电子电工学习基础教材汇编

直流电路基本知识

随着电力工业和现代科学技术的日益发展，电能已成为生产和人民日常生活中不可缺少的能源，我们的世界几乎是一个电的世界。作为一名维修电工，掌握一定的电工基础知识和电工操作技能，以适应现代化生产和生活的需要，就显得十分重要。

学习目标

1．电路的基本组成、电路的三种工作状态和额定电压、电流、功率等概念。

2．掌握电流、电压、电功率、电能等基本概念。

3．掌握电阻定律、欧姆定律，了解电阻与温度的关系。

4. 理解电动势、端电压、电位的概念。

5. 掌握电阻串联分压关系与并联分流关系。

6. 学会分析计算电路中各点电位。

7．掌握基尔霍夫定律及其应用，学会运用支路电流法分析计算复杂直流电路。

第一章电路的基本结构

一、直流电源的概念

在日常生产和生活中，大部分环节使用的都是交流电，但也有很多场合使用直流电，比如：手机充电器、蓄电池、干电池电路等等。直流电的特点是大小和方向都不随时间变化，理想的直流电在坐标系里是一条直线，但实际上直流电有很小的脉动。

二、电路的组成及状态

1、电路的基本组成

（1）什么是电路

一个基本的电流回路称为电路。例如：在使用灯具（或其他电气设备）之前，总要用导线把它们和电源连接起来，这种将电源和负载连接起来的电流通路称为电路。即电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式联接起来的总体，为电流的流通提供了路径。如图所示为一个简单电路：

（2）电路的基本组成

通常组成一个简单电路，至少要有电源、连接导线、开关和负载。负载、连接导线和开关称为外电路，电源内部的电路称为内电路。电路的基本组成包括以下四个部分：

电源(供能元件)：为电路提供电能的设备和器件(如电池、发电机等)。

电源就是一个能量转换装置，把非电能转换为电能的一种装置。比如：干电池是把化学能转换为电能的装置，而发电机是把机械能转换为电能的装置。直流

电的获取还可以通过交流电得到，其整个过程为变压、整流、滤波、稳压。

②负载(耗能元件)：使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电器)。

③控制器件：控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。

④联接导线：将电器设备和元器件按一定方式联接起来(如各种铜、铝电缆线等)。

2、电路的状态

电路的形式千变万化，但归纳起来不外乎两种类型：一是进行能量的转换、传输、分配；二是进行信息处理。任何一个电路都可能具有三种状态：通路、断路和断路。

(1) 通路(闭路)：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换。

(2) 开路(断路)：电路中没有电流通过，又称为空载状态。

(3) 短路(捷路)：电源两端的导线直接相连接，输出电流过大对电源来说属于严重过载，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。

三、电路模型(电路图)

由理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模型，也叫做实际电路的电路原理图，简称为电路图。例如，下图所示的手电筒电路。

理想元件：电路是由电特性相当复杂的元器件组成的，为了便于使用数学方法对电路进行分析，可将电路实体中的各种电器设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的理想元件(模型)来代替，而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁特性不予考虑。

常用理想元件及符号如下表所示：

第二章电路的主要物理量

一、电流和电压

1、电流

电流是电路中带电粒子在电源作用下有规则的的移动形成的。习惯上规定正电荷移动的方向为电流的实际方向，因此在金属导体中，电流的实际方向和自由电子实际运动的方向相反。

在进行电路分析计算时，电流的实际方向有时难以确定，为此可以预先假定一个电流方向，称为参考方向，并在电路中用箭头标出。

在电路中要获得持续电流，一是要有自由电荷，二是要有电位差，且电路一定要闭合。

（1）直流电流

如果电流的大小及方向都不随时间变化，即在单位时间内通过导体横截面的电量相等，则称之为稳恒电流或恒定电流，简称为直流(Direct Current)，记为DC 或dc，直流电流要用大写字母I表示。

电流的大小用电流强度（简称电流）来表示，其数值等于单位时间内通过导体截面的电荷量，通常用符号I表示，即：

I=Q/t

式中电流强度的单位为安（A），电荷量的单位为库仑（C），时间的单位为秒（s）。在有些电路中，流过的电流很小，常用毫安（mA）或微安（μA）计量：

1A=1000mA 1mA=1000μA

电流强度可用电流表测量，测量时应将电流表串联在被测电路中。

（2）交流电流

如果电流的大小及方向均随时间变化，则称为变动电流。对电路分析来说，一种最为重要的变动电流是正弦交流电流，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化，将之简称为交流(Alternating current)，记为AC或ac，交流电流的瞬时值要用小写字母i或i(t)表示

2、电压

（1）电压的基本概念

电压是指电路中两点A、B之间的电位差(简称为电压)，其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。

电压的国际单位制为伏特(V)，常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等，它们与伏特的换算关系为

1 mV = 10-3 V； 1 μV = 10-6 V； 1 kV = 103 V

（2）直流电压与交流电压

如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压，用大写字母U表示。

如果电压的大小及方向随时间变化，则称为变动电压。对电路分析来说，一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压)，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。交流电压的瞬时值要用小写字母u或u(t)表示。

电压可用电压表来测量，测量时应将电压表并联在被测电路中。