全套课件 电工电子技术基础(第二版)--李中发

简称功率。
p dW dt
功率与电流、电压的关系：
关联方向时： p =ui
非关联方向时： p =－ui
p＞0时吸收功率，p＜0时放出功率。
I=2A
+ U=5V －
(a)
I=-2A
+ U=5V －
(b)
I=-2A
+ U=5V －
(c)
例：求图示各元件的功率. （a）关联方向， 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。
伏安关系（欧姆定律）：
关联方向时： u =Ri
非关联方向时： u =－Ri
iR
符号：
+ u －
功率：
p ui Ri2 u2 R
2．电感元件
电感元件是一种能够贮存磁场能量的元 件，是实际电感器的理想化模型。
伏安关系： 符号： i
L
u L di dt
+ u －
只有电感上的电流变化时，
u L di dt
理想电压源
u Us
O
t
us +－
Us +－
理想电流 i源
Is
O
u
is
1.3 基尔霍夫定律
电路中通过同一电流的每个分支称为支路。 3条或3条以上支路的连接点称为节点。 电路中任一闭合的路径称为回路。
i1
R1 +c us1 －
a i2
i3
R2
R3
Байду номын сангаас
+d
e
us2
－
b
图示电路有3条 支路，2个节点， 3个回路。
1.3.1 基尔霍夫电流定律（KCL）
表述一 在任一瞬时，流入任一节点的电流之和必
定等于从该节点流出的电流之和。
i入 i出 所有电流均为正。
表述二 在任一瞬时，通过任一节点电流的代数和
恒等于零。
i 0 可假定流入节点的电流为正，流出节点 的电流为负；也可以作相反的假定。
KCL通常用于节点，但是对于包围几 个节点的闭合面也是适用的。
之和等于电位降之和。
u升 u降 所有电压均为正。
表述二 在任一瞬时，沿任一回路电压的代数和
恒等于零。
u 0 电压参考方向与回路绕行方向一致时 取正号，相反时取负号。
对于电阻电路，回路中电阻上电压降 的代数和等于回路中的电压源电压的代数 和。
iR us
在运用上式时，电流参考方向与回路 绕行方向一致时iR前取正号，相反时取负 号；电压源电压方向与回路绕行方向一致 时us前取负号，相反时取正号。
电工电子技术基础（第二版）
第1章 直流电路
学习要点
电流、电压参考方向及功率计算 常用电路元件的伏安特性 基尔霍夫定律 支路电流法与节点电压法 叠加定理与戴维南定理 电路等效概念及其应用
1.1 电路基本物理量
为了某种需要而由电源、导线、开关和负载按 一定方式组合起来的电流的通路称为电路。
电路的主要功能： 一：进行能量的转换、传输和分配。 二：实现信号的传递、存储和处理。
电感两端才有电压。在直流 电路中，电感上即使有电流 通过，但ｕ＝０，相当于短
Ｌ称为电感元件的路电。感，单位是亨利（Ｈ）。
3．电容元件
电容元件是一种能够贮存电场能量的元 件，是实际电容器的理想化模型。
伏安关系： 符号： i C
du iC
dt i C du
dt
+ u －
只有电容上的电压变化时，电 容两端才有电流。在直流电路 中，电容上即使有电压，但ｉ ＝０，相当于开路，即 电容具 有隔直作用。
例：列出下图中各节点的KCL方程
i1
a
+
i2
i4 us
b
－
i3
i5 i6
c
解：取流入为正 节点a i1－i4－i6＝0 节点b i2＋i4－i5＝0 节点c i3＋i5＋i6＝0
以上三式相加： i1 ＋ i2＋i3 ＝0
1.3.2 基尔霍夫电压定律（KVL）
表述一 在任一瞬时，在任一回路上的电位升
电路分析的主要任务在于解得电路物理量， 其中最基本的电路物理量就是电流、电压和 功率。
1.1.1 电流
电荷的定向移动形成电流。 电流的大小用电流强度表示，简称电流。 电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量。
i dq dt
大写 I 表示直流电流 小写 i 表示电流的一般符号
正电荷运动方向规定为电流的实际方向。 电流的方向用一个箭头表示。 任意假设的电流方向称为电流的参考方向。
C称为电容元件的电容，单位是法拉（F）。
1.2.2 有源元件
（1）伏安关系
理想电压源：u=uS 端电压为us，与流过电 压源的电流无关，由电
理想电流源： i=iS 流过电流为is，与电源 两端电压无关，由电
源本身确定，电流任意 源本身确定，电压任
，由外电路确定。
意，由外电路确定。
（2）特性曲线与符号
参考方向 i
参考方向 i
a
ba
b
实际方向
实际方向
(a) i>0
(b) i<0
如果求出的电流值为正，说明参考方向 与实际方向一致，否则说明参考方向与实际 方向相反。
1.1.2 电压、电位和电动势
电路中a、b点两点间的电压定义为单位正
电荷由a点移至b点电场力所做的功。
uab
dWab dq
电路中某点的电位定义为单位正电荷由该
点移至参考点电场力所做的功。 电路中a、b点两点间的电压等于a、b两点
的电位差。
uab ua ub
电压的实际方向规定由电位高处指向电位低处。 与电流方向的处理方法类似， 可任选一方向为电压的参考方向
a
ba
b
+ u1 －
－ u2 +
例： 当ua =3V
ub = 2V时
u1 =1V
u2 =－1V
（c）非关联方向，
P=－UI=－5×(－2)=10W，
P>0，吸收10W功率。
1.2 电路基本元件
常见的电路元件有电阻元件、电容 元件、电感元件、电压源、电流源。
电路元件在电路中的作用或者说它 的性质是用其端钮的电压、电流关系即 伏安关系（VAR）来决定的。
1.2.1 无源元件
1．电阻元件
电阻元件是一种消耗电能的元件。
最后求得的u为正值，说明电压的实际方向
与参考方向一致，否则说明两者相反。
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，但为了方便 起见，常常将其取为一致，称关联方向；如 不一致，称非关联方向。
i
a
b
+ u －
i
a
b
－ u +
(a) 关联方向
(b) 非关联方向
如果采用关联方向，在标示时标出一种即
可。如果采用非关联方向，则必须全部标示。
电动势是衡量外力即非静电力做功能力 的物理量。外力克服电场力把单位正电荷从 电源的负极搬运到正极所做的功，称为电源 的电动势。
e dW dq
电动势的实际方向与电压实际方向相反， 规定为由负极指向正极。
1.1.3 电功率
电场力在单位时间内所做的功称为电功率，