电工基础(教材

必须指定电压参考方向，这样电压的正值或负值才有意义。
1.2.3 电位 电位是一种由电路中的位置所确定的势能，具有 明显的相对性——其高低正负取决于电路参考点。 理论上电路参考点的选取是任意的，但实际应用 中经常以大地作为零电位点。 有些场合下，设备和 仪器的底盘或机壳与接地装置相连时，也常选取与 接地装置相连的机壳作为电路参考点；电子技术中为 方便于问题的分析和研究，还常常把电子设备的公 共连接点作为电路参考点。 某点电位在数值上等于该点与参考点之间的电压。 当电路参考点改变时，该电位随参考点发生变化， 但它与原来参考点之间的差值不会发生改变。
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， 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，实质上就是 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；任何时刻从元 件两端流入和流出的电流恒等且元件端电压值确定。
第1章 电路的基本概念和基本定律
电路及模型 电路的基本物理量
基尔霍夫定律
电路元件 电压源和电流源
1.1 电路和电路模型
1.1.1 电路
电路——由实际元器件构成的电流的通路。
电路组成
电源：可将其他形式的能量转换成电能、向 电路提供电能的装置。
负载： 可将电能转换成其他形式的能量、在 电路中接收电能的设备。
因此 它们的单位相同
单位换算： 1V=10-3KV=103mV
电压和电流一样，也是一个有方向的物理量。
1）实际正方向：规定为从高电位指向低电位。 2）参考正方向：任意假定的方向。
电压的参考方向的三种表示方法
1、采用正（+）负（-）极性表示 A
B
+ u-
2、采用实线箭头表示
A
B
u
3、采用双下标表示 如uAB表示电压的参考方向由A指向B 注意：
无源二端元件
有源二端元件
+
IS
R
L
C
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
电路分析基本理论的主要任务就是寻求实际电路 共有的一般规律，电路模型则是用来探讨存在于具有 不同特性的、各种真实电路中共同规律的工具。
位。
电位V是相对于参考点的电压。参考点的 电位:Vb=0；a点电位： Va=E-IR0=IR
为描述和表征电荷与元件间能量交换的规模及 大小，引入电路物理量电压、电位和电动势。
电压的定义式为： Uab=
Wab q
电位的定义式为： Va =
Wa0 q
电动势的定义式为：
E
=
W源 q
三者定义式 的形式相同
中间环节： 电源和负载之间不可缺少的连接、
控制和保护部件统称为中间环节， 如导线、开关及各种继电器等。
电路的功能
电力系统中 的电路可对电能进行传输、分配 和转换。
电子技术中 的电路可对电信号进行传递、变 换、储存和处理。
1.1.2 电路模型
实际电气装置种类繁多，如自动控制设备，卫星接收 设备，邮电通信设备等；实际电路的几何尺寸相差甚大， 如电力系统或通信系统可能跨越省界、国界甚至是洲际的， 而集成电路芯片小的如同指甲。
考方向由b指向a.显然，两者差一个符号，即
iab= - iab
在未规定参考方向的情况下， 电流的正负号是没有意义的。
1.2.2 电压及其参考方向
电动势E 只存 在于电源内部 ，其大小反映 了电源力作功 的本领。其方 向规定由电源 “负极”指向 电源“正极” 。
aS
I
R0 +
+
U RL
_E –
b
电压U是反映电 场力作功本领的 物理量，是产生 电流的根本原因 。电压的正方向 规定由“高”电 位指向“低”电
的，规定以正电荷移动的方向为电流的真实方向。
如何判断电流的方向
在分析计算电路时，可任意规定某一方向作为电流的参考方向 或正方向，并用箭头表示在电路图上。若计算结果为正值，说明 电流的真实方向与参考方向相符，否则相反。
电流的参考方向的另一种表示方法：双下标。
如对某一电流，用iab表示参考方向由a指向b.用iab表示参
白炽灯电路
消耗电能的电 特性可用电阻 元件表征
由于白炽灯中耗能 的因素大大于产生 磁场的因素，因此
R L 可以忽略。
i
产生磁场的电 特性可用电感 元件表征
白炽灯的电
L 路模型可表
示为：
R
理想电路元件是实际电路器件的理想化和近 似，其电特性惟一、精确，可定量分析和计算。
1.1.3电路的分类 理想电路元件分有有源和无源两大类
1.2 电压、电流及参考方向
1.2.1 电流及参考方向
电流(强度)— 单位时间内通过导体横截面的电量。
电流的大小：
dq
i = dt
…… （1-1）
电流的单位及换算：安培(A)=库仑(C)/秒(s)
1A=103mA=106μA=109nA
稳恒直流情况下：
q
I= t
…… （1-2）
电流是一个有方向的物理量，仅指出大小是不够
本章学习目的及要求
本章内容是贯穿全课程的重要理论 基础，要求在学习中给予足够的重视。 通过本章学习要求理解理想电路元件和 电路模型的概念；理解电压、电流、电 动势和电功率的概念；深刻理解和掌握 参考方向在电路分析中的应用；牢固掌 握基尔霍夫定律及其应用；深刻领会电 路等效和掌握电路等效的基本方法。
在电路分析中，为了方便于对实际电气装置的分析研究，
通常在一定条件下需要对实际电路采用模型化处理，即用
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。
中间环节
S
I
开关
电
源
负
导线
载
电源
R0
+负
+
RL U 载
_US电路模型
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。
电源和负载的区分
I
I
+
U、I关联 –
U、I非关
U
元 方向时， 件 假定元件
U
元 联方向时， 件 假定元件
–
是负载。 +
是电源。
为了便于分析电路，应预先在电路图上标示出 电压、电流的方向，电路图上的电压、电流方向称 为参考方向，原则上可以任意假定。
元件究竟是电源还是负载，应由元件上电压、 电流的实际方向决定：实际方向关联时，元件是负 载；实际方向非关联时，元件是电源。