电路基本基本概念和基本定律

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《电工与电子技术》电路的基本概念和基本定律

第二节电路的基本物理量
第二节电路的基本物理量
第二节电路的基本物理量
通常电业部门用kW·h（千瓦时）测量用户消耗的电能。1kW·h（或1度电）
是功率为1kW的元件在1h内消耗的电能，即1kW·h = 3 600 000 J。
电气设备或元件长期正常运行的电流容许值称为额定电流，其长期正常运
行的电压容许值称为额定电压，额定电压和额定电流的乘积称为额定功率。
反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量。电源电动势使电源两
端产生电压。电源电压在数值上与电源电动势相等。在电路中，电动势常用E
表示。单位是伏（V）。电路中，电压的实际方向定义为电场力推动正电荷移
动的方向，也就是电位降低的方向。可用极性“+”和“－”表示，其中“+”
表示高电位，“－”表示低电位。也可用一个箭头或双下标表示，如Uab表示
到另一点所做的功为1焦耳时，该两点间的电压为1伏特。常用的电压单位还有
千伏（kV）、毫伏（mV）和微伏（μV）。
第二节电路的基本物理量
u ab

dw
dq
（1-4）
第二节电路的基本物理量
电路中的电流和电压由电源电动势维持。电源电动势是指在电源内部，
非静电力把正电荷从负极板移到正极板时要对电荷所做的功。电源电动势是
称模型化），即在一定条件下突出其主要的电磁性质，忽略其次要因素，把
它近似地看作理想电路元件。由理想电路元件组成的与实际电路元件相对应
的电路，并用统一规定的符号表示而构成的电路，就是实际电路的电路模型，
它是对实际电路电磁性质的科学抽象和概括。
第一节实际电路和电路模型
理想电路元件（今后“理想”两字常略去不写）主要有理想电压源、理想

电路的基本概念和基本定律

电路的基本概念和基本定律
电路基本概念和基本定律
电路是由电工设备或元件按照一定方式组合而成，用于实现电能的传输和转换，以及传递和处理信号。

一般电路由电源、负载和连接导线组成。

电源是一种将其他形式的能量转换成电能或电信号的装置，如发电机、电池和各种信号源。

负载是将电能或电信号转换成其他形式的能量或信号的用电装置，如电灯、电动机、电炉等。

变压器和输电线是连接电源和负载的部分，起到传输和分配电能的作用。

电路分为外电路和内电路。

从电源一端经过负载再回到电源另一端的电路称为外电路，而电源内部的通路则称为内电路。

电路有三种状态：通路、开路和短路。

通路是连接负载的正常状态。

开路是电路中某处的连接导线断开，电路中的电流
为零，电源不输出电能。

短路是非正常连接，外电路的电阻可视为零，电流有捷径可通，不再流过负载。

电路中产生电流的条件是电路中有电源供电且电路必须是闭合回路。

电路的功能包括传递和分配电能，以及传递和处理信号。

电路的基本定律包括欧姆定律、基尔霍夫定律和电功率定律。

欧姆定律指出电流与电阻成正比，与电压成反比。

基尔霍夫定律分为节点定律和回路定律，用于分析电路中的电流和电压分布。

电功率定律则描述了电路中能量的转换和损失。

第一章电路的基本概念和基本定律

江苏大学电工电子教研室
电路的基本概念和基本定律
伏-安关系：电压电流关系（u，i关联参考方向下）
i u e

N
d e dt dLi di L dt dt
di u e L dt
电磁感应定律感应电动势阻碍电流变化，且其大小与电流变化快慢有关
对于线性电感
伏安关系
说明1：电压与电流的变化率成正比，电感是动态元件当
如果U 、I方向不一致该如何？
江苏大学电工电子教研室
电路的基本概念和基本定律
二、功率的计算：
U、 I 为关联参考方向时： U、 I 为非关联参考方向时：
P = UI或 p＝ui
三、功率性质：若计算结果 P（p） 0
若计算结果P（p） 0
Hale Waihona Puke + u –+
i
i
u –
P = －UI或 p＝－ui
电工技术（电工学I）
第一章电路的基本概念和基本定律 Basic conception and Laws of circuit
江苏大学电气信息工程学院
School of electric and information，UJS
电路的基本概念和基本定律
内容
1.1 电路的作用与组成
1.2 电路模型 1.3 电流和电压的参考方向 1.4 电路的功率
江苏大学电工电子教研室
电路的基本概念和基本定律
4.关联与非关联参考方向对任一元件或一段电路关联方向：
I
与
U
的参考方向一致
a
I U
b
非关联方向：
I
与
U
的参考方向相反
a

第一章电路的基本概念和基本定律

电路：电流的通路.
开关
实际电路
电源
电路模型 3
（1）电源：供给电能的设备。
把其它形式的能量转换为电能。
（2）负载：消耗电能的设备。
把电能转换为其它形式的能量
（3）中间环节（又称传输控制环节）：
各种控制电器和导线，起传输、分配、控制电能的作用。
4
1.1.2 电路中的物理量 1、电流
定义电荷有规律的定向运动即形成电流
(2) 列电路方程：
Uab UR E
UR Uab E
IR
UR R

Uab E R
15Leabharlann R aIR E UR
b U
IR

U
R
E
(3) 数值计算
U 3V
IR

3-2 1
1A
（实际方向与假设方向一致）
U 1V
IR
1 2 1

1A
（实际方向与假设方向相反）
16
（共7 个）
31
(一) 克氏电流定律（KCL）
对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点
流出的电流, 即： I 入= I 出或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为 0。即： I =0
例
I2
I1 I3 I2 I4
I1
I3
或：
I4
I1 I3 I2 I4 0
(二) 克氏电压定律（KVL）
对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位升等于电位降。或各电压的代数和为 0。
I1
a
I2
即： U 0
R1
R2
例如：回路 #3

电路的基本概念和基本定律

电路的基本概念和基本定律一、电路基本概述1.电流流经的路径叫电路，它是为了某种需要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来的，它的作用是A：实现电能的传输和转换；B：传递和处理信号（如扩音机、收音机、电视机）。

一般电路由电源、负载和连接导线（中间环节）组成。

（1）电源是一种将其它形式的能量转换成电能或电信号的装置，如：发电机、电池和各种信号源。

（2）负载是将电能或电信号转换成其它形式的能量或信号的用电装置。

如电灯、电动机、电炉等都是负载，是取用电能的设备，它们分别将电能转换为光能、机械能、热能。

（3）变压器和输电线是中间环节，是连接电源和负载的部分，它起传输和分配电能的作用。

2. 电路分为外电路和内电路。

从电源一端经过负载再回到电源另一端的电路，称为外电路；电源内部的通路称为内电路。

3．电路有三种状态：通路、开路和短路。

（1）通路是连接负载的正常状态；（2）开路是R→∝或电路中某处的连接导线断线，电路中的电流I＝0，电源的开路电压等于电源电动势，电源不输出电能。

例如生产现场的电流互感器二次侧开路，开路电压很高，将对工作人员和设备造成很大威胁；（3）短路是相线与相线之间或相线与大地之间的非正常连接，短路时，外电路的电阻可视为零，电流有捷径可通，不再流过负载。

因为在电流的回路中仅有很小的电源内阻，所以这时的电流很大，此电流称为短路电流。

短路也可发生在负载端或线路的任何处。

产生短路的原因往往是由于绝缘损坏或接线不慎，因此经常检查电气设备和线路的绝缘情况是一项很重要的安全措施。

为了防止短路事故所引起的后果，通常在电路中接入熔断器或自动断路器，以便发生短路时，能迅速将故障电路自动切除。

4、电路中产生电流的条件：（1）电路中有电源供电；（2）电路必须是闭合回路；5、电路的功能：（1）传递和分配电能。

如电力系统，它是由发电机，升压变压器，输电线、降压变压器、供配电线路和各种高、低压电器组成。

（2）传递和处理信号。

电路的基本概念和定律、定理

基尔霍夫定律
基尔霍夫电流定律
总结词
基尔霍夫电流定律也称为节点电流定律，它指出在电路中，流入一个节点的电流总和等于流出该节点的电流总和。
详细描述
这意味着对于任意一个封闭的电路或节点，所有流入的电流必须等于所有流出的电流。这个定律是电路分析中的一个基本原则，适用于任何电路中的节点。
基尔霍夫电压定律
对于高频交流信号，诺顿定理可能不适用，因为电路的分布参数效应需要考虑。
THANKS
感谢观看
05
CATALOGUE
诺顿定理
诺顿定理的定义
01
诺顿定理：在任何线性无源二端网络中，对其外部任一节点，流入该节点的电流代数和等于零。
02
诺顿定理是电路分析中的重要定理之一，它与基尔霍夫电流定律（KCL）相似，但适用于更广泛的电路情况。
诺顿定理的应用
01
02
03
验证电路的正确性
通过应用诺顿定理，可以验证电路中电流的正确性，确保电路设计无误。
电路的组成
总结词
电路的组成包括电源、负载、开关、导线等部分。
详细描述
电源是电路中提供电能的设备，如电池、发电机等；负载是电路中消耗电能的设备，如灯泡、电机等；开关用于控制电路的通断；导线用于连接各元件，形成电流的通路。
电路的状态
总结词
电路的状态分为开路、短路和闭路三种。
详细描述
开路是指电路中无电流通过的状态，通常是由于开关未闭合或导线断开等原因造成的；短路是指电流不经过负载直接由电源正负极流过的状态，会导致电流过大、发热甚至烧毁电源；闭路是指电路中电流正常流通的状态，负载正常工作。
总结词
基尔霍夫电压定律也称为回路电压定律，它指出在电路中，沿着任意闭合回路的电压降总和等于零。

电路基本概念与定律

电路基本概念与定律在现代科技的飞速发展中，电路是一个至关重要的概念。

无论是家庭电器、通信设备还是计算机系统，电路都扮演着一个不可或缺的角色。

本文将介绍电路的基本概念以及一些重要的定律。

一、电路的基本概念电路是由电子元件、导线以及其他连接部件组成的。

它们通过导电材料形成一个封闭的路径，使电流可以在其中流动。

在电路中，电子元件扮演着非常重要的角色。

电子元件包括电阻、电容和电感等。

它们分别对电流、电压和电磁场产生不同的影响，从而决定了电路的性质和功能。

二、欧姆定律欧姆定律是电路中最基本、最重要的定律之一。

它表明了电压、电流和电阻之间的关系。

根据欧姆定律，电流等于电压与电阻之间的比值，即I = V/R，其中I表示电流，V表示电压，R表示电阻。

根据欧姆定律，我们可以计算电路中的电流、电压和电阻的数值，并根据需求对电路进行优化和改进。

欧姆定律为电路的设计和分析提供了重要的理论支持。

三、基尔霍夫定律基尔霍夫定律是电路分析的基础之一。

它包括基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律。

基尔霍夫第一定律（电流定律）指出在任何一个电路节点，进入节点的电流等于离开节点的电流的总和。

基尔霍夫第二定律（电压定律）指出在电路中的任何一个闭合回路中，电压的代数和等于零。

这意味着电路中的电压可以根据闭合回路的电流和电阻进行计算。

凭借基尔霍夫定律，我们可以对复杂的电路进行分析，研究电流和电压的分布情况，从而了解电路的工作原理和性能。

四、功率和能量在电路中，功率和能量也是非常重要的概念。

功率表示单位时间内电路所消耗或产生的能量（或做功）的大小。

在直流电路中，功率可以通过电压和电流的乘积来计算，即P = VI。

能量表示电路中储存的电荷的能量。

在电容器和电感器中，电能可以以电势能和磁场能的形式存在。

能量也可以通过功率和时间的积分来计算。

理解电路中的功率和能量有助于我们评估电路的效率和耗能情况，从而在实际应用中进行合理的选择和设计。

五、总结电路作为现代科技的核心，理解电路的基本概念和定律对于电子工程师和科技爱好者来说至关重要。

电路的基本概念和基本定律

1.5.1 电源有载工作
一、电压和电流
I
• 电路特征： I = E/(R0+R) U = IR = E – IR0 将上式乘以I，得 P = PE - △ P
+ E -
+
R
R0
U -
图3 电源有载工作
＜＜
< >
＞＞
二. 功率与功率平衡
UI EI I RO
2
P PE P
P: 电源输出的功率 PE : 电源产生的功率
＜＜
< >
＞＞
四. 额定值与实际值 ·额定值: 制造厂为了使电子设备能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常允许值。 ·使用时，电器的电压、电流、功率实际值不一定等于额定值。 ①电器受外界影响 (eg:电压波动)。 ②负载变化时，电流、功率通常不一定处于额定工作状态。
＜＜
< >
＞＞
例
I2
I1 I 3 I 2 I 4
I3
I1
I4
或：
I1 I 3 I 2 I 4 0
＜＜
克氏电流定律的依据：电流的连续性。
< >
＞＞
1.6.2
基尔霍夫电压定律（KVL)
对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位升等于电位降。或，电压的代数和为 0。 b 即： U 0 I1 I2
电动势的参考方向: 任选一方向为电动势的正方向。电压、电动势的单位：伏特（V）。
＜＜
< >
＞＞
电压、电动势的表示方法：
a
1.箭头 2.正负号 3.双下标
电压、电流方向间的关系：正方向相一致：

电路的基本概念和基本定律

如：实际线圈
R
R C
R
L
L
直流状态,仅消耗能量
交流低频状态,消能,储能
交流高频状态,消耗能量,储磁场能量和电场能量
{end}
1.2 电路变量及电流和电压的参考方向
1.2.1 电路变量在电路理论中涉及的变量主要有电流、电压、电位、电荷、磁通、磁通链、功率和能量。其中电流、电压、电位、能量和功率最为常用。
+
–u(–u/ R) = u2/ R
能量：可用功表示。从t0 到 t电阻消耗的能量
WR pdξ ui dξ
t t t0 t0
1.3 电路元件及其伏安特性关系 1.3.2 电容元件定义：一个二端元件，其电荷q(t)和电压u(t)之间的关系，可以用q-u平面上的一条曲线来确定，则称为电容元件。 q 对于线性电容，有 q =Cu
第1章电路的基本概念和基本定律
1.1 电路及其理论模型 1.2 电路变量及电流和电压的参考方向
1.3 电路元件及其伏安特性关系
1.4 基尔霍夫定律 1.5 电压和电位的区别
{end}
第1章电路的基本概念和基本定律
重点：
1. 电压、电流的参考方向
2. 电路元件特性（电阻、电源、受控源）电路分析的基础 3. 基尔霍夫定律
+
U
I 关联参考方向
+
U
I 非关联参考方向
1.2 电路变量及电流和电压的参考方向
功率的计算
(1) u, i 取关联参考方向 (2) u, i 取非关联参考方向
+
i
u
+
u
i
p=ui
功率的判断
p=-ui

电路基本概念和基本定律

第一章电路基本概念和基本定律知识要点·了解电路和电路模型的概念；·理解电流、电压和电功率；理解和掌握电路基本元件的特性；·掌握电位和电功率的计算；会应用基尓霍夫定律分析电路。

随着科学技术的飞速发展，现代电工电子设备种类日益繁多，规模和结构更是日新月异，但无论怎样设计和制造，几乎都是由各种基本电路组成的。

所以，学习电路的基础知识，掌握分析电路的规律与方法，是学习电工学的重要内容，也是进一步学习电机、电器和电子技术的基础。

本章的重点阐明有关电路的基本概念、基本元件特性和电路基本定律。

电路和电路模型1.1.1 电路的概念1. 电路及其组成简单地讲，电路是电流通过的路径。

实际电路通常由各种电路实体部件（如电源、电阻器、电感线圈、电容器、变压器、仪表、二极管、三极管等）组成。

每一种电路实体部件具有各自不同的电磁特性和功能，按照人们的需要，把相关电路实体部件按一定方式进行组合，就构成了一个个电路。

如果某个电路元器件数很多且电路结构较为复杂时，通常又把这些电路称为电网络。

手电筒电路、单个照明灯电路是实际应用中的较为简单的电路，而电动机电路、雷达导航设备电路、计算机电路，电视机电路是较为复杂的电路，但不管简单还是复杂，电路的基本组成部分都离不开三个基本环节：电源、负载和中间环节。

电源是向电路提供电能的装置。

它可以将其他形式的能量，如化学能、热能、机械能、原子能等转换为电能。

在电路中，电源是激励，是激发和产生电流的因素。

负载是取用电能的装置，其作用是把电能转换为其他形式的能（如：机械能、热能、光能等）。

通常在生产与生活中经常用到的电灯、电动机、电炉、扬声器等用电设备，都是电路中的负载。

中间环节在电路中起着传递电能、分配电能和控制整个电路的作用。

最简单的中间环节即开关和联接导线；一个实用电路的中间环节通常还有一些保护和检测装置。

复杂的中间环节可以是由许多电路元件组成的网络系统。

图1-1所示的手电筒照明电路中，电池作电源，灯作负载，导线和开关作为中间环节将灯和电池连接起来。

电路的基本概念与基本定律

或按下面的方法计算该电路总的吸收功率为
P 1P 216824W
根据电路的功率平衡电关路系中，元整件个发电出路的尚功需率从为外部P3吸收12的W功率为
P2 4 1 21 2 W
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1.3 电阻元件和欧姆定律
1、电阻元件
电阻元件是反映电路器件消耗电能的物理性能的一种理想的二端元件。
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第一、第二道各代表一位数字，第三道代表零的个数。例如，某色环电阻第一道为蓝色，第二道为灰色，第三道为橙色，该电阻器的电阻值为 68K 。
电阻器的额定功率是指在规定的气压、温度条件下，电阻器长期工作所允许承受的最大电功率。一般情况下，所选用的电阻器的额定功率应大于其实际消耗的最大功率，否则，电阻器可能因温度过高而烧毁。
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第一章电路的基本概念和基本定律
1.1 电路和电路模型 1.2 电路的基本物理量 1.3 电阻元件和欧姆定律 1.4 电压源和电流源 1.5 工程中的电阻、电源与电路状态 1.6 基尔霍夫定律
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第一章电路的基本概念和基本定律
1.1 电路和电路模型
1.1.1 电路电路又称网络，是各种电器设备按
若电压有的千实伏际（方k向V）与、参毫考伏方（向m一V致），、则微电伏压（为μV正）值等，。若电压的
实际方向与参考方向相反，则电压为负值。
A u
BA
B
u
(a)
(b)
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1.2电路的基本物理量
5、关联参考方向与非关联参考方向①关联参考方向
电路中电流、电压的参考方向，可以分别独立地规定，当它们一致时称为关联参考方向，简称关联方向

电路的基本概念和基本定理

对于交流电路电压、电流的真实方向随时间变化，要简单的用一个函数或用一条曲线描述电流、电压需要假设电流、电压的方向。
第一章. 电路的基本概念和基本定理
假设的电流方向就称为电流的参考方向。
电流的参考方向与电流的真实方向一致，电流取正值；电流的参考方向与电流的真实方向相反，电流取负值。利用电流值（大于零或小于零）并结合参考方向，就能够确定电流的真实方向。电压和电动势同理。在以后的电路分析中，如果没有特别声明，所涉及的电流、电压的方向，都是参考方向，电压、电流的值均为代数值。
如果将上式中的 i3 移到等号左边，则有
i1 i2 i3 0
基尔霍夫电流定律则可以叙述为：流进任一节点的电流的代数和为零。同样
流出任一节点的电流的代数和为零。
i 0
第一章. 电路的基本概念和基本定理
基尔霍夫电流定律不仅对任意一个节点来说是成立的，而且还可以推广到包围着多个节点的闭合面（广义节点）。
三. 电路中的功率电功率的定义：平均功率：在直流情况下
p ui
1 P T
T

0
1 pdt T
T
uidt
0
P UI
I
电压和电流的参考方向为关联参考方向
P UI
P 0
表示吸收功率吸收功率发出功率
P0
P 0
U R
P 0
电压和电流的参考方向为非关联方向
P
第一章. 电路的基本概念和基本定理
一．基尔霍夫电流定律（KCL）
对于电路中任意的一个节点，由于电荷是不会产生、消灭和积累的，所以任意时刻流进节点的电荷一定等于流出节点的电荷，也即：
流进节点的电流之和一定等于流出节点的电流之和。

第一章电路的基本概念和基本定律

不能充分利用设备的能力
降低设备的使用寿命甚至损坏设备
2、电源开路
A
C
I
E
U0
R
R0
B
D
特征
I=0 U=U0=E P=0
3、电源短路
IS
R1
E
U
R2
R0
特 U=0
I=IS=E/ R0
征 P = 0 PE = P = R0IS2
电流过大，将烧毁电源
R0
R1
I
E
U R2
有 I 视电路而定
源
电
路
U=0
短接
P<0，L把磁场能转换为电能，放出功率。
储存的磁场能
WL=
1 2
Li 2
L为储能元件
3、电容元件 i
uC
库仑（C）
q C= u
q 法拉（F）
（伏）V
q
若C为大于零的常数,
则称为线性电容。
电容器的电容与极板的尺寸及其间介质的介电常数有关。C
=
S d
S —极板面积(m2) d —板间距离 (m) —介电常数(F/m)
2) 传递与处理信号
发电机
升压输电线降压
变压器
变压器
电灯电动机

话筒
扬声器放
大
器
1 电源
2 中间环节
3 负载信号源
负载
其它形式的能量电能
话筒把声音（信息）电信号
连接电源和负载，传输、分配电能扬声器把电信号声音（信
电能其它形式的能量
息）
电路的组成
发电机
升压输电线降压
变压器
变压器
一定值，而其两端电压U 是任意的, 由负载电阻和 IS确定，这样的电源称为理想电流源或恒流源。

电路的基本概念与基本定律

电路的基本概念与基本定律1. 电路的基本概念1.1 电路是什么首先，我们得知道，电路就像是一条“水管”，不过这里流动的不是水，而是电。

想象一下你在家里打开水龙头，水顺着管道流动，电流也是如此。

电路里有很多“组件”，像是电池、导线、开关和灯泡，它们共同工作，就像一支乐队，齐心协力奏出动听的乐章。

电池就像是乐队的指挥，它提供电力，让电流得以流动。

而导线则像是乐器之间的连接，确保每一个音符都能完美地传递。

1.2 电流与电压接下来，我们得聊聊电流和电压。

电流就像是流水的速度，单位是安培（A），而电压则是推动电流流动的力量，单位是伏特（V）。

可以想象一下，如果水流的压力不足，那么水就流不动，这就是电压的重要性。

电压高，电流就能“畅通无阻”，低了就容易卡壳。

电流和电压是电路里的好伙伴，缺一不可。

2. 基本定律2.1 欧姆定律欧姆定律可是电路中的一颗明珠，它告诉我们电流、电压和电阻之间的关系。

简而言之，欧姆定律的公式是 V = I * R，其中 V 是电压，I 是电流，R 是电阻。

想象一下，电流就像是小溪，电阻则是溪流中的石头，石头越多，水流就越难过去。

这个公式就像一张“通行证”，帮助我们了解在不同情况下，电流是如何受到影响的。

2.2 基尔霍夫定律然后我们要提到的是基尔霍夫定律，它就像是电路的交通规则。

基尔霍夫有两个定律，第一个是电流定律，意思是进入某个节点的电流总和等于离开的电流总和。

第二个是电压定律，简单来说就是在一个闭合回路中，各个部分的电压总和要等于零。

听起来有点复杂，但其实就像是一个小镇的交通，所有的车辆都要遵循规则，才能保持畅通无阻。

3. 电路中的应用3.1 日常生活中的电路现在我们可以看看电路在我们日常生活中的应用。

想象一下，你在晚上打开灯，电路就开始工作，电流流动，灯泡发光，瞬间照亮整个房间。

这一切都是电路在背后默默付出。

还有那些高科技的设备，比如手机、电脑，它们的电路设计得非常复杂，却都遵循着上述的基本概念和定律。

电路基本基本概念和基本定律

《电工与电子技术》电路的基本概念和基本定律

电路的基本概念和基本定律

第一章 电路的基本概念和基本定律

第一章电路的基本概念和基本定律

电路的基本概念和基本定律

电路的基本概念和定律、定理

电路基本概念与定律

电路的基本概念和基本定律

电路的基本概念和基本定律

电路基本概念和基本定律

电路的基本概念与基本定律

电路的基本概念和基本定理

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电路的基本概念与基本定律

第一章电路的基本概念和基本定律

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