电工电子技术基础直流电路

电流 I 参考方向 与实际方向相同，
电动势为E =3V 方向由负极指向正极；
I =0.28A, 由流向。
实际方向与参考方向相反，流(或电压)
值为负值。
I = – 0.28A
+
E
3V
U´
R0
– 2.8V
+
电压U´的参考方
向与实际方向相反,
U´= –2.8V;
即: U = – U´
电流 I 的参考方 向与实际方向相反， I = -0.28A, 由 流向。
满足：P（发）＝P（吸）
电源有载工作
+
I
E
开关闭合, 接通电源与负载 –
R
1. 电压电流关系
R0
E
I R0 R
(1) 电流的大小由负载决定。
U = I R 负载端电压 或 U = E – I R0
U 电源的外特性 E
(2) 在电源有内阻时，I U 。 当 R0<<R 时，则U E ，表明当
负载变化时，电源的端电压变化
例：手电筒实际电路与电路模型示例。 手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。
开关
10BASE-T wall plate
灯泡
电
RS
Rf
池
US
导线
实际电路
电路模型
电路模型的建立：用理想电路元件及其组合模拟实际电路元器件。
2.电路的主要物理量
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
i u R Gu
o
U/V R 称为电阻，单位： (Ohm)
G 称为电导，单位：S (Siemens) 线性电阻的伏安特性
例: 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。
+
+ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
UI 6V 2A
R
–
U 6V
I R
–2A
–
(a)
(b)
解: 对图(a)有, U = IR 所以: R U 6 3Ω I2
U、I 参考方向相同时 U、I 参考方向相反时
+
+
U I R U = I R U I R U = – IR
–
–
表达式中有两套正负号：
(1) 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；
(2) U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向 之间的关系。
通常取 U、I 参考方向相同。
3.电路基本元件及其伏安特性
i uS
i
R
0
i 0 (R ) 直流电压源
的伏安关系
i (R 0)
外电路
电压源不能短路！
3.3 电流源
定义
其输出电流总能保持定值或一定的 时间函数，其值与它的两端电压u
无关的元件叫理想电流源。
电路符号
iS
+u _
理想电流源的电压、电流关系
①电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无 关；与它两端电压方向、大小无关。
第一章 电路的基本概念、 定律和分析方法
重点： 1. 电压、电流的参考方向 2. 电阻元件和电源元件的特性 3. 基尔霍夫定律 4. 等效电路变换和二端网络 5. 戴维南定理与叠加定理
1. 电路的组成及作用
为了便于分析电路, 将实际电路模型化，用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。
对图(b)有, U = – IR 所以: R U 6 3Ω I 2
电压与电流参 考方向相反
电流的参考方向 与实际方向相反
功率
R
i
+
u
R
i
-
u
p u i i2R u2 / R
-
p u i (–R i) i
+ –i2 R - u2/ R
表明 电阻元件在任何时刻总是消耗功率的。
实际电阻器
3.2 电压源
定义
其两端电压总能保持定值或一定 的时间函数，其值与流过它的电 流 i 无关的元件叫理想电压源。
电路符号
i
+
_
uS
理想电压源的电压、电流关系
①电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；
与流经它的电流方向、大小无关。 u
②通过电压源的电流由电源及 外电路共同决定。
uS
例+ i
uS R -
②电流源两端的电压由电源及外电路共
同决定。
直流电流源的
u
iS
例
伏安关系
0
i
+ iS
u
R
-
u RiS u 0 (R 0)
u (R )
外电路
电流源不能开路！
实际电流源的产生： 可由稳流电子设备产生，如晶体管的集电极
电流与负载无关；光电池在一定光线照射下光电 子被激发产生一定值的电流等。
+ +
5种基本的理想电路元件： 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
电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成电能的元件。
+_ US
IS
注意
电路元件有三个特征： 1. 只有两个端子； 2. 可以用电压或电流按数学方式描述； 3. 不能被分解为其他元件。
R0
_
电流： I
箭 标a R b
双下标 Iab
电压：
正负极性 a + U –
b
双下标 Uab
注意： 参考方向选定后,电流(或电压)值才有正负之分。
(3) 实际方向与参考方向的关系
实际方向与参考方向一致， 电流(或电压)值为正值；
I = 0.28A
+ E 3V
R0
+
U 2.8V
电压 U 的参考方 向与实际方向相同, U = 2.8V, 方向由指向；
电流源的功率
P uiS
①电压、电流的参考方向非关联；
P uiS
发出功率，起电源作用
②电压、电流的参考方向关联；
P uiS
吸收功率，充当负载
iS
u
_
iS
u
_
例 计算图示电路各元件的功率
解
i iS 2A
u 5V
+
i
+
2A
5V u
-_
P2A iSu 2 5 10W 发出
P5V uSi 5 (2) 10W 吸收
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
电功率P
能量的变化及方向 kW 、W、mW、
(消耗、供给)
μW
电路基本物理量的参考方向
(1) 参考方向
I
+
在分析与计算电路时，对 E
+
电量任意假定的方向。
3V
U
(2) 参考方向的表示方法
0
I 不大，即带负载能力强。
1. 电压电流关系
+
E I
R0 R
U = I R 负载端电压
E –
R0
I R
或 U = E – I Ro 2. 功率与功率平衡
U I = E I – I2 Ro
3.2 电阻元件
电阻元件
对电流呈现阻力的元件。其特性可 用u～i平面上的一条曲线来描述：
f (u,i) 0
伏安 特性
u 0
i
电阻元件可分为线性或非线性,两类。
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该
段电路电压与电流的比值为常数。即：R U 常数 I
电路端电压与电流的关系称为伏安特性。
I/A
u Ri R u i