电工基础-第1章 电路的基本概念(修改)
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
电工基础第1章知识要点解读
序号
名称
图形符号
主要用途
1
碳膜
电阻器
目前电子、电气产品使用量最大、价格最便宜、品质稳定性和信赖度较高的电阻器
2
金属膜
电阻器
常用在要求较高的电路中，如各种测试仪表
3
线绕
电阻器
在大功率电阻电路中作为分压电阻和分流电阻，在电源电路中作为限流电阻
2.可变电阻器
可变电阻器是阻值可变的电阻器，也称电位器，分为半可变电阻器和电位器。常见可变电阻器比较见表1.3。
（3）表达式：Q=I2Rt
4．最大功率输出定理
（1）内容：当负载电阻R和电源内阻r相等时，电源输出功率最大（负载获得最大功率）Ｐmax。
（2）表达式：当R＝r时
Pmax＝
（3）负载匹配（阻抗匹配）：负载电阻等于电源电阻。——欧姆（Ω）6
电能
W
电荷定向移动形成的电流所做的功
W=Uq=UIt
——
焦耳
（J）
7
电功率
P
描述电流做功快慢的物理量
——
瓦特（W）
三、电阻器
电阻器是利用金属或非金属材料对电流起阻碍作用的特性制成，通常被称为电阻。它在电路中起分压、分流和限流等作用。
1.固定电阻器
固定电阻器是阻值不能改变的电阻器，文字符号为R。常见固定电阻器比较见表1.2。
序号
（2）电阻器的主要参数
电阻器的主要参数有标称阻值、允许误差和额定功率等。电阻器主要参数的标注方法有直标法、文字符号法、数码法和色标法，见表1.5。
表1.5电阻器主要参数标注方法比较
序号
标注方法
电阻值识读要点
允许误差识读要点
1
电工基础知识
第一章电工基础知识第一节电路的基本概念1、电路电路就是电流通过的路径。
电路是由电源、负载、连接导线和开关组成。
图1-1为简单手电筒电路，其中干电池为电源、灯泡为负载，用连接导线将电源、开关、负载连接成电路。
在实际用中通常按国家统一规定的图形符号表示电路图。
如图1-2所示就是图1-1手电筒电路图。
电路通常有三种状态（1）通路：电路中的开关闭合，负载（电路）中有电流通过，这种状态一般称为正常工作状态。
（2）开路：也称为断路，是指电路中某处断开或电路中开关打开，负载（电路）中无电流通过。
（3）短路：电源两端的导线由于某种事故，而直接相连，使负载中无电流通过。
短路时，电源向导线提供的电源比正常时大几十至几百倍，因而不允许短路。
2、电流与电流强度在电路中，把电荷的定向运动叫做电流。
规定：以正电荷移动的方向作为电流的正方向。
在闭合电路中，电流的方向为：电流从电源正极流出，通过导线、开关流入负载后回到电源的负极。
电流分成直流和交流电源两大类：直流电流：是指电流的方向不随时间变化的电流，如图1-3所示交流电流：是指电流的大小和方向和方向随时间作周期性变化。
如图1-4最常见的是正弦交流电。
电流强度：由于电流所产生的效果具有不同的程度，这样就形成电流强度的概念。
电流强度也简称为电流，它是用在单位时间内通过导体横截面的电量多少来度量的。
QI=t式中I-表示电流强度，单位：安培（A）。
Q-表示t时间内，通守导体横截面电荷电量，单位：库仑（C）。
T-表示时间，单位：秒（s）。
在国际单位制中，电流强度的单位是安培，（A），简称安。
计算微小电流时以毫安（mA）或微安（μA）为单位，它们的关系是：1A=103mA 1mA=103μA3、电压与电动势（1）电压图1-5A和B表示负载两端，电流的方向由A流向B，负载灯泡发光，说明电流通过灯线时产生热和发光。
为了表示电流强度与做功的本领，引入一物理量—电压（电位差）U AB：WU AB=QQ-由A端移动到B端的电荷电量，单位：库仑。
电工学 电路基础简明教程 第1章
第一章 电路的基本概念与定律
功 率 的 计 算 1) u、i取关联参考方向
2) u、i取非关联参考方向 p吸 =－ u i 例 U = 5V， I = - 1A i + u –
+
u
i
p吸 = u i
例 U = 5V， I = - 1A
–
P吸= UI = 5× (-1) = -5 W p吸< 0 ，说明元件实际发出功率 5W
第一章 电路的基本概念与定律
单位时间内电流做的功称为电功率，用“P ”表示： UIt W P = t = t = UI 国际单位制 U ：V，I：A，电功率P用瓦特W。 用电器铭牌数据上的电压、电流值称额定值， 所谓额定值是指用电器长期、安全工作条件下的最 高限值，一般在出厂时标定。其中额定电功率反映 了用电器在额定条件下能量转换的本领。
第一章 电路的基本概念与定律
例、 右下图电路，若已知元件吸收功率为－20W， U I + 电压U=5V，求电流I。
元件
解： 由图可知UI为关联参考方向，因此: P －20 I= －4A U = 5 = 例、右下图电路，若已知元件中电流为I=－100A， 电压U=10V，求电功率P，并说明元件是电源 还是负载。 解：由图可知UI为非关联参考方向，因此: P = UI = 10×(-100) = 1000W 元件吸收正功率，说明元件是负载
+
U E
RL
_
b
–
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
第一章 电路的基本概念与定律
为描述和表征电荷与元件间能量交换的规模及 大小，引入电路物理量电压、电位和电动势。 Wa－Wb 电压的定义式为： Uab = q 电位的定义式为： Va = 电动势的定义式为： 单位换算： Wa－W0 q 三者定义式 的形式相同 因此它们的 单位相同
电工基础——电路的基本概念和定律
教学方法
通过自学的方法引入参考方向的定义
思考题
1. 为什么要在电路图上规定电流的参考方向？ 请说明参考方向与实际方向的关系？
2.电压参考方向都有哪些表示方法？
1.3 电功率和电能
目的与要求
或
i Gu
5.功率
在电流和电压关联参考方向下, 任何瞬
时线性电阻元件接受的电功率为
u 2 p ui Ri Gu R
2
2
线性电阻元件是耗能元件。
6.焦耳定律
如果电阻元件把接受的电能转换成热能, 则从 t0到t时间内。电阻元件的热［量］ Q, 也就是 这段时间内接受的电能W为
Q W
负, 故 P=16+32-24=24W
Ⅳ、教学方法
讲授法
Ⅴ、思考题
1.当元件电流，电压选择关联参考方向时，什么情 况下元件接受功率？什么情况下元件发出功率？
2.有两个电源，一个发出的电能为1000kW.h,另一 个发出的电能为500kW.h。是否可认为前一个电源 的功率大，后一个电源的功率小？
A B A B
＋
u
－
u
(a)
(b)
图1.3 电压的参考方向
1.2.2 电压及其参考方向（四）
4.若电压的参考方向与实际方向一致，电压为正。
若电压的参考方向与实际方向相反，电压为负。
5.分析电路时，首先应该规定电流电压的参考方 向。
1.2.2 电压及其参考方向（五）
6.元件的电压参考方向与电流参考方向是一致的, 称为关联参考方向。
1.1.1 电路(一）
1. 电路是电流的流通路径, 它是由一些电气设 备 和元器件按一定方式连接而成的。复杂的 电路呈网状, 又称网络。 电路和网络这两个术 语是通用的。
电工基础
图1-2 手电筒的电路原理图 电工基础部分第一章 电路的基本概念一、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) 控制器件：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、电路模型(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。
例如，图1-2所示的手电筒电路。
理想元件：电路是由电特性相当复杂的元器件组成的，为了便于使用数学方法对电路进行分析，可将电路实体中的各种电器设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的理想元件(模型)来代替，而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁特性不予考虑。
图1-1 简单的直流电路表1-1常用理想元件及符号三、电流1．电流的基本概念电路中电荷沿着导体的定向运动形成电流，其方向规定为正电荷流动的方向(或负电荷流动的反方向)，其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电量，称为电流强度(简称电流)，用符号I 或 i (t )表示，讨论一般电流时可用符号i 。
设在 ∆t = t 2－t 1时间内，通过导体横截面的电荷量为 ∆q = q 2－q 1，则在 ∆t 时间内的电流强度可用数学公式表示为 t qt i ∆∆=)(式中，∆t 为很小的时间间隔，时间的国际单位制为秒(s)，电量 ∆q 的国际单位制为库仑(C)。
电工技术第一章 电路的基本概念和基本定律习题解答
第一章 电路的基本概念和基本定律本章是学习电工技术的理论基础，介绍了电路的基本概念和基本定律：主要包括电压、电流的参考方向、电路元件、电路模型、基尔霍夫定律和欧姆定律、功率和电位的计算等。
主要内容： 1．电路的基本概念（1）电路：电流流通的路径，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成的系统。
（2）电路的组成：电源、中间环节、负载。
（3）电路的作用：①电能的传输及转换；②信号的传递及处理。
2．电路元件及电路模型（1）电路元件：分为独立电源和受控电源两类。
①无源元件：电阻、电感、电容元件。
②有源元件：分为独立电源和受控电源两类。
（2）电路模型：由理想电路元件所组成反映实际电路主要特性的电路。
它是对实际电路电磁性质的科学抽象和概括。
采用电路模型来分析电路，不仅使计算过程大为简化，而且能更清晰地反映该电路的物理本质。
（3）电源模型的等效变换①电压源及电阻串联的电路在一定条件下可以转化为电流源及电阻并联的电路，两种电源之间的等效变换条件为：0R I U S S =或0R U I SS =②当两种电源互相变换之后，除电源本身之外的其它外电路，其电压和电流均保持及变换前完全相同，功率也保持不变。
3．电路的基本物理量、电流和电压的参考方向以及参考电位 （1）电路的基本物理量包括：电流、电压、电位以及电功率等。
（2）电流和电压的参考方向：为了进行电路分析和计算，引入参考方向的概念。
电流和电压的参考方向是人为任意规定的电流、电压的正方向。
当按参考方向来分析电路时，得出的电流、电压值可能为正，也可能为负。
正值表示所设电流、电压的参考方向及实际方向一致，负值则表示两者相反。
当一个元件或一段电路上的电流、电压参考方向一致时，称它们为关联参考方向。
一般来说，参考方向的假设完全可以是任意的。
但应注意：一个电路一旦假设了参考方向，在电路的整个分析过程中就不允许再作改动。
（3）参考电位：人为规定的电路种的零电位点。
电工电子技术基础第1章 电路的基本理论及基本分析方法
-
电流源模型
实际电源可用一个电流为IS的理想电流源与电阻并 联的电路作为实际电源的电路模型，称为电流源模型。
其中
IS
U0 R0
称为短路电流
实际电源内阻R0越大，越接近于理想电流源。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
3.实际电源模型的等效变换
R0 + US -
等效电压源模型
IS
US R0
US R0IS
2.理想电流源：理想电流源是从实际电流源抽象出来的 理想二端元件，流过它的电流总保持恒定，与其端电压 无关。理想电流源简称电流源。 电流源的两个基本性质
①电流是给定值或给定的时间函数，与电压无关；
②电压是与相连的外电路共同决定的。
IS或iS
+ U或i
－
电流源的图形符号
电流源的伏安关系
i IS
o
u
直流电流源伏安特性
uR（ i 关联u ） R（ 或 i 非关联）
电阻参数R：表示电阻元件特性的参数。 线性非时变电阻：R为常数；简称为线性电阻。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
应当注意，非线性电阻不满足欧姆定律。
单位：SI单位是欧[姆]（Ω）。计量大电阻时，以千欧 （KΩ）、兆欧（MΩ）为单位。
电阻的参数也可以用电导表示，其SI单位是西［门 子］（S）。线性电阻用电导表示时，伏安关系为
②箭头，如图(a) i。
参考方向的意义：若电流的参考方向和实际方向一致， 则电流取正值，反之则取负值。如图（a）、(b)所示。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
二、电压、电位、电动势及其参考方向
1. 电压、电位、电动势
⑴电压
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。
电工电子技术基础习题答案解析
第1章电路的基本知识1.1电路的概念 (1) 略(2) 电路通常由电源、负载和中间环节(导线和开关)等部分组成。
A •电源的作用：将其他形式的能转换成电能。
B •负载的作用：将电能转换成其他形式的能。
C •中间环节的作用：传递、分配和控制电能。
1.2电路中的主要物理量 (1) 零、负电位、正电位 (2) 3、1.5、3、1.5、0、3 (3) -7,-5 1.3电阻 (1) 3: 4 (2)查表1.3，知锰铜合金的电阻率 J =4.4 10亠」m1.4欧姆定律 (1)电动势、内压降(2)当R= R 时，电路处于开路状态，其特点是电路中电流为零，电源端电压等于电 源电动势；当R=0时，电路处于短路状态，其特点是短路电流极大，电源端电压等于。
由于I =0.22A=220mA . 50mA ，故此人有生命危险。
1.5电功与电功率P 40(2)略(3) W 二Ult =220 0.2 7200 = 316800J思考与练习一、 判断题1" 2. X 3. V 4. X 5. V 6. X 7. X 8. V 9. X 二、 选择题1. C2. C3. B4. B5. B6. B7. C8. B根据t ，得1RS 3 0.21 10 P 4.4如0二=1.43 m(3)U 220R "1000= 0.22 A(1)t=W 二空£=25h三、填空题1 •正、相反；2•参考点；3•负极、正极； 4 •高、低、低、高； 5•材料、长度、横截面积、 R - ； 6• 1800、土 5%; 7. 220S四、计算题1 • U ab =V a -V b =10 - 5 = 5VU bc *b-V c =5-(-5) =10 V U ac 二V a-V c =10 -(-5) =15V U ca - —U ac - - 15VR = U420门I0.2 220100 10(2)U =IR =2 100=200V(3) U r =lr =2 10 =20V 4.( 1)P =UI = 220 4 =880W(2)W 二 Pt =880 1800 =1584000J2 2(3) Q =l Rt =4 0.5 1800 =14400J(4) E =W -Q =1584000 -14400 =1569600 J第2章直流电路的分析与计算2.1电阻的连接(1) I mb =0.5AR 1 4U 2 = IR 2 =0.5 20 =10V U U U 2 =210 =12VR 2故 P 2』P 二10 28 =14WR 2 202. I24 120= 0.2A 3・(1)(2)由于P P 2 R 1 U 2 R 2 R 1WORD 格式整理10(3) (a ) R ab(b) R ab(R R)RR 」R 3(R R) R (c) R ab=R=1门R (2 R)RR（汀）R32 —Q 52.2基尔霍夫定律 (1) 5、3、6、3 (2) 假设I 2、I 3的方向和回路绕行方向如图 I 1 R 1 1 3R 3 = E 1 12 R 2 T 3 R 3 = E2 0.008 I 2 =丨3 0.008 50 8OI3 =3 I 丨2艮 +8013 =12解得 =0.0245 A=24.5mA =0.0325 A=32.5mA R 2 = 384门2.3电压源与电流源的等效变换 （1） I s =—、不变、并、E — I s r 、不变、r （2） （ a ）把两个电压源等效变换为电流源，如图- ----1Q0Q200 n 10¥ a -O rn,evO匸(a)2.2（ a ）所示。
电工基础第1章
上式反映了路端电压与电源输出电流之间的关系，也称为电源的外特 性：随着电源输出电流的增大，加在外电路电阻两端的路端电压会降低。
例：电路如图所示，求路端电压U是多少？
2 4V
I
解： U IR
E
U R
1 1Ω
ER R rO
ro
1Ω
24 11 22V
11 1
也可这样计算：
U
E
Uo
E
I
ro
24 24 1 11 1
一、电路
1、概念
电路又叫电网络，它是电学的研究对象。 根据电路的功能不同，可将电路分为两大类。 第一类是用于能量转换、传输和分配的电路，它是电工技术的研究对象； 第二类是用于信号处理的电路，它是电子技术的研究对象。
2. 电路的组成（重、难点） 一般由电源、负载、导线和控制部分组成。图a所示的电路是一 个小灯泡照明电路。这种电路通常用于手电筒中，如
三. 路端电压及电源外
在下图所示的全电路中，电流在电源内阻和外电路电阻上都要产生电压，
内阻上产生的电压为：
U o I ro
I
外电路电阻上产生的电压为： U IR
E
R
U
U被称为路端电压（或端电压）。
ro
将
I
R
E
ro
变形可得：
E IR I ro U Uo
所以路端电压为： U E Uo E I ro
塑料 陶瓷 云母
1.6×10-8 1.7×10-8 2.8×10-8 9.8×10-8 1.14×10-7
3.5×10-5 0.60 2300
1015～1016 1012～1013 1011～1015
导电能力很强，称为导体
电工电子技术基础知识
u3 Um sin(t 240 ) Um sin(t 120 )
Um
u1
u2
u3
0
–Um
2
t
也可用相量表示：
U1 U U 2 U U 3 U
0o 120o 120o
•
U3 120°
120°
•
U2
•
U1 120°
三相电压相量图
对称正弦量特点为： U1 U 2 U 2 0
频率相同、幅值相等、相 位互差120°的三相电压称为
平，则输出F 为低电平；只
R
有输入A、B 全为高电平时，
A
输出F 才为高电平。可见输
F 入与输出呈现与逻辑关系： B
与逻辑关系表达式
F = AB
与逻辑关系逻辑符号：
A
&
F
B
2、 二极管或门
与逻辑关系真值表：
AB F
00 0 01 0 10 0 11 1
A
只要输入A、B中一个为高
B
F 电平，则输出F 为高电平；
1、 常量之间的关系（常量：0和1）
加： 0+0=0 乘：0 ·0=0 非：0 1
0+1=1 1+1=1
0 ·1=0 1 ·1=1
1 0
2、变量和常量的关系（变量：A、B、C…）
加：A+0=A 乘: A ·0=0
A+1=1
A ·1=A
A+A=A
A ·A=A
3、与普通代数相似的定理
非：A A 0
1 电流
一、电流定义
带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动
形成电流。单位时间内流过导体截面的电荷量定义为
电工第一章电路分析基础
三、 电路的工作状态
全电路欧姆定律
1、电路的负载状态
1）电压电流关系
I a S
E I R0 R
U E R0 I E
电源外特性
R
R0
c E
-
.
U
b
负载状态
2）功率关系
如果将电压电流关系两端同时乘以I则可得：
IU IE I R0
2
P=UI——负载消耗功率； PE=IE——电源产生的功率；
二、用支路电流法分析电路的一般步骤
1）在电路图上，标出电流、 电压、电动势等各物理量的参 考方向。 2）对（n-1）个独立节点列写 KCL方程 对节点a列出
c
US1
R1 I1 I3
第一章
电路分析基础
8学时
1-1 电路的基本概念
一、电路的组成及作用
电源 中间环节 负载
强电电路:处理的是电 能，即实现电能的传输 与转换
信 号 源
弱电电路:处理的是信号， 即实现信号的传递与处 理
强、弱电电路中的物理量 都是电流、电压
即：电路由电源（信号源）、 负载、中间环节等组成
二、电路中的基本物理量与参考方向
任 意 电 路
I U c
任 意 电 路
I U d
任 意 电 路
P UI 220 (1) 220W P UI 220 (1) 220W P UI 220 (1) 220W P UI 220 (1) 220W
相当于电源
相当于负载 相当于负载
电动势（电源）的实际方向：是由低电位指向高电位， 即电位升高的方向。正好与电压的实际方向相反。
E ——直流电动势
电工技术--第一章电路的基本概念与基本定律
第一章电路的基本概念与基本定律知识要点一、内容提要直流电路的基本概念和基本定理是分析和计算电路的基础和基本方法。
这些基础和方法虽然在直流电路中提出，但原则上也适用于正弦交流电路及其它各种线性电路。
并且，这些方法也是以后分析电子线路的基础。
本章重点讲述电路中几个基本物理量、参考方向、电路的工作状态及基本定律。
二、基本要求1.了解电路模型及理想电路元件的意义；2.能正确应用电路的基本定侓；3.正确理解电压、电流正方向的意义；4.了解电路的有载工作、开路与短路状态，并能理解电功率和额定值的意义；5.熟练掌握分析与计算简单直流电路和电路中各点电位的方法。
三、学习指导本章重点讲述了三个问题：电压、电流和参考方向。
同时，对克希荷夫定律和电路中电位的概念及计算进行了详细的分析推导和计算。
虽然这些问题都比较简单，但由于它们贯穿电工学课程始终，所以读者应通过较多的例题和习题逐步建立并加深这些概念，使之达到概念清晰，运用自如灵活，能解决实际问题的目的。
1.1 电路的组成及作用在学习本课程中，首先应掌握电路的两大作用（即强电电路电的传输、分配和转换；弱电电路中是否准确地传递和处理信息），及其三大组成部分（即电源、中间环节、负载）。
要特别注意信号源与一般电源的概念与区别：信号源输出的电压与电流的变化规律取决于所加的信息；电源输出的功率和电流决定于负载的大小。
1.2 电路模型由理想电路元件组成的电路；其中理想电路元件包括电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。
电源的电压或电流称为激励；激励在各部分产生的电压和电流称为响应。
1.3 电路的几个基本物理量若要正确地分析电路，必须先弄清楚电路中的几个基本物理量。
因为电流、电压和电动势这些物理量已在物理课中讲过，但是本章主要讨论它们的参考方向（正方向）和参考极性。
在本章学习的过程中应注意两点：第一，在分析任何一个电路中列关系式时，必须首先在电路图上标明电压、电动势和电流的参考方向和参考极性；第二，考虑电压和电流本身给定的正负，即要注意两套正负符号。
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
《电工基础(第2版)》陈菊红第01章 电路的基本概念和基本定律
用规定的电路符号表示各种理想元件而得到的电路模 型图称为电路原理图，简称电路图。
电工基础
第一节 电路和电路模型
三.实际电路的分类
实际电路可分为“集中参数电路”和“分 布参数电路”两大类。当一个实际电路的几何 尺寸远小于电路中电磁波的波长时，称为“集 中参数电路”。否则就称为“分布参数电路”。
电工基础
第二节 电路的基本物理量
实用中还常用千瓦小时（ＫＷ·h）俗称“度”
的电能单位，即
1度电=1kW • h 103 W 3600 s 3.6106 J
电工基础
第三节 电阻元件和欧姆定律
一．电阻元件
1. 电阻元件的伏安特性
电阻元件是反映电路器件消耗电能这一物理性能的一 种理想元件。
它有两个端钮与外电路相联接，是一个二端元件。 描述各种理想元件的端电压与电流之间的关系称为元件约 束关系，简称VCR。
电工基础
第二节 电路的基本物理量
2.特点：
uAB A B
说明: 电路中A点、B点间的电压是A点与B点电位之差，
因此，电压又叫电位差。
电工基础
第二节 电路的基本物理量
三. 电动势
1.定义：电源力把单位正电荷从电源的负极移
到正极所做的功，称为电源的电动势，用e表
示，即
e dwBA dq
电动势的方向是电源力克服电场力移动正电荷 的方向，是从低电位指向高电位的方向。
电工基础
第二节 电路的基本物理量
(i＞0)
(i＜0)
图1-2 电流的参考方向与实际方向
图1-３ 电压的参考方向与参考极性的表示方 法
电工基础
第二节 电路的基本物理量
（4）关联参考方向： 对于同一元件或同一段电路的电流和电压参考方向，
《电工与电子技术基础》第一章 直流电路
1—2 电路的基本物理量
1．电流的方向和大小 其中，电流大小和方向都不随
时间而变化的电流，称为稳恒直流 电（见图a）；电流大小随时间而呈 周期性变化，但方向不变的电流， 称为脉动直流电（见图b）。若电流 的大小和方向都随时间而变化，则 称其为交变电流，简称交流，用符 号AC表示（见图c）。
15
直流和交流 a）稳恒直流电 b）脉动直流电c）交流电
1—2 电路的基本物理量
2．电流的测量 （1）对交流电流、直流电流
应分别使用交流电流表（或万用表 交流电流挡）、直流电流表（或万 用表直流电流挡）测量。常用直流 电流表如图所示。
常用直流电流表 a)指针式直流电流表 b) 数字式直流电流表
16
1—2 电路的基本物理量
5
1-一例最简单的电路图 2-汽车单线制电路
1—1 电路的基本概念
二、电路图
1．电路原理图 电路原理图简称原理图，它主
要反映电路中各元器件之间的连接 关系，并不考虑各元器件的实际大 小和相互之间的位置关系。例如， 上图1和图2所示电路的原理图如图 所示。
6
上图1和图2所示电路的原理图
1—1 电路的基本概念
2．电流的测量 （2）电流表或万用表必须串
接到被测量的电路中。测量电路如 图所示。
17
直流电流测量电路
1—2 电路的基本物理量
二、电压、电位和电动势
1．电压 电路中有电流流动是电场力做功的结果。电场力将单位正电荷从a
点移到b点所做的功，称为a、b两点间的电压，用Uab表示。电压的单 位为伏特，简称伏（V）。
应分别采用交流电压表（或万用表 交流电压挡）、直流电压表（或万 用表直流电压挡）测量。常用直流 电压表如图所示。
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1
2
2 ＋
3 ＋ A 1 － 4
V 2 － A 3
5
d
d
＋
－
( a )
( b )
图1.8
例1.2图
解 (1)验证I1、I2数值的电流表应按图1.8(b)所示串入所测 支路，其极性已标注在图上。 (2)Uab=φa—φb=10—8=2V
1 2
a
I3
c
d
图1.4例1.1图
1.2.2
1. 电压的定义及单位 电路中a、b两点的电压就是将单位正电荷由a点 移动到b点时电场力所作的功。
d u dq
(1-3)
在 SI 中，电压的单位为伏特，简称伏 (V) ，实用 中还有千伏(kV)，毫伏(mV)和微伏(μV)等。
2. 用电位表示电压及正负电压的讨论 电路中某点的电位表示该点对参考点的电 压。电位用 表示。两点之间的电压就是这两 点的电位之差。在电路中，规定电位真正降低 的方向为电压的实际方向，故电压又称电位差 或电压降。 如果电压的大小和方向都不随时间变化， 则称为恒定电压，引入电位概念后，两点的电 压可以表示为：
＋ ＋
－ ＋
电 压 的 实 际 极 性
U ＞ 0
U ＜ 0
图1.5电压的参考极性
3.直流电压的测量 在直流电路中，测量电压时，应根据电压的实际极 性将直流电压表跨接在待测支路两端 。 如图 1.6 所示，若 Uab=10V ， Ubc=-3V ， 测量这两个电 压时应按图示极性接入电压表。电压表两旁标注的“+”、 “-”号分别表示电压表的正极性端和负极性端。
V1 a ＋ ＋ US1 － c R1 － b － US2 ＋ R2 V2 ＋ －
图1.6直流电压测试电路
4 关联参考方向 在电路分析中，电流的参考方向和电压的参考极性 都可以各自独立地任意设定。但为了方便，通常采用关 联参考方向，即：电流从标电压“+”极性的一端流入， 并从标电压“ —” 极性的另一端流出，如图 1.7 所示。这 样，在电路图上只要标出电压的参考极性，就确定了电 流的参考方向，反之亦然。如图1.7(a)只须用图1.7(b)、 (c)中的一种表示即可。
R 2 I ＝ － 1A 2 R 3 U S － ＋ I ＝ 2A 1 R 1 － A 2 ＋
＋
A 1
－
图1.3直流电流测试电路图
例1.1 图 例1.1 在图1.4中， 各电流的参 考方向已设定。 已知 I1=10A, I2=—2A, I3=8A。 试确定I1、 I2、 I3的实际方向。 解 I1>0, 故I1的实际方向与参考方向相同， I1由a点流向b点。 I2<0, 故 I2 的实际方向与参考方向相反， I2由b点流向c点。 I3>0, 故 I3 的实际方向与参考方向相同， I3由b点流向d点。 I I b
4. 电路模型与电路图 所谓电路模型，就是把实际电路的本质抽象出来所 构成的理想化了的电路。将电路模型用规定的理想元件 符号画在平面上形成的图形称作电路图。 图1.1就是一个 最简单的电路图。
＋ US － RS RL
图1.1一个最简单的电路图
1.2 电流、电压及其参考方向
1.2.1 电流及其参考方向 1. 电流的表达式及单位 电荷的定向移动形成电流，且规定正电荷移动的方向 为电流的方向。其大小用电流强度来度量。
第1章 电路的基本概念和定律
• • • • • • • • 1.1 1.2电流、 电压及其参考方向 1.3 1.4电 阻元件 1.5电压源和电流源 1.6 1.7
1.1 电路和电路模型
1. 电路的定义及功能 电路是由电路元 ( 器) 件按一定要求连接而成，为电 流的流通提供路径的集合体。 电路的基本功能是实现电能的传输和分配或者电信 号的产生、 传输、 处理加工及利用。
dq i dt q I t
（1—1） （1—2）
直流：
国际单位制(SI)中，电荷的单位是库仑(C)，时间的单 位是秒(s)，电流的单位是安培， 简称安(A)， 实用中还有 毫安(mA)和微安(μA)等。
2.电流的参考方向 参考方向可以任意设定， 在电路中用箭头表示， 并且规定，如果电流的实际方向与参考方向一致， 电 流为正值；反之，电流为负值， 如图1.2所。
2. 对实际电路元件理想化的意义 为了分析电路方便起见， 必须在一定条件下对实 际电路元(器)件加以近似化， 忽略其次要性质， 用一 些以表示实际电路元(器)件主要物理性质的模型来代替 实际电路元(器)件。 构成模型的元(器)件称为理想电路 元件。 3. 三种理想电路元件 常用的三种最基本的理想元件是：电阻元件 、电 容元件、电感元件 ；另外还有电压源和电流源两种理 想电源元件。
U
ab a b
在电路中，用“+”，“-”号标出电压的参考极性；或 用带双下标的字母表示，如uab表示这两点间的电压， 且表明a为电压参考方向的正极，b为负极。 当设定了参考方向后，若计算结果uab为正值，说明 a点电位实际比b点电位高；否则相反。
电 压 的 参 考 极 性 ＋ － U － － U
参 考 方 向 元 件 实 际 方 向 I ＞ 0 实 际 方 向 参 考 方 向 元 件 I ＜ 0
图1.2电流的参考方向
也可以用双下标来表示电流的参考方向，如Iab;当参考方 向改变时有Iab＝-Iቤተ መጻሕፍቲ ባይዱa。 不设定参考方向而谈电流的正负是没有意义的。
3. 直流电流的测量 在直流电路中， 测量电流时， 应根据电 流的实际方向将电流表串入待测支路中， 如图 1.3 所示， 电流表两旁标注的“ +”“—” 号为电流 表的极性。
I ＋ U － ＋ U － I
( a )
( b )
图1.7 关联参考方向
( c )
3V。
例1.2 在图1.8中，各方框泛指元件。已知 I1=3A,I2=2A, I3= -1A,φa=10V ， φb=8V ， φd=—
(1)欲验证I1、I3数值是否正确，问电流表在图中 应如何连接? 并标明电流表极性。 (2)求Uab和Ubd，若要测量这两个电压，问电压表 如何连接? 并标明电压表极性。
Ubd=φb—φd=8—(—3)=11V
或 而 故 Ubd=φb—φd=φb—φa+φa—φd=Uba+Uad Uba=φb—φa=8—10=—2V Uad=φa—φd=10—(—3)=13V Ubd=Uba+Uad=—2+13=11V 以上用两种思路计算所得结果完全相同，由此可得两条重要结论：