第2章-电路的基本概念与基本元件.知识讲解

2、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、确切，可定量分析和计算。
R
L
C
+
IS
US –
电阻元件
只具耗能 的电特性
电感元件 只具有储 存磁能的
电特性
电容元件
只具有储 存电能的 电特性
理想电压源
输出电压恒 定，输出电 流由它和负 载共同决定
理想电流源
输出电流恒 定，两端电 压由它和负 载共同决定
i
i
i
OT
T
2
(a)
交流
t
O
t
O
t
(b)
(c)
无规律变化电流 直流
1.2.2 电压
电路中a、b点两点间电压的定义是：单位正电荷从a点
移到b点电场力所做的功。 1、 电压大小
A ＋＋＋＋ 电e 源
＋ u(t)
u ab
dw ab dq
2、 电压方向
电压的实际方向由
负 载 高电位指向低电位
B －－－－ －
+ U=5V － (a)
I=-2A
+ U=5V － (b)
I=-2A
+ U=5V － (c)
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，
P>0，吸收10W功率。
例
U1 A －
+ U2－
B
+
C U3 －
元件A：非 关 联 方 向 ， P1= － U1I= － 10×1= － 10W ， P1<0，产生10W功率，电源。
元件B： 关 联 方 向 ， P2=U2I=6×1=6W ， P2>0 ， 吸 收 10W功率，负载。
元件C：关联方向，P3=U3I =4×1=4W，P3>0，吸收 10W功率，负载。
若 U= –5V，则电压的实际方向从 b 指向 a 。
注意： 在参考方向选定后，电压值才有正负之分。
3、关联参考方向 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，但为方便，常将其取为一致， 称关联方向；如不一致，称非关联方向。
I
a
＋
U
－
b
关联参考方向
a
I
＋
U
－
b
非关联参考方向
1.2.5 电能与电功率
(i) 电流参考方向的表示方法： I
箭头 aR b
双下标 Iab
(ii) 实际方向与参考方向的关系
电流计算值为正值，实际方向与参考方向一致； 电流计算值为负值，实际方向与参考方向相反。
例
I
若 I = 5A，则电流从 a 流向 b；
a R b 若 I = –5A，则电流从 b 流向 a 。
注意：在参考： P1+P2+P3=－1=+6+4=0，功率平衡。
1.3
1.3.1 电阻与电阻元件
2.
对于线性电阻元件： U = I R
u (t)
U、I关联方向时 U、I非关联方向时
+ U IR – U=IR
+ U IR –
U = – IR
O
i(t)
tan R u(t)
i(t)
例
应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。
右下图电路，若已知元件吸收功率为－20W，
电压U=5V，求电流I。
分析：
I+ U
元件
由图可知UI为关联参考方向，因此: I P2 04A U5
I为负值，说明它的实际方向与图上标示的参考 方向相反。
例 I=1A ， U1=10V ，
I
U2=6V，U3=4V。求各元件 +
功率，并分析电路的功率平
衡关系。 解：
3、 电压单位
伏特V（ ）库 焦仑 耳CJ（ （ ） ） 1V=103mV=10－3KV
1.2.3 电位 单位正电荷由该点移至参考点电场力所做的功。（电路 中某点至参考点的电压，记为“VX”）
a、b两点间的电压等于a、b两点的电位差。
UabVa Vb
通常设参考点的电位为零（用 “⊥”表示） ：
某点电位为正，说明该点电位比参考点高； 某点电位为负，说明该点电位比参考点低。
2、电压的参考方向
电压的参考方向：任意假设的电压方向。
(i) 电压参考方向的表示方法：
正负号
U
+
箭头
双下标
a +
U
-
Uab b
-
(ii) 实际方向与参考方向的关系
电压计算值为正值，实际方向与参考方向一致； 电压计算值为负值，实际方向与参考方向相反。
例
+U– aR b
若 U = 5V，则电压的实际方向从 a 指向 b；
1.2
1.2.1 电流 电荷的定向移动形成电流。有大小和方向的。
1、 电流大小
定义：单位时间内通过导体截面的电量。
电场方向 A
S面 B
i(t) q t
＋ Us －
i(t)limqdq(t) t0t dt
2、 电流方向
正电荷运动方向规定为电流的实际方向
3、 电流单位
4、安 电流培 分A类（ ）库秒仑（ sC ） （ ）1A=103mA=106μA
40W的电灯照明25小时
2、电功率
电场力在单位时间内所做的功称为电功率。
功率：符号P 表示，单位为Ｗ（瓦），
常用的还有kＷ（千瓦）。
功率与电流、电压的关系：
关联方向时：
非关联方向时：
P=UI
P =－UI
p＞0时吸收功率（负载）， p＜0时放出功率(电源)。
例 求图示各元件的功率
I=2A
a） 关联方向
+
UI 6V 2A
R
– (a)
解：
对图(a)有, U = IR
+
U 6V
I R
– –2A
(b)
所以 : RU63Ω I2
第2章-电路的基本概念与基本元 件.
3、电路的功能
电力系统：电 路可以实现能量的 传输、分配和转换。
电子技术：电路 可以实现电信号的 传递、存储和处理。
1.1.2 电路模型
开关 负 载
电 源
连接导线
实体电路
中间环节
SI
电源
R0
+
+ _ US
RL U
–
负 载
电路模型
1、电路模型：与实体电路相对应、由理想元件构成 的电路图。
1、电能
电阻在时间t 内所消耗的电能为：
WP t UIt
式 中 单 位 ： U【V】 ； I【A】 ； t【s】 时 ， 电 能 W为焦耳【J】
日常生产和生活中，电能（或电功）也常用 度作为量纲：1度=1KW•h(千瓦时) = 3600kJ
1000W的电炉加热 1 小时 1度电的概念 100W的电灯照明10小时
举例一
举例二
第二讲 参考方向
1.2.4 电流、电压的参考方向
所谓参考，就是分析 计算时的参照，人为 假定。
目的是将电流、电压 看成代数量。
需要假设电流方向， 再进行计算。
不正确，电流是有方向的
1、电流的参考方向 元件（或导线）中电流流动的实际方向有两种可能。
电流的参考方向：任意假设的电流方向。 代数量可以表示电流 大小（绝对值） 方向（正、负号）