电路组成与基本物理量

电压的定义 电路中任意两点间(a,b)的电压uab等于电场力将单位正 电荷q 由a 点移至b 点所做的功
a 6A 5 d
20 10A
E1 140V
6
b
E2 90V
若以a点为参考点，即 Va 0 UabVaVb,
V bV aU ab 6V 0V,c 80V, Vd 30V
若以b点为参考点，即 Vb 0 V aV bU ab 6V 0 VcU cbVb14 V0 VdU dbVb9V 0
c4A
i
(1)箭头标注法：
i
(2)双下标法： a
b iab iab＝－ iba
电路简单时，电流的实际方向容易直接判断出；但当电 路比较复杂时，其电流实际方向往往很难事先确定。
问题的提出：在复杂电路中，如何判断某元件电流的实 际方向？请看下例：
I 的方向 上→下？
4.6Ω 2Ω
I 的方向 下→上？
+I
9V
量纲:
A
C Sec
；单位：mAμ, Ak, A
电流的参考方向 —— 任意规定的方向
电流的方向有实际方向和参考方向之分，其中实 际方向为正电荷运动的方向(或负电荷运动的相反 方向)，参考方向可以任意假定。当参考方向与实 际方向相同时，数值为正；当参考方向与实际方 向相反时，数值为负
标注电流参考方向的方法
电工与电子技术基础
电气工程系 汤雨 Email:
第一章 直流电路
本章内容
本章以直流电路为分析对象，着重讨论 电路的基本知识、基本特性、基本定律以及 电路的分析和计算方法，具体体现在：
(1)基本知识：电路的作用和组成、基本物理 量、电路状态、理想电路元件、参考方向等； (2)基本特性：元件的伏安特性；(3)基本定理： 叠加定理 、等效电源定理； (4)基本定律： KCL、KVL；(5)电路的分析和计算方法：支 路电流法。
➢电位、电压和电动势
电位的定义 电场力将单位正电荷从电路的某一点移至参考点(零电 位点)时所消耗的电能，称为该点的电位。即为该点与 参考点之间的电压。在直流电路中电位用“V ”来表示， 单位为伏特。
电位的计算 在计算电位时必须首先选定参考点，而且其选定具有 任意性。
电路中某点的电位， ——即为该点与参考点之间的电压。
称，用符号i表示
带电粒子(电子、离子)的有
I ab
b
秩序运动将形成电流。
a S
➢国家标准规定：不随时间变化的物理量用大写字母， 而随时间变化的物理量用小写字母来表示。
➢对于直流电路(其电流方向不变，包括恒定和时变 电流)，其电流用大写字母I来表示，I=Q/t
➢对于交流电路(其电流的大小和方向都随时间变化)， 其电流用小写字母i来表示，i=dq/dt
“参考点” ——“接地点”，即认为该点的电位为零。
“参考点” ——零电位点或零点。
在计算电位时必须首先选定参考点。
参考点在电路中用符号“”表示。
例1： U ab 10 6 60 V
U U
ca da
4 20 80 V 6 5 30 V
U
cb
140
V
U db 90 V
c4A
§1.1-1.2 电路的作用和组成以及基本物理量
一、电路的作用和组成
➢电路的定义 由某些电气元器件为完成一定功能、按一定方式组合 而成的电流通路。连续电流的通路必须是闭合的。
I
+
电 池
灯 泡
E RU _
电源
负载
二、电路的作用和组成
➢作用1：实现电能的输送和转换 电源(电压源、电流源) ——提供电能的设备 负载 ——消耗或吸收电能的设备
R
_ 5V
_
1.2Ω +
问题的解决：
4.6Ω
2Ω
(1) 在解题前，先设定一个正方
+I
9V
R
_ 5V
(2) 向，并将其作为参考方向； _
1.2Ω +
(2)根据电路的定律、定理，列出各物理量间相互关 系的方程式，并计算出结果；
(3)根据计算结果，进而判断实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。
I1
15 5mA 3
V b 1 1 0 I 1 5 V 5 2 I 2
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例5：已知Uac=5V, Ubc=3V 。若选择
c点为参考点，
a
b
则：Vc=0V, Va= Vc + Uac =5V,
c
Vb= Vc + Ubc =3V
若选择b点为参考点?
对于某一给定的电路，对不同的参考点，虽然各点 的电位不同，但任意两点间的电压值是不变的。
S合上
则：VA4426121.6V
•S断开：
则：
V A1 2 (2 1 ＋ 4 ＋ 2 122 )6 2 6 7.5V
例4：分别求出图A中S闭合和断开
时的Vb
解：S闭合时， Vb 0
+10V 1kΩ b 2kΩ -5V
a I1
S I2 c
S断开时， I1 I2
d
(A)
按回路abcda，有
(12)I11 05
中间环节(导线) ——用于传输电能 ➢作用2：实现信号的传递和处理
信号源 ——提供电信号的设备
负载 ——接受和转换信号的设备
中间环节(导线) ——用于传递电信号
二、电路的基本物理量
电流 电路的基本物理量 电位、电压、电动势
电功率
➢电流
电流的定义 —— 电荷的定向移动将形成电流
单位时间内穿过某一截面的电荷量，是电流强度的简
如上例，由如图I 的参考正方向, 4.6Ω 2Ω
求得： I＝－0.292 A
+I
9V
R
_ 5V
_
1.2Ω +
从而判断出电流的实际方向向上。
只有在参考方向选定之后，电流之值才有正负之分！ 参考方向未标注，则算式及结果的正、负均无意义！
参考方向一经指定并在图上标明后，在分 析、计算过程中必须以此为准，不可改！
A
解：令VC＝0 ，则：
I 4k
6V
B
I 6 1mA
2k
42
C
UBC 2I2V
UAB4I4V
V BU B CV C2V
VA 6V
例3：分别计算开关S合上及断开时的VA＝?
2k B 4k
A
2k B 4k
A
-12V
-
I 26k
12V
I 26k
S
+
12V
+12V
－ ＋ +12V
解：S合上，电路如图：
a 6A 5 d
20 10A
E1 140V
6
b
E2 90V
c 20 a 5 d
14V0
90V
6
b
有时，也可略去电源不画，只标出各端的电位值。 结论： 1)电位是所求点与参考点之间的电压；
2)参考点不同，则电位值不同（即各点电位是 相对的），而任意两点间的电压值却不变的 (即电压是绝对的)。
例2： 求：A、B、C各点的电位。