c
b
d
(3)电源内阻压降为：
U R0 U S U 125115 10V
U R 0 10 （4）电源内阻： R0 2.5 I 4
例 题 1-3 ： 设 图 示 电 路 中 的 电 源 额 定 功 率 PN=22kW，额定电压UN=220V，内阻R0=0.2Ω ，R为可调节的负载电阻。求： （1）电源的额定电流IN； （2）电源开路电压U0C； （3）电源在额定工作情况下的负载电阻RN； （4）负载发生短路时的短路电流ISC。
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 件或器件所组成，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。
电工技术 例如：一个白炽灯在有电流通过时 消耗电能 （电阻性） R
第一章
i
产生磁场 L 储存磁场能量 （电感性）
忽略L
R
理想电路元件
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。
c
d
三、有载工作状态
电源与负载接成闭合回路，电路便处于有载（通 路）工作状态。
三、有载工作状态
电源与负载接成闭合回路，电路便处于有载（通 路）工作状态。
US I R0 R
a R0 + US － b
I
c
+ U － d R
U IR
U U S IR0
P=UI：电源输出的功率
P PE P
自动化教研室
• 1、理论方面 • （1）掌握交、直流电路分析当中有关的基 本概念、基本定理、定律和基本方法 • （2）理解电路的类型及特点，理解本门课 程的衔接及与后续课程的关系。了解电工 技术的发展概况及发展方向。 • （3）掌握安全用电常识。了解电工仪表的 种类和符号，掌握常用电工仪表的使用方 法和原理。 • （4）掌握变压器的工作原理，三相异步电 动机、控制电动机及控制线路工作原理