电路模型和电路定律
电路分析基础第一章 电路模型和电路定律
+
–
+
–
+
实际方向
实际方向
+
U >0
U<0
上页
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电压参考方向的两种表示方式
(1) 用正负极性表示
+
(2) 用双下标表示
U
A
UAB
B
UAB =UA- UB= -UBA
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3. 关联参考方向 元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为关联 采用相同的参考方向称之为 参考方向,即电流从电压的“+”极流入,从“-” 极流出该元件。反之，称为非关联参考方向。 极流出该元件
P6吸 = U 6 I 3 = (−3) × (−1) = 3W
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注
对一完整的电路，发出的功率＝吸收的功率
3. 电能（W ,w）
在电压、电流一致参考方向下，在t0到t的时间内 该部分电路吸收的能量为
w(t0 , t ) = ∫ p (τ ) dτ = ∫ u (τ )i (τ ) dτ
t0 t0
电源 Sourse
灯 Lamp
RS US 电路模型
R
Circuit Models 干电池 Battery
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电路理论中研究的是 理想电路元件构成的电路（模型）。
电路模型，不仅能够反映实际电路及 其器件的基本物理规律，而且能够对 其进行数学描述。这就是电路理论把 电路模型作为分析研究对象的实质所 在。
干电池 Battery 电路理论中，“电路”与“网络”这两个术语可通用。“网络” 的含义较为广泛，可引申至非电情况。
例：手电筒电路
开关 灯泡
10BASE-T wall plate
1 第1章 电路模型和电路定律
电感元件 只具有储 只具有储 存磁能的 存磁能的 电特性
电容元件 只具有储 只具有储 存电能的 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
实际电路与电路模型
S 电 源 负 载 R0 I
+
RL U
电源
+ _US
电路模型（circuit model）
电路模型：由理想电路元件和理想导线互相连接而成。 电路模型：由理想电路元件和理想导线互相连接而成。
实际电路器件品种多，电磁特性多元而复杂， 实际电路器件品种多，电磁特性多元而复杂， 直接画在电路图中困难而繁琐，且不易定量描述。 直接画在电路图中困难而繁琐，且不易定量描述。
p发 = ui
例
U = 5V， I = - 1A 5V，
u
–
P发= UI = 5×(-1) = -5 W 5× p发<0，说明元件实际吸收功率5W <0，说明元件实际吸收功率5W
能量的计算
dw t) ( 两边从根据功率的定义 p(t) = ，两边从-∞到t dt
积分，并考虑w(-∞) = 0，得 积分， 0，
电 电
负 载
–
电
电
电路模型：由理想元件及其组合代表实际电路器件， 电路模型：由理想元件及其组合代表实际电路器件，与 实际电路具有基本相同的电磁性质，称其为电路模型。 实际电路具有基本相同的电磁性质，称其为电路模型。 通常用电路图来表示电路模型
利用电路模型研究问题的特点 1.主要针对由理想电路元件构成的集总参数电路， 1.主要针对由理想电路元件构成的集总参数电路， 主要针对由理想电路元件构成的集总参数电路 其中电磁现象可以用数学方式来精确地分析和计算； 其中电磁现象可以用数学方式来精确地分析和计算； 2.研究与实际电路相对应的电路模型， 2.研究与实际电路相对应的电路模型，实质上就是 研究与实际电路相对应的电路模型 探讨各种实际电路共同遵循的基本规律。 探讨各种实际电路共同遵循的基本规律。 集总参数电路元件的特征 元件中所发生的电磁过程都集中在元件内部进行 其次要因素可以忽略的理想电路元件； 其次要因素可以忽略的理想电路元件；任何时刻从元 件两端流入和流出的电流恒等且由元件端电压值确定。 件两端流入和流出的电流恒等且由元件端电压值确定。
电路模型和电路定律
2020/5/12
4
3.由电路元件构成的实际电路-原理图
2020/5/12
5
4.由电路元件构成的实际电路-安装图
2020/5/12
解：设电流的编号及参考方向如图。
发出功率： p2 u2i2 4（W)
i2 4(A)
a i2 B b － u2 ＋
负号代表图中电流的实际方向由b向a
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17
练习∶功率的计算
一、计算下面支路的功率、并说明性质。
iA
A
－ uA ＋
iB B － uB ＋
uA= 1V, iA= -1A
uB= 1V, iB= 1A
如：已知图中电流为2A,方向由a指向b（实际方向），
电压 u1=1V。求元件A的功率及其性质。
解：设电流的编号及参考方向如
a i1
b
图
i1=2A
A
＋ u1 －
吸收功率： p u1i1 1 2 2(W )
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16
例2：已知图中电压 u2= -1V,元件B发出的功率 为4W。 求其电流。
3
1）基本表述方式: 对结点列写
结点① ：i1+i2+i3=0
i3 ① i2 2
④4
S
② i6 6
结点② ：i6 - i2 - i5=0 结点③ ：- i6 - i4+i7=0
1
5
i1 i5
i7
2）扩展表述方式：对闭合边界S列写
⑤
第1章-电路模型和电路定律
1.6 电容元件 (capacitor)
1、电容器
++ ++ ++ ++ +q –--– –--– –q
线性定常电容元件：任何时刻，电容元件极板上的电 荷q与电压 u 成正比。
2、电路符号
C
3. 元件特性 i
与电容有关两个变量: C, q 对于线性电容，有： q =Cu
1.7 电感元件
1 、线性定常电感元件
iL
变量: 电流 i , 磁链
+
u
–
def ψ L
i
L 称为自感系数 L 的单位：亨（利） 符号：H (Henry）
2 、韦安（ ~i ）特性
0
i
3 、 电压、电流关系：
i
+–
ue –+
i , 右螺旋 e , 右螺旋 u , e 非关联 u , i 关联
交流： iS是确定的时间函数，如 iS=Imsint
(b) 电源两端电压是任意的，由外电路决定。
(3). 伏安特性
i
+
iS
u
_
u
IS
O
i
(a) 若iS= IS ，即直流电源，则其伏安特性为平行于电 压轴的直线，反映电流与 端电压无关。
(b) 若iS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是 这样 电流为零的电流源，伏安曲线与 u 轴重合, 相当于开路元件
+ u
+ C
C
def
q
u
C 称为电容器的电容
–
–
电容 C 的单位：F (法) (Farad，法拉)
第一章电路模型和电路定律
低频信号发生器
实际电路元件
电感 电阻 电容 互感
1、元件通过其端子与外部连接。 元件通过其端子与外部连接。 元件的特性通过与端子有关的电路物理量来描述； 2、元件的特性通过与端子有关的电路物理量来描述；这些物理量之间的代数关系称为 元件的端子特性（也称元件特性）； ）；采用电流和电压来描述元件特性时也称为元件 元件的端子特性（也称元件特性）；采用电流和电压来描述元件特性时也称为元件 的伏安特性。（如线性电阻的欧姆定律） 。（如线性电阻的欧姆定律 的伏安特性。（如线性电阻的欧姆定律） 线性元件：即表征元件特性的代数关系是一个线性关系；否则称为非线性元件。 3、线性元件：即表征元件特性的代数关系是一个线性关系；否则称为非线性元件。 集总（参数）元件：是指有关电、磁场物理现象都有由元件来“集总”表征； 4、集总（参数）元件：是指有关电、磁场物理现象都有由元件来“集总”表征；即元 件外部不存在任何电场与磁场。（严格来说，不可能） 。（严格来说 件外部不存在任何电场与磁场。（严格来说，不可能） 电路常用物理量及符号：电流I 电压U 电荷Q 电功率P 电能W 磁通Φ 5、电路常用物理量及符号：电流I、电压U、电荷Q、电功率P、电能W、磁通Φ、磁通 一般小写字母表示随时间变化的量，大写表示恒定量。 链Ψ。一般小写字母表示随时间变化的量，大写表示恒定量。
i
参考方向 实际方向 B
i>0
i<0
电流和电压的参考方向
参考方向 U 实际方向 参考方向 U 实际方向
+
–
+
–
+
–
–
+
U>0
U<0
电流和电压的关联参考方向
i
+ u
电路模型及定律
适用范围
总结词
欧姆定律适用于金属导体和电解液导体的线性电路，不适用于有源元件和非线性元件组成的电路。
详细描述
欧姆定律适用于金属导体和电解液导体的线性电路，这些材料的电阻值不随电压或电流的变化而变化 。对于有源元件和非线性元件组成的电路，欧姆定律不适用，需要使用基尔霍夫定律等其他电路定律 进行分析。
等效电路的求解方法
开路电压法
根据开路电压的定义，通过测量或计算二端网络的开路电 压，可以得到等效电路的电动势E。
短路电流法
通过将二端网络的一个端点短路，测量或计算短路电流， 可以得到等效电路的电阻R。
独立电源置零法
将二端网络中的所有独立电源置零（短路或开路），然后 根据基尔霍夫定律计算等效电路的电阻R。
理想电感
在电路中，理想电感元件是纯电感电路元件，其电压和电流成90 度相位差，电流超前电压。
实际元件
1 2 3
实际电阻
实际电阻的阻值会随着温度、电压、电流的变化 而变化，其电压和电流成正比关系，电压和电流 方向相同。
实际电容
实际电容的容值会随着电压、频率、温度的变化 而变化，其电压和电流成90度相位差，电压超前 电流。
分析电子设备性能
通过应用诺顿定律，可以分析电子设备的性 能，例如电源、电阻器、电容器等。
等效电路的求解方法
要点一
替代法
将电路中的元件用等效元件替代，然后根据替代后的电路 计算电流和电压。
要点二
节点法
通过求解节点方程来求解等效电路中的电流和电压。
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二端口网络
二端口网络是一个具有两个输入端和 两个输出端的线性网络，其内部可以 包含电阻、电容、电感等元件。
模电第1章-电路模型和电路的基本定律
1.4 电路的基本元件及其特性
电路的基本元件是构成电路的基本元素。电路中 普遍存在着电能的消耗、磁场能[量]的储存和电场能 [量]的储存这三种基本的能［量］转换过程。表征这 三种物理性质的电路参数是电阻、电感和电容。 只含一个电路参数的元件分别称为理想电阻元 件、理想电感元件和理想电容元件，通常简称电 阻元件、电感元件和电容元件。 元件的基本物理性质是指当把它们接入电路时， 在元件内部将进行什么样的能量转换过程以及表现 在元件外部的特征。
1.4 电路的基本元件及其特性
1.4.1 电阻元件和欧姆定律 电阻：是电路中阻止电流流动、表示能量损耗大 小的参数。电阻有线性电阻和非线性电阻之分（这 里只讨论线性电阻）。 所谓线性电阻，是指电阻元件的阻值R是个常数， 加在该电阻元件两端的电压u和通过该元件中的电流 i之间成正比关系，即 u=Ri 非线性电阻的伏安特性:其曲线可以是通过坐标原点 或不通过坐标原点的曲线，也可以是不通过坐标原点 的直线。
P UI
或 p ui
（2）当电流、电压取非关联的参考方向时
P -UI 或 p -ui
如果P＞0（或p＞0）时，表示元件吸收功率，是负载 如果P＜0（或p＜0）时，表示元件发出功率，是电源
1.2.2 功率的计算 例: 如图所示各元件电流和电压的参考方向，已知 U1=3V，U2=5V，U3=U4=－2V，I1=－I2=－2A， I3=1A，I4=3A。试求各元件的功率，并指出是吸收 还是发出功率？是电源还是负载？整个电路的总功 率是否满足功率守恒定律？（a）（b）来自1.2.2 功率的计算
电功率: 该元件两端的电压与通过该元件电流的乘积
P UI
如果电压和电流都是时变量时，瞬时功率写成
p ui
邱关源《电路》第五版 第一章 电路模型和电路定律
i
u
0
i
§1-6 电压源和电流源
2. 电流源(Current Sources)
1）电流源的定义 元件的电流与电压无关，电流保持为某给定
的时间函数，这样一个二端元件称为电流源。
电流源是一个理想二端元件。
§1-6 电压源和电流源
is
+
电流源符号：
u
-
电流源的伏安特性曲线： u
u
is(t1) is=Is
4. 短路(Short Circuit)和开路(Open Circuit) isc i=0 i u
R
u=0 R=0
uoc R=
短路：R = 0 (G )
开路：G = 0 ( R )
u = 0,电流为任意值isc。 i = 0, 电压为任意值uoc。 u u
0
i
0
i
§1-6电压源和电流源
电压源和电流源是有源元件。 1. 电压源(Voltage Sources)
1) 电压源的定义
电压源是一个二端元件，元件的电压与通过 它的电流无关，电压保持为某给定的时间函数。
§1-6 电压源和电流源
电压源符号： I
+
i us
-
U
电压源的伏安特性曲线：
u
U
u
us(t1)
0
i
0
i
§1-6 电压源和电流源
gu1
2
+
u
-
§1-8 基尔霍夫定律
Introduction
20
40
40
120 V
I
160 V
5
§1-8 基尔霍夫定律 Gustav Robert Kirchhoff (1824－1887） He is famous among chemists, physicists , and engineers. Kirchhoff’s two laws is stated in 1847 when he studied in the University of Konigsberg .
第一章 电路模型和电路定律
第一章 ª 重点：电路模型和电路定律1. 电压、电流的参考方向 2. 电功率、能量 3. 电路元件特性 4. 基尔霍夫定律KCL、KVL§1.1 电路和电路模型 §1.1 电路和电路模型 §1.2 电流和电压的参考方向 §1.2 电流和电压的参考方向 §1.3 电功率和能量 §1.3 电功率和能量 §1.4 电路元件 §1.4 电路元件 §1.5 电阻元件 §1.5 电阻元件 §1.6 电压源和电流源 §1.6 电压源和电流源 §1.7 受控电源 §1.7 受控电源 §1.8 基尔霍夫定律 §1.8 基尔霍夫定律§1.1 电路和电路模型一、电路：电工设备构成的整体，它为电流的流通提供路径。
电路主要由电源、负载、连接导线及开关(中间环节)等构成。
电源(source)：提供能量或信号的发生器。
又称激励或激励源。
负载(load)：将电能转化为其它形式能量的用电设备，或对 信号进行处理的设备。
导线(line)、开关（switch)：将电源与负载接成通路装置。
响应：由激励而在电路中产生的电压、电流。
电源: 提供 电能的装置升压 变压器 输电线负载: 取用 电能的装置电灯 电动机 电炉 ...发电机降压 变压器中间环节：传递、分 配和控制电能的作用二、电路模型 (circuit model) 1. 理想电路元件：根据实际电路元件所具备的电磁性质来设 想的具有某种单一电磁性质的元件，其u，i关系可用简单 的数学式子严格表示。
几种基本的电路元件： 电阻元件：表示消耗电能的元件。
电感元件：表示各种电感线圈产生磁场，储存磁场能的元件。
电容元件：表示各种电容器产生电场，储存电场能的元件。
电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件。
电路邱关源笔记总结
电路邱关源笔记总结
（实用版）
目录
一、电路模型和电路定律
1.1 电路模型
1.2 电路定律
二、电阻元件
2.1 电阻元件的定义
2.2 电阻元件的作用
三、理想电路元件
3.1 五种理想电路元件
3.2 理想电路元件的特性
正文
一、电路模型和电路定律
电路模型是反映实际电路部件的主要电磁性质的理想电路元件及其组合。
电路模型主要包括电阻元件、电感元件、电容元件、电压源和电流源。
无论是能量的传输、分配和转换，还是信息的传递、控制和处理，都建立在同一电路理论基础上。
电路定律是分析和解决电路问题的基本原则，主要包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。
基尔霍夫电流定律指出，在集总电路中，任何时刻，对任一结点，所有进入该结点的电流之和等于所有离开该结点的电流之和。
基尔霍夫电压定律指出，在一个闭合回路中，电压之和等于零。
二、电阻元件
电阻元件表示消耗电能的元件，是电路中常见的元件之一。
电阻元件的作用是限制电流通过，从而实现对电能的消耗。
电阻元件的定义是具有某种确定的电磁性能的理想元件。
电阻元件的特性是电阻值固定，与电流和电压无关。
三、理想电路元件
理想电路元件是指具有某种确定的电磁性能的理想元件，主要包括电阻元件、电感元件、电容元件、电压源和电流源。
这五种理想电路元件具有不同的特性，如电阻元件表示消耗电能，电感元件表示产生磁场并储存磁能，电容元件表示储存电能等。
第一章电路模型和电路定律《电路》-邱关源
第一章 电路模型和电路定律本章要点1.电路模型、电路元件的概念；2.电压、电流参考方向概念；3.元件、电路功率的计算方法；4.电阻、独立电源、受控电源的概念；电路中电流和电压之间相互约束。
分为两种:元件约束、集合约束。
由基尔霍夫定律体现。
1‐1 电路和电路模型电路在不同的场景应用时复杂程度也不同，小到手电筒，大到输电网络。
电路由电子器件构成，借助电压、电流完成信号传输、测量、控制、计算。
电能或电信号发生器成为电源，用电设备或信号接收装置等称为负载。
通常激励称为输入，如电源；响应称为输出，如用电设备。
电路模型就是利用理想电路元件或他们的组合模块建立的模型。
建模时要考虑工作条件，并按不同准确度的要求把给定工作情况下的主要物理现象和功能反映出来。
1‐2 电流和电压的参考方向Uab 即电压方向为a →b ，Iab 即电流方向为a →b 。
1‐3 电功率和能量电功率与电压和电流密切相关。
当正电荷从原件“+”极经元件运动到元件”‐”极时，元件吸收能量；当正电荷从原件“‐”极经元件运动到元件”+”极时，元件释放电能量； 元件吸收或释放能量(△W)计算：△W=u*△qI=ୢ୯ୢ୲，△W=u*i*△t，功率p=୲=ui；P＞0、W＞0时，元件吸收功率与能量；p＜0、W＜0时，元件释放电能或发出功率。
所有的电子器件本身都有功率的限制，使用时要注意。
1‐4 电路元件电路元件为电路中最基本的组成单元。
元件与元件之间或通过端子与外部链接，构成电路。
电路物理量包括电流i 、电压v 、电荷q 及磁通量Φ等。
电路元件可分为线性元件、非线性元件，有源器件、无源器件等。
1‐5 电阻元件欧姆定律u=ri 。
R 即为电阻。
R 是一个正实常数。
单位：Ω(欧姆)。
线性电阻元件为无源器件。
电阻元件一般把吸收的电能转换为热能或光能等。
电阻元件也有非线性器件。
1‐6 电压源和电流源电源即电池、发电机、信号源等。
是有源二端器件。
电压源两端电压恒定，与通过元件的电流无关，电流大小由外部电路决定。
《电路原理》第一章 电路模型和电路定律
uS
i
直流电压源 的伏安关系
例
+
i
uS R 外电路
uS i 0 R i 0 ( R )
i ( R 0)
uS 0 ,电压源不能短路！
返 回 上 页 下 页
电压源功率：
i
P uS i
电压、电流的参考方向非关联；
uSS u
_
i
uS
_
+
+
u
+
+
_
物理意义：外力克服电场力作功，电 源发出功率，发出功率， 起电源作用 电压、电流的参考方向关联；
2、电路模型
中间环节 S 开关 电 源 I
负 载
R0
+
RL
+ _
连接导线
US
U
–
负载
实体电路
电源
电路模型
用抽象的理想电路元件及其组合，近似地代替实际的 器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。
• 理想电路元件
理想电路元件
组成电路模型的最小单元，是具有某种确定的电 磁性质并有精确定义的基本结构。 + R L C – IS
u
_
物理意义： 电场力做功，电源吸收功 率，吸收功率，充当负载 或发出负功
例
计算图示电路各元件的功率。
R 5
5V
_
i
_
2
P V uS i 10 1 10W 10
满足：P（发）＝P（吸）
+
10V
uR
+
_ +
解
uR (10 5) 5V
i
uR
5 1A R 5
电路基础第1章 电路模型和电路定律
p ui
（1-3）
dW udq
（1-4a）
在直流电路中 P UI
（1-4b）
用 p 表示随时间变化的功率；用P 表示恒定功率。
在国际单位制中，功率的单位是瓦[特]，简称瓦， 用W表示。 当u、i 为关联参考方向时，功率的计算为
1(11)
电流的基本单位：安[培]（简称安、用A表示） 辅助单位：千安（kA）毫安（mA）微安（μA）
1kA 103 A 1mA 103 A 1μA 106 A
⑵ 电流的实际方向与参考方向：
正电荷移动的方向为电流的实际方向。
为计算而假设的方向，称为参考方向。 R1 a R3
参考方向可以任意设定。
理想元件是假想元件，具有单一的电磁性质，具有精确 的定义与相应的数学模型。
理想电阻、理想电感、理想电容
R
L
C
1(8)
R0
+
RL
Us
实际手电筒电路
电路模型
根据理想元件端子的数目，可分为二端、三端、 四端元件等。
1.1.3 集总参数电路
集总参数元件：在任何时刻，流入元件任意一端的电流和 元件任意端之间的电压是单值的物理量，集总参数元件有 确定的电磁性质和确切的数学定义
连接电源与负载的网络
提供能量 又称为激励
2.电路的种类及功能
转换或消耗能量 为响应
⑴ 传输、分配、转换电能；--能量领域
⑵ 传送、处理、储存信号。--信息领域
1(5)
电池
电容器
晶体管
运算放大器
电阻器
线圈
1(6)
低频信号发生器的内部结构
1(7)
1.1.2 电路模型 从实际电路中抽象出来的、由理想元件组成的电路。
电路的基本定律和电路模型
电路的基本定律和电路模型主要内容：独立电源、受控源、欧姆定律、基尔霍夫定律重点难点：受控源、基尔霍夫定律1.8理想电压源和理想电流源（voltage source and current source）一．理想电压源（voltage source）1．理想电压源：电源两端的电压是给定值或给定的时间函数，与负载的大小无关。
恒压源：输出电压为直流时的理想电压源。
其图形符号及伏安特性如图所示。
2．理想电压源的两个基本性质：①电源两端的电压是给定值或给定的时间函数。
②输出电流是由外电路与其共同决定的。
二．理想电流源（current source）1．理想电流源：输出电流是给定值或给定的时间函数，与负载的大小无关。
恒流源：输出电流为直流时的理想电流源。
其图形符号及伏安特性如图所示。
2．理想电流源的两个基本性质：①输出电流是给定值或给定的时间函数，其电流是任意的。
②端电压是由外电路与其共同决定的。
1.9受控源（controlled source）一．受控源受控源（非独立源）：受电路中另一部分的电压或电流控制的电源。
独立电源：能独立地向电路提供能量和信号并产生相应的响应的电源。
二．受控源的类型（types of controlled source）1．电压控制的电压源,简写为VCVS。
电压转移比。
2．电压控制的电流源,简写为VCCS。
转移电导。
3．电流控制的电压源,简写为CCVS。
转移电阻。
4．电流控制的电流源,简写为CCCS。
电流转移比。
(a)VCVS (b)VCCS (c)CCVS (d)CCCS* 独立源：是电路中的“输入”或“激励”，电路中的“响应”是由于独立源的激励而产生的。
受控源：是用来反映电路中某处的电压或电流能控制另一处的电压或电流这一现象，或表示一处的电路变量与另一处电路变量之间的一种耦合关系。
1.10基尔霍夫定律（Kirchhoff’s law）基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff）是十九世纪德国物理学家。
电路基础知识1
电路基础
令 G 1/R
G称为电导 电导的单位： S (西) (Siemens，西门子)
则 欧姆定律表示为 i G u . 线性电阻R是一个与电压和电流无关的常数。 伏安特性曲线:
u
R tg 电阻元件的伏安特性为 一条过原点的直线
O
i
电路基础
(2) 电阻的电压和电流的参考方向相反 i R u
在参考方向选定后，电流（或电压） 值才有正负之分。 对任何电路分析时都应先指定各处的 i , u 的参考方向。 例：
I
a
R
b
若 I = 5A ，则实际方向与参考方向一致， 若 I =－5A ，则实际方向与参考方向相反。
电路基础
R
5、关联参考方向： i
+
u
-
• 当电压的参考方向指定后，指定电流从标以电压参考 方向的“+”极性端流入，并从标“—”端流出，即电流
电路基础
1.5 电容元件 (capacitor)
1、电容器
+ + + + ++ ++ +q
– – – – –q
-- --
线性定常电容元件：任何时刻，电容元件极板上的电 荷q与电流 u 成正比。
2、电路符号
C
电路基础
3. 元件特性 与电容有关两个变量: C, q i 对于线性电容，有： q =Cu
(1) i的大小与 u 的变化率成正比，与 u 的大小无关；
(2) 电容在直流电路中相当于开路，有隔直作用； (3) 电容元件是一种记忆元件； (4) 当 u，i为关联方向时，i= Cdu/dt；
u，i为非关联方向时，i= –Cdu/dt 。
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－
+
+ U3 － I2
3
U5 5 －
I3
求图示电路中各 方框所代表的元件吸 收或产生的功率。
已知： U1=1V, U2= -3V，U3=8V, U4= -4V, U5=7V, U6= -3V，I1=2A, I2=1A,，I3= -1A
18
解
+ U1 － + U6 －
1
6
P1 U1I1 1 2 2W（发 出）
实际方向 B
i>0
i<0
9
电流参考方向的两种表示：
用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。
i 参考方向
A
B
用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指向B。
iAB
A
B
10
2.电压的参考方向
电位
单位正电荷q 从电路中一点移至参考点（ ＝0）时电场力做功的大小。
电压U
单位正电荷q 从电路中一点移至另一点 时电场力做功（W）的大小。
+
P=ui 表示元件吸收的功率
u P>0 吸收正功率 (实际吸收)
i
- P<0 吸收负功率 (实际发出)
- u, i 取非关联参考方向
P = ui 表示元件发出的功率
u P>0 发出正功率 (实际发出)
i
+
P<0 发出负功率 (实际吸收)
17
例 + U1 － + U6 －
1
6
I1
－
+
+
2 U2
U4 4
第1章 电路模型和电路定律
重点 1、参考方向 2、几种元件的基本概念 3、功率平衡定律, 基尔霍夫定律
难点 1、熟练地解决含有受控源的简单电路计算
1
1.1 电路和电路模型
1.实际电路
由电工设备和电气器件按预期 目的连接构成的电流的通路。
功能
a 能量的传输、分配与转换； b 信息的传递、控制与处理。
5
注意
①具有相同的主要电磁性能的实际电路部件， 在 一定条件下可用同一电路模型表示；
②同一实际电路部件在不同的应用条件下，其电路 模型可以有不同的形式。
例 电感线圈的电路模型
6
1.2 电流和电压的参考方向
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。
－
说明
电压电流参考方向如图中所标， 问：对A、B两部分电路电压电 流参考方向关联否？ 答：A电压、电流参考方向非关联；
B电压、电流参考方向关联。
① 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向 ② 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注(包括方向
和符号)，在计算过程中不得任意改变
③ 参考方向不同时，其表达式相差一负号，但电压、电流 的实际方向不变。
有某种确定的电磁性能的理想 元件。
4
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。
注意
5种基本理想电路元件有三个特征： （a）只有两个端子； （b）可以用电压或电流按数学方式描述； （c）不能被分解为其他元件。
电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成
注意
电能的元件。
如果表征元件端子特性的数学关系式是线性关系，
该元件称为线性元件，否则称为非线性元件。
I1 + 2 U2
－ U4 4
－+ + U3 － I2
3
注意
+
P2 U 2I1 (3) 2 6W（发出）
U5 5 P3 U 3I1 8 2 16W（吸收）
－ I3
P4 U 4I2 (4) 1 4W（发出）
P5 U 5I3 7 (1) 7W（发出）
P6 U I6 3 (3) (1) 3W（吸收）
对一完整的电路，满足：发出的功率＝吸收的功率
19
1.4 电路元件
1. 电路元件
是电路中最基本的组成单元。
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
A
问题 A
实际方向 实际方向
B
B
对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时， 电流的实际方向往往很难事先判断。
8
参考方向
任意假定一个正电荷运动的方 向即为电流的参考方向。
i 参考方向
表明
A
B
电流(代数量)
大小 电流的参考方向与实际方向的关系： 方向(正负）
i 参考方向
i 参考方向
A
实际方向 B A
共性
建立在同一电路理论基础上。
2
电路的典型作用 供电电路
电话 1．提供能量
电路 /音
2．传送及处理信号
响放 大电
3．测量
万用表电路
4．存储信息
路
5. 控制
存储器电路
遥控器电路
3
10BASE-T wall plate
2. 电路模型
开关 灯泡
电 池
导线
电路图
Rs
RL
Us
电路模型 理想电路元件
反映实际电路部件的主要电磁 性质的理想电路元件及其组合。
15
1.3
1.电功率
p dw dt
电功率和能量
单位时间内电场力所做的功。
u dw i dq
dq
dt
p dw dw dq ui dt dq dt
功率的单位：W (瓦) (Watt，瓦特) 能量的单位：J (焦) (Joule，焦耳)
16
2. 电路吸收或发出功率的判断
u, i 取关联参考方向
1.电流的参考方向
电流
带电粒子有规则的定向运动
电流强度
单位时间内通过导体横截面的电荷量
def
i(t) lim
Δqdq来自Δt0 Δt dt7单位 方向
A（安培）、 kA、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A 1 A=10-6A
规定正电荷的运动方向为电流的实际方向
元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:
– 实际方向 +
U <0
12
电压参考方向的三种表示方式：
(1) 用箭头表示： U
(2)用正负极性表示
+U
(3)用双下标表示
A
UAB
B
13
3.关联参考方向
元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为 关联参考方向。反之，称为非关联参考方向。
i
i
+ u
--
+
u
关联参考方向
非关联参考方向
14
例
i
＋
AuB
U
def
dW
dq
实际电压方向
电位真正降低的方向。
单位 V (伏)、kV、mV、V
11
问题 复杂电路或交变电路中，两点间电压的实际方向往往
不易判别，给实际电路问题的分析计算带来困难。
电压(降)的参考方向
参考方向
+
U
–
+ 实际方向 –
U >0
假设高电位指向低电 位的方向。
参考方向
+
U
–