电路的基本概念及电路元件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一章 电路的基本概念及电路元件
本章在物理学的基础上，主要介绍 电路模型的概念、电路中的基本物理量 及其参考方向、电路的工作状态，还将 介绍无源电路元件、有源电路元件及其 特性。这些内容都是今后分析和计算电 路的基础。
主要内容
1.1 电路的作用与组成部分
1.2 电路模型
1.3 电路的基本物理量 1.4 电气设备的额定值
1.5 电路的工作状态
1.6 无源电路元件 1.7 有源电路元件
1.8 电路中电位的概念
返回
1.1 电路的组成及其作用
●电路的概念：
电路就是电流的通路，是为了某种需要由电气设备或 电路元件按一定方式组合而成。
●电路的种类（很多）：
(1) 提供能量的电路 ，如照明及动力系统的供电电路 (2) 传送和处理信息的信息处理电路，如电话电路、放大器
(3) 测量和转换电量的电路，如万用表与电桥电路 (4) 存储与变换信息的电路，如计算机内存与移位寄存器。
实用电路举例
●实用电路举例：
(1) 实现电能的传输、分配与转换的电路
发电机 升压 变压器 输电线 降压 变压器 电灯 电动机电 炉 ...
(2)实现信号的传递与处理的电路
话筒
放 大 器
扬声器
无论电路有多复杂，它都由3部分组成： 电源（或信号源）、负载、中间环节。
电路的组成
●电路的组成部分：
负载:即用电设备。是将
电能转换为其他形式的能量
电源: 电路中电能的来源，是
如：蓄电池、干电池、火力电力发电机等 升压 变压器 输电线 降压 变压器
把非电能转化为电能的装置。
发电机
电灯 电动机 电炉 ...
中间环节：传递、分配和控制电能的作用
如：连接导线、开关、测量器件、控制器件保护器件等
● 电 路 的 组 成 部 分
信号源: 提供信息
信号处理： 放大、调谐、检波等
话筒
直流电源: 提供能源
放 大 器
扬声器
负载
直流电源
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路 工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
电路模型
1. 2 电路模型
为了便于分析和用数学模型描述, 一般要将实际电路模型化， 用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电 路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。
理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容 元件和电源元件等。 电池是电源元件，其参数为电动势
例：手电筒由电池、灯泡、 开关和筒体组成。 I E 开关 R
E 和内阻Ro；
灯泡主要具有消耗电能的性质，是电
阻元件，其参数为电阻R；
+
筒体用来连接电池和灯泡，其电阻忽
略不计，认为是无电阻的理想导体。
+ U
开关用来控制电路的通断。 今后分析的都是指电路模型，简 称电路。在电路图中，各种电路 元件都用规定的图形符号表示。
R0 干电池 导线
电珠
1.3 电路的基本物理量
电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链、能量、电功率等。 在线性电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。
一.电流
电荷的定向移动形成电流（用电流强度来描述）。
电流强度
def
单位时间内通过导体横截面的电荷量
dq 常数，表示直流。 dt dq i 随时间变化，表示交流 。 dt I
Δq dq i (t ) lim Δt 0 Δt dt
单位
A（安培）、kA、mA、A
1安培 1库仑 / 1秒
1kA=103A 1mA=10-3A 1 A=10-6A 电流的方向
电流的方向及参考方向
方向
规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。
电流的真实方向
I ab (iab )
电路中的一条通路
a
b
q+
负电荷流向
正电荷流向
q-
分析电路之前， 电流的真实方向一般是 未知的，在分析与计算 电路时，要假定一个方 向-----参考方向。
参考方向：任意假定的一个方向。分析电路时用箭头或双下标来表示。
电流的参考方向与实际方向的关系：
iab A 参考方向 实际方向 B A iab 参考方向 实际方向 B
iab > 0，即iab为正值
iab < 0，即iab为负值
电流的测量
注意：在参考方向选定后,电流值才有正负之分。
电流的测量
实验和工程中采用电流表测量电流，电流表必须串接 在被测电路中。
电流表
+ _
i
被测支路 断开通路 串接电流表
电流的参考方向由电流表接线方式决定：
“+”接线柱指向“-”接线柱
电压
二、电压
电位：就是单位正电荷在电场(电路是电场的一种特殊形式。)中
某点所具有的电位能。
它表示外力将单位正电荷从某点移动到参考点（0电位）所作的功。
Wa 用 v 或 V 表示： a 点电位 va q
b 点电位 vb Wb
q
电压：就是电路（电场）中两点（如a与b）之间的电位差。
用 u 或 U 表示， ab两点之间电压uab： uab va vb
Wa Wb dW q dq
电压 uab 表示单位正电荷从 a 点移动到 b点所失去的电位能，因此也常称为电压降。
实际电压方向
电位真正降低的方向 1伏特 (V) = 1 焦耳 (J)/ 库仑(C) 例题 电压的方向
● 单位：V (伏)、kV、mV、V
例:已知：4C正电荷由a点均匀移动至b点电场力做功8J，由b点 移动到c点电场力做功为12J， (1) 若以b点为参考点，求a、b、c点的电位和电压Uab、U bc; (2) 若以c点为参考点，再求以上各值。
a
b
解
(1)以b点为电位参考点
Vb 0
Wab 8 Va 2V q 4
c
U ab Va Vb 2 0 2 V
Wcb Wbc 12 Vc 3 V q q 4
U bc Vb Vc 0 (3) 3 V
解（2）
例:已知：4C正电荷由a点均匀移动至b点电场力做功8J，由b点 移动到c点电场力做功为12J， (1) 若以b点为参考点，求a、b、c点的电位和电压Uab、U bc; (2) 若以c点为参考点，再求以上各值。
a
b
解
(2)以c点为电位参考点
Vc 0
Wab Wbc 8 12 Va 5V q 4
U ab Va Vb 5 3 2 V
c
Wbc 12 Vb 3V q 4
本章在物理学的基础上，主要介绍 电路模型的概念、电路中的基本物理量 及其参考方向、电路的工作状态，还将 介绍无源电路元件、有源电路元件及其 特性。这些内容都是今后分析和计算电 路的基础。
主要内容
1.1 电路的作用与组成部分
1.2 电路模型
1.3 电路的基本物理量 1.4 电气设备的额定值
1.5 电路的工作状态
1.6 无源电路元件 1.7 有源电路元件
1.8 电路中电位的概念
返回
1.1 电路的组成及其作用
●电路的概念：
电路就是电流的通路，是为了某种需要由电气设备或 电路元件按一定方式组合而成。
●电路的种类（很多）：
(1) 提供能量的电路 ，如照明及动力系统的供电电路 (2) 传送和处理信息的信息处理电路，如电话电路、放大器
(3) 测量和转换电量的电路，如万用表与电桥电路 (4) 存储与变换信息的电路，如计算机内存与移位寄存器。
实用电路举例
●实用电路举例：
(1) 实现电能的传输、分配与转换的电路
发电机 升压 变压器 输电线 降压 变压器 电灯 电动机电 炉 ...
(2)实现信号的传递与处理的电路
话筒
放 大 器
扬声器
无论电路有多复杂，它都由3部分组成： 电源（或信号源）、负载、中间环节。
电路的组成
●电路的组成部分：
负载:即用电设备。是将
电能转换为其他形式的能量
电源: 电路中电能的来源，是
如：蓄电池、干电池、火力电力发电机等 升压 变压器 输电线 降压 变压器
把非电能转化为电能的装置。
发电机
电灯 电动机 电炉 ...
中间环节：传递、分配和控制电能的作用
如：连接导线、开关、测量器件、控制器件保护器件等
● 电 路 的 组 成 部 分
信号源: 提供信息
信号处理： 放大、调谐、检波等
话筒
直流电源: 提供能源
放 大 器
扬声器
负载
直流电源
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路 工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
电路模型
1. 2 电路模型
为了便于分析和用数学模型描述, 一般要将实际电路模型化， 用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电 路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。
理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容 元件和电源元件等。 电池是电源元件，其参数为电动势
例：手电筒由电池、灯泡、 开关和筒体组成。 I E 开关 R
E 和内阻Ro；
灯泡主要具有消耗电能的性质，是电
阻元件，其参数为电阻R；
+
筒体用来连接电池和灯泡，其电阻忽
略不计，认为是无电阻的理想导体。
+ U
开关用来控制电路的通断。 今后分析的都是指电路模型，简 称电路。在电路图中，各种电路 元件都用规定的图形符号表示。
R0 干电池 导线
电珠
1.3 电路的基本物理量
电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链、能量、电功率等。 在线性电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。
一.电流
电荷的定向移动形成电流（用电流强度来描述）。
电流强度
def
单位时间内通过导体横截面的电荷量
dq 常数，表示直流。 dt dq i 随时间变化，表示交流 。 dt I
Δq dq i (t ) lim Δt 0 Δt dt
单位
A（安培）、kA、mA、A
1安培 1库仑 / 1秒
1kA=103A 1mA=10-3A 1 A=10-6A 电流的方向
电流的方向及参考方向
方向
规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。
电流的真实方向
I ab (iab )
电路中的一条通路
a
b
q+
负电荷流向
正电荷流向
q-
分析电路之前， 电流的真实方向一般是 未知的，在分析与计算 电路时，要假定一个方 向-----参考方向。
参考方向：任意假定的一个方向。分析电路时用箭头或双下标来表示。
电流的参考方向与实际方向的关系：
iab A 参考方向 实际方向 B A iab 参考方向 实际方向 B
iab > 0，即iab为正值
iab < 0，即iab为负值
电流的测量
注意：在参考方向选定后,电流值才有正负之分。
电流的测量
实验和工程中采用电流表测量电流，电流表必须串接 在被测电路中。
电流表
+ _
i
被测支路 断开通路 串接电流表
电流的参考方向由电流表接线方式决定：
“+”接线柱指向“-”接线柱
电压
二、电压
电位：就是单位正电荷在电场(电路是电场的一种特殊形式。)中
某点所具有的电位能。
它表示外力将单位正电荷从某点移动到参考点（0电位）所作的功。
Wa 用 v 或 V 表示： a 点电位 va q
b 点电位 vb Wb
q
电压：就是电路（电场）中两点（如a与b）之间的电位差。
用 u 或 U 表示， ab两点之间电压uab： uab va vb
Wa Wb dW q dq
电压 uab 表示单位正电荷从 a 点移动到 b点所失去的电位能，因此也常称为电压降。
实际电压方向
电位真正降低的方向 1伏特 (V) = 1 焦耳 (J)/ 库仑(C) 例题 电压的方向
● 单位：V (伏)、kV、mV、V
例:已知：4C正电荷由a点均匀移动至b点电场力做功8J，由b点 移动到c点电场力做功为12J， (1) 若以b点为参考点，求a、b、c点的电位和电压Uab、U bc; (2) 若以c点为参考点，再求以上各值。
a
b
解
(1)以b点为电位参考点
Vb 0
Wab 8 Va 2V q 4
c
U ab Va Vb 2 0 2 V
Wcb Wbc 12 Vc 3 V q q 4
U bc Vb Vc 0 (3) 3 V
解（2）
例:已知：4C正电荷由a点均匀移动至b点电场力做功8J，由b点 移动到c点电场力做功为12J， (1) 若以b点为参考点，求a、b、c点的电位和电压Uab、U bc; (2) 若以c点为参考点，再求以上各值。
a
b
解
(2)以c点为电位参考点
Vc 0
Wab Wbc 8 12 Va 5V q 4
U ab Va Vb 5 3 2 V
c
Wbc 12 Vb 3V q 4