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
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
1电路的基本概念与基本定律-电工电子学
(b) 电流从“+”流入，故为负载；
(c) 电流从“+”流入，故为负载 ；
(d) 电流从“+”流出，故为电源。
2.功率与功率平衡
功率 设电路任意两点间的电压为 U ,流入此部分电
路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为:
P UI
W为瓦[特] KW为千瓦
功率平衡：由U＝E－R0I得 UI＝EI－R0I2
返回
物理量参考方向的表示方法
I
a
电 池
灯 泡
+ EU
_
+
R
Uab
_
b
电压
正负号 箭头 双下标
a + U_ ab b
电流：从高电位 指向低电位。
a
Uabb
I
Uab（高电位在前， + R -
低电位在后）
1.4 欧 姆 定 律
欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。
U R I
＋ I
U －
U＝RI （a）
I1 R1
c
+ U3
E1 U1
R2 I2
a
d
- - U4 +
U1＋U4＝U2＋U3
U2 E2 U1－U2－U3＋U4＝0
即 U＝0
电位降取正
b
电位升取负
上式可改写为
I1 R1
c
+ U3
R2 a
- - U4
I2
d
+
E1－E2－R1I1＋R2I2＝0 E1
U1
或 E1－E2＝R1I1－R2I2
U2 E2
U＝E1－U1＝E1－IR01
E1＝U＋R01I＝220
第一章电路的基本概念和基本定律
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
《电工电子学》知识点
第一章、电路的基本概念和基本定律一、基本概念：1、电路：电流的通路。
作用：实现电能的转传输和转换；传递和处理信号。
2、电源：供应电能的设备。
将其它形式的能量转换成电能3、负载：取用电能的设备。
将电能转换为其它形式的能量。
4、中间环节：连接电源和负载的部分。
起传输和分配电能的作用。
5、电路分析：在已知电路结构和元件参数的条件下，讨论电路的激励与响应之间的关系。
6、激励：电源或信号源的电压或电流叫激励。
7、响应：由于激励在电路各部分产生的电压和电流叫响应。
8、电路模型：由一些理想电路元件所组成的电路，称电路模型，简称电路。
9、电压和电流的方向：（1）电流的方向：1实际方向：规定正电荷定向运动的方向或负电荷定向移动的反方向为电流的实际方向。
2参考方向：在电路分析和计算时，可任意选定某一方向作为电流的方向，称为参考方向，或称为正方向。
在电流的参考方向选定后，凡实际电流（电压）的方向与参考方向相同时，为正值；凡实际电流（电压）的方向与参考方向相反时，为负值（2）电压的实际方向：规定由高电位（“+”极）端指向低电位（“-”极）端，即为电位降低的方向。
电源电动势的实际方向：规定在电源内部由低电位端指向高电位端，即电位升高的方向。
注：电路图上所标的电流、电压、电动势的方向，一般都是参考方向。
电流的参考方向通常用箭头表示；电压的参考方向除用“+”、“—”表示外，还常用双下标表示。
例：表示a 点的参考极性为“+”，b 点的参考极性为“-”。
故有：10、1V 的含义：表示当电场力把1C 的电荷从一点移动到另一点所做的功为1J 时，这两点间的电压为1V.11、电位：两点间的电压就是两点的电位差。
计算电位时，必须选定电路中某一点作为参考点，它的点位称为参考电位，通常设参考电位为零。
比参考电位高的为正，低点为负。
参考点在电路图上通常标上“接地”符号。
二、基本规律：1、Ⅰ.部分电路欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，即：式中R 为该段电路的电阻。
电工基础电路的基本概念和基本定律教案
电工基础-电路的基本概念和基本定律教案第一章：电路的基本概念1.1 电流定义：电流是电荷的流动，单位是安培（A）电流的产生：电压使电荷发生移动形成电流1.2 电压定义：电压是电场力推动电荷移动的能力，单位是伏特（V）电压的产生：电源提供电压，使电荷在电路中流动1.3 电阻定义：电阻是电路对电流阻碍作用的大小，单位是欧姆（Ω）电阻的计算：R = V/I，其中V为电压，I为电流第二章：电路的基本元件2.1 电源定义：电源是提供电压的装置常见电源：电池、发电机、电源适配器等2.2 负载定义：负载是电路中消耗电能的装置常见负载：电灯、电动机、电阻等2.3 开关定义：开关是控制电路通断的装置常见开关：手动开关、自动开关等第三章：基本电路定律3.1 欧姆定律定义：电流I与电压V成正比，与电阻R成反比，公式为I = V/R 应用：计算电路中的电流、电压和电阻3.2 基尔霍夫电压定律（KVL）定义：电路中任意闭合回路电压的代数和等于零应用：分析电路中的电压关系，解决电压问题3.3 基尔霍夫电流定律（KCL）定义：电路中任意节点流入电流的代数和等于流出电流的代数和应用：分析电路中的电流关系，解决电流问题第四章：简单电路分析4.1 串联电路定义：电路中元件依次连接，电流相同，电压分配特点：电流相同，电压分配应用：计算串联电路中的电流、电压和电阻4.2 并联电路定义：电路中元件并行连接，电压相同，电流分配特点：电压相同，电流分配应用：计算并联电路中的电流、电压和电阻第五章：电路测量与实验5.1 测量工具电流表：测量电路中的电流电压表：测量电路中的电压电阻表：测量电路中的电阻5.2 实验步骤与方法实验设计：确定实验目的、电路连接方式等实验操作：按照实验步骤进行测量和数据记录实验分析：根据测量数据进行分析，得出结论第六章：电路的进阶概念6.1 交流电与直流电定义：交流电是电压和电流方向周期性变化的电，直流电是电压和电流方向不变的电特点：交流电有频率和相位，直流电稳定6.2 频率与周期定义：频率是单位时间内交流电变化的次数，周期是一次完整变化所需的时间关系：f = 1/T，其中f为频率，T为周期6.3 相位差定义：交流电中两个电压或电流波形的相对时间差应用：分析电路中波形的相位关系第七章：电路图的绘制7.1 电路图符号电源符号：电池、发电机等负载符号：电灯、电动机、电阻等开关符号：手动开关、自动开关等7.2 电路图绘制规则清晰：符号清晰，连线准确简洁：简化电路，删除多余部分一致：符号一致，电压方向一致7.3 电路图的解读与绘制解读：分析电路元件和连接方式，理解电路功能绘制：根据电路元件和连接方式，绘制电路图第八章：电路仿真软件的使用8.1 电路仿真软件概述定义：电路仿真软件是一种用于电路分析和设计的工具作用：模拟电路运行，验证电路设计，分析电路性能8.2 常见的电路仿真软件Multisim：功能强大，操作简单，广泛应用于电路设计和实验教学Proteus：界面友好，兼容性好，支持多种硬件描述语言LabVIEW：基于图形化编程语言，适用于复杂电路系统的研究和开发8.3 电路仿真软件的使用方法打开软件，创建新项目绘制电路图，添加元件设置参数，运行仿真分析结果，优化电路设计第九章：磁路与电磁感应9.1 磁路定义：磁力线在电路中的路径磁阻：磁路对磁力线的阻碍作用磁通量：磁场穿过磁路的面积与磁场强度之积9.2 电磁感应定义：磁通量变化时，产生感应电动势法拉第电磁感应定律：ε= -dΦ/dt，其中ε为感应电动势，Φ为磁通量，t为时间楞次定律：感应电流的方向是阻碍磁通量变化的方向第十章：电机的工作原理与控制10.1 直流电机工作原理：电流通过电枢产生磁场，与磁极相互作用产生转矩控制方式：电压控制、电流控制、转速控制等10.2 交流电机工作原理：电流通过线圈产生磁场，与磁极相互作用产生转矩控制方式：电压控制、频率控制、转速控制等10.3 电机控制系统定义：通过控制电机的工作原理和运行参数，实现对电机的控制应用：电动汽车、工业、风力发电等第十一章：电力电子技术11.1 电力电子器件定义：用于电力转换和控制的电子器件常见器件：二极管、晶体管、晶闸管、GTO、IGBT等11.2 电力电子电路定义：利用电力电子器件实现电能转换和控制的电路应用：变频调速、整流、逆变、斩波等11.3 电力电子技术的应用定义：电力电子技术在电力系统和电气设备中的应用应用领域：电源、电机控制、电力系统、可再生能源等第十二章：电气设备12.1 概述定义：用于发电、输电、变电、配电和用电的设备分类：发电设备、输电设备、变电设备、配电设备、用电设备12.2 发电设备定义：将机械能、热能等转化为电能的设备常见设备：汽轮机、水轮机、风力发电机、太阳能光伏板等12.3 输电设备定义：将电能从发电站输送到用户的设备常见设备：输电线路、变压器、断路器等第十三章：电力系统分析13.1 电力系统的基本组成部分定义：电力系统由发电、输电、变电、配电和用电五个部分组成作用：实现电能的生产、传输、分配和消费13.2 电力系统的稳定性分析定义：分析电力系统在受到扰动时的稳定运行能力稳定性指标：暂态稳定性、静态稳定性、暂态过程中的电压稳定性等13.3 电力系统的经济性分析定义：分析电力系统的运行成本和效率经济性指标：发电成本、输电损耗、用电成本等第十四章：电力系统的保护与控制14.1 电力系统的保护定义：对电力系统进行故障检测和隔离，保护设备和人员安全保护装置：继电保护、差动保护、距离保护等14.2 电力系统的控制定义：对电力系统的运行参数进行调节和控制，保证系统稳定运行控制方法：开关控制、调节控制、最优控制等14.3 电力系统自动化定义：利用计算机技术和自动化装置实现电力系统的运行控制和管理应用：发电控制、输电控制、变电控制、配电控制等第十五章：可再生能源与电力系统15.1 可再生能源概述定义：指在自然界中不断补充的能源，如太阳能、风能、水能等优点：清洁、可再生、减少化石能源依赖等15.2 可再生能源并网技术定义：将可再生能源发电装置接入电力系统，实现电能的互补和利用技术难点：波动性、不稳定、电能质量等15.3 电力系统的可持续发展定义：在满足人类需求的保证电力系统的长期稳定和发展措施：发展可再生能源、提高能源利用效率、减少环境污染等重点和难点解析本文主要介绍了电工基础-电路的基本概念和基本定律，包括电路的基本概念、基本元件、基本电路定律、简单电路分析、电路测量与实验、电路的进阶概念、电路图的绘制、电路仿真软件的使用、磁路与电磁感应、电机的工作原理与控制、电力电子技术、电气设备、电力系统分析、保护与控制以及可再生能源与电力系统等方面的知识。
第1章 电路的基本概念与基本定律
1第1章电路的基本概念与基本定律1.11.1电路和电路模型电路和电路模型1.21.2电路中的基本物理量电路中的基本物理量 1.3 1.3 电阻电阻电阻、、电感电感、、电容元件 1.4 1.4 电压源和电流源电压源和电流源 1.5 1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律2实际电路是实际电路是为实现某种应用目的由若干电器设备或器件按一定方式用导线连接而成的电流通路成的电流通路。
实现电能的传输和转换 电力电路或强电电路实现信号的传递和处理 电子电路或弱电电路1.1 电路和电路模型一、电路的定义3负载电源电源（（或信号源或信号源）：）：）：提供电能提供电能提供电能（（或信号源或信号源））的部分的部分。
负载负载：：吸收或转换电能的部分吸收或转换电能的部分。
中间环节中间环节：：连接和控制它们的部分连接和控制它们的部分。
电路的组成中间环节4电路在工作时电路在工作时，，对电源来说对电源来说，，通常处于下列三种方式之一种方式之一：：负载负载、、空载和短路。
负载与电源接通负载与电源接通，，负载中有电流通过有电流通过，，负载电流的大小与负载电阻有关与负载电阻有关。
负载都是并联负载都是并联。
因此当负，负载电阻减小负载电阻减小，，负，即功率增大即功率增大。
一般所说的负载的大小一般所说的负载的大小，，指的是负载电流或功率的大小的是负载电流或功率的大小，，而不是指负载电阻的大小不是指负载电阻的大小。
负载工作方式：5空载开路这时电源两端的外电阻等于零，电源输出的电流仅由电源内阻限制限制，，此电流称为短路电流此电流称为短路电流。
6为了保证电器设备和器件为了保证电器设备和器件（（包括电线包括电线、、电缆电缆））可以安全、可靠和经济地工作可靠和经济地工作，，每种电器设备每种电器设备、、器件在设计时都对其规定了工作时允许的最大电流对其规定了工作时允许的最大电流、、最高电压和最大功率等参数值等参数值，，这些数值统称为额定值这些数值统称为额定值。
电路分析-第1章 电路的基本概念和基本定律
Uad=φa—φd=10—(—3)=13V
Ubd=Uba+Uad=—2+13=11V
以上用两种思路计算所得结果完全相同，由此可 (1) 两点之间的电压等于这两点之间路径上的
(2) 测Uab和Ubd的电压表应按图(b)所示跨接在 待测电压的两端，其极性已标注在图上。
§1－3 电功率与电能
一 、电功率 1. 定义 图中表示电路中的一部分 a 、 b 段，图中采 用了关联参考方向，设在 dt 时间内，由 a 点转移 到b点的正电荷量为dq，ab间的电压为u，在转移 过程中dq失去的能量为 d udq 因此，ab段电路所消耗的功率为
(a)开路状态；
(b)短路状态
§1－5电压源和电流源
例1.5 某电压源的开路电压 为30V，当外接电阻R后， 其端电压为25V，此时流经 的电流为5A，求R及电压源 内阻RS。 解： 用实际电压源模型表征该 电压源，可得电路如图所示。 即： 设电流及电压的参考方向如图 中所示，根据欧姆定律可得：
＋ 30 V － RS R I ＋ U －
U＝U －R I S S
(a)
(b)
内阻
电阻Rs表示实际 电源的能量损耗
§1－5电压源和电流源
电路的两种特殊状态 开路状态。如图(a)所示。此时不接负载，电 流为零，端电压等于开路电压。可用开路电压 和内阻两个参数来表征。
＋ US － RS － U＝UOC ＋ ＋ US － RS ISC ＝ UOC RS
§1－5电压源和电流源
U R I
根据
S S
U R I
25 5 5
U U R I
30 25 1 5
U S U 可得：R S I
§1－5电压源和电流源
电路的基本概念与基本定律
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
第1章 电路的基本概念与定律
第1章 电路的基本概念与定律
注意 若选定的参考方向与电流的实际方向一致，则电流 为正值，即I>0 ； 若选定的参考方向与电流的实际方向相反，则电流 为负值，即I<0 。
电流的实际方向 电流的实际方向
I a
I
R
b
a
R
b
电流的参考方向 I>0
电流的参考方向 I<0
第1章 电路的基本概念与定律
二、电压和电动势及其参考方向 电压 电场力把单位正电荷从电场中的一点移到另一点所作的功， 叫做这两点间的电压。
C
q u
式中q的单位为库仑，u的单位为伏特，C的单位为法拉，简称 法，用字母F表示。由于法拉的单位太大，通常采用微法(μF)或 皮法(pF)表示。
1F 1 0 F 1 0
6 12
pF
当电容电压和电流为关联参考方向时，由电流的定义
i dq dt C du dt
在任一时刻，电路中电容的电流与其端电压的变化率成正比。 对于恒定电压，电容中的电流为零。所以电容对直流电而言相当于 开路。
响应
由激励产生的结果（如某个元件上的电流和电压等） 称之为响应。 激励和响应的关系就是作用和结果的关系。
电路分析就是在已知激励、电路结构和参数（电路模型） 的情况下，根据电路的基本定律对由理想元件组成的电路模型 进行分析，求出各元件上的电压、电流及功率等物理量，预测 实际电路的特性，以便设计更优化的电路。
N
第1章 电路的基本概念与定律
如果忽略导线电阻中消耗能量等次要因素，就可以用电感 元件作为实际线圈的模型。如下图所示。 i
+
u L e
将单位电流所能产生的磁链定义为电感元件的自感系数。电 感元件的自感系数简称电感，用字母L 来表示，即
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。
电工技术--第一章电路的基本概念与基本定律
第一章电路的基本概念与基本定律知识要点一、内容提要直流电路的基本概念和基本定理是分析和计算电路的基础和基本方法。
这些基础和方法虽然在直流电路中提出，但原则上也适用于正弦交流电路及其它各种线性电路。
并且，这些方法也是以后分析电子线路的基础。
本章重点讲述电路中几个基本物理量、参考方向、电路的工作状态及基本定律。
二、基本要求1.了解电路模型及理想电路元件的意义；2.能正确应用电路的基本定侓；3.正确理解电压、电流正方向的意义；4.了解电路的有载工作、开路与短路状态，并能理解电功率和额定值的意义；5.熟练掌握分析与计算简单直流电路和电路中各点电位的方法。
三、学习指导本章重点讲述了三个问题：电压、电流和参考方向。
同时，对克希荷夫定律和电路中电位的概念及计算进行了详细的分析推导和计算。
虽然这些问题都比较简单，但由于它们贯穿电工学课程始终，所以读者应通过较多的例题和习题逐步建立并加深这些概念，使之达到概念清晰，运用自如灵活，能解决实际问题的目的。
1.1 电路的组成及作用在学习本课程中，首先应掌握电路的两大作用（即强电电路电的传输、分配和转换；弱电电路中是否准确地传递和处理信息），及其三大组成部分（即电源、中间环节、负载）。
要特别注意信号源与一般电源的概念与区别：信号源输出的电压与电流的变化规律取决于所加的信息；电源输出的功率和电流决定于负载的大小。
1.2 电路模型由理想电路元件组成的电路；其中理想电路元件包括电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。
电源的电压或电流称为激励；激励在各部分产生的电压和电流称为响应。
1.3 电路的几个基本物理量若要正确地分析电路，必须先弄清楚电路中的几个基本物理量。
因为电流、电压和电动势这些物理量已在物理课中讲过，但是本章主要讨论它们的参考方向（正方向）和参考极性。
在本章学习的过程中应注意两点：第一，在分析任何一个电路中列关系式时，必须首先在电路图上标明电压、电动势和电流的参考方向和参考极性；第二，考虑电压和电流本身给定的正负，即要注意两套正负符号。
电工第一章
+
Φ
ψ
O i
1.3.2 电感元件 用导线绕制的线圈， ·电感线圈 — 用导线绕制的线圈，通 时可产生磁场，磁通为Φ； 过电流 i 时可产生磁场，磁通为 ；
i
常用单位： 常用单位： mH = 10-3 H, µH =10-6 H • 电感中电流、电压的关系： 电感中电流、电压的关系： u、i 取ARD，且u与e的RD一致时 ， 与 的 一致时
1.2.1 电流 i （电流强度） 电流强度） 定义：单位时间内通过导体横截面的电荷量。 ① 定义：单位时间内通过导体横截面的电荷量。 dq 定义式： 定义式： i ( t ) = dt i 的大小和方向均不随时间变化 — 直流电（DC） 大小和方向均不随时间变化 直流电（ ） i 的大小和方向按正弦规律变化 — 交流电（AC） 的大小和方向按正弦规律 正弦规律变化 交流电（ ） 单位：安培A 库仑 库仑/秒 ② 单位：安培 (库仑 秒) — 简称安
p 恒大于 ，故电阻 为耗能元件。 恒大于0， 电阻R为耗能元件。 ·电气设备的额定值与实际值 ① 额定值：使电气设备能正常运行而规定的允许值。 额定值：使电气设备能正常运行而规定的允许值。 额定电压U 额定电流I 额定功率P 如：额定电压 N、额定电流 N、额定功率 N=UNIN等。 实际值：电气设备实际工作条件下的值。 ② 实际值：电气设备实际工作条件下的值。 电压U、电流I、功率P等 如：电压 、电流 、功率 等。 实际值不一定等于 额定值。 额定工作状态。 额定值。实际值等于额定值 — 称额定工作状态。
（1-11）
u Φ _ e
电感线圈可储存磁场能。 电感线圈可储存磁场能。 可储存磁场能 N 匝线圈的磁通链 = NΦ。 匝线圈的磁通链 磁通链Ψ 。
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。
《电路基本概念》PPT课件
第1章 电路的基本概念和基本定律
i 参考方向
i
参考方向
实际方向
(a)
实际方向
(b)
a
b
a
b
iab
iba
(c)
(d)
图1.2 电流的参考方向
第1章 电路的基本概念和基本定律
1.2.2 电压及其参考方向
电路中A、 B两点间的电压是单位正电荷在电场力的作 用下由A点移动到B点所减少的电能, 即
uAB lqi m 0 WqABddW AqB
第1章 电路的基本概念和基本定律
第1章 电路的基本概念和基本定律
1.1 电路和电路模型 1.2 电流电压及其参考方向 1.3 电功率和电能 1.4 电阻元件和欧姆定律 1.5 电容和电感元件 1.6 基尔霍夫定律
第1章 电路的基本概念和基本定律
开关
干 电 池
(a)
小灯泡
S
Ri
＋
R
Us
－
(b)
图1.1 电路的组成
p uiiLdi dt
1.6
第1章 电路的基本概念和基本定律
基尔霍夫定律是集中参数电路的基本定律, 它包括电流定 律和电压定律。为了便于讨论, 先介绍几个名词。
（1）支路: 电路中流过同一电流的一个分支称为一条支 路。
（2）节点: 三条或三条以上支路的联接点称为节点。 (3) 回路: 由若干支路组成的闭合路径,其中每个节点只
A
BA
B
＋u －
u
(a)
(b)
图1.3 电压的参考方向
第1章 电路的基本概念和基本定律
元件的电压参考方向与电流参考方向是一致的, 称为关联参
考方向。
i
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尔霍夫定律是电工技术和电子技术的基础。
§1-1 电路中的物理现象和电路模型一、实际电路电路：由电气器件或设备，按一定方式连接起来，完成能量的传输、转换或信息的处理、传递。
组成：电源、负载和中间环节。
日光灯实际电路二、理想电路元件、电路模型实际电路的分析方法：用仪器仪表对实际电路进行测量，把实际电路抽象为电路模型，用电路理论进行分析、计算。
1、理想电路元件实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或旗舰所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器等，它们的电磁性质是很复杂的。
例如：一个白炽灯在有电流通过时，如下图所示：为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看成理想电路元件。
2、电路模型将实际电路中的元件用理想电路元件表示、连接，称为实际电路的电路模型。
如下图所示：U S三、电路的分类1、分布参数电路电路本身的几何尺寸相对于工作波长不可忽略的电路。
2、集中参数电路如果电路本身的几何尺寸l相对于电路的工作频率所对应的波长λ小的多，则在分析电路时可以忽略元件和电路本身几何尺寸。
例如：工作频率为50Hz，波长λ=6000km，所以在工频情况下，多数电路满足l<<λ，可以认为是集中参数电路。
集中参数电路分为：线性电路（元件参数为常数）★非线性电路（元件参数不为常数）§1-2电路中的基本物理量一、电流及电流的参考方向1、电流：带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动形成的电流。
dtdqi =（单位时间内通过某一截面的电荷量） 电流的单位：A （安培）、kA （千安）、mA(毫安）、μA （微安）A 10A 1 , A 10mA 1 , A 10kA 1-633===-μ2、电流的参考方向电流的实际方向：正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向（客观存在） 电流的参考方向：任意假定。
实际方向（2A ）（参考方向与实际方向相同）A)2( 0=>i i 实际方向（2A ）（参考方向与实际方向相反）A)2( 0-=<i i二、电压、电位及电压的参考方向1、电位（物理中的电势）电场力把单位正电荷从一点移到参考点所做的功。
电工电子第1章
2
3
t/ms
1.2.4 电压源
1、理想电压源 、
e + – + E –
图形符号
i + E – + u – 外 电 路 E i u
O
理想电压源的伏安特性
+
+ R0 U
2、实际电压源模型 、
R0 u e – 或
+ E –
–
I RO
U E IR0 U I O
+
U
+ –
RL
E
–
U = E − IRo
伏安特性
b
E2
c
Va = − E1 = −5V, Vb = 0V, Vc = E 2 = 8V U ab = Va − Vb = (−5 − 0)V = −5V U bc = Vb − Vc = (0 − 8)V = −8V
电位计算补充例题
结论：从上述计算结果可以看到， 结论：从上述计算结果可以看到，电位与参考点的 选取有关，参考点不同，各点电位不同； 选取有关，参考点不同，各点电位不同；而电压与 参考点的选取无关，参考点不同， 参考点的选取无关，参考点不同，两点之间的电压 不变，但电压的参考方向不同，则符号不同。 不变，但电压的参考方向不同，则符号不同。
15
u(t ) / V
1 0.5 1.5 2 2.5 3 t/ms
(b)
u(t )
–
R
C
1 0 –15 0.5 1.5
2 2.5
3 t/ms
(a)
i C (t ) / m A
u (t ) iR (t ) = R
du ( t ) iC ( t ) = C dt
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i
ue L
Ψ=Li L=Ψ／i
L单位是亨利(H)
L为常数则称为线性电感； L不是常数称为非线性电感。
返回
2. 自感电动势
eL=
dΨ dt =
di L
dt
3. 电压与电流的关系
di uL =－eL = L dt
* 若i = I ，uL=0 电感对直流相当于短路
返回
4. 能 量
>0 则 P > 0 吸收能量
第一章 电路的基本概念和基本定律
第一节 电路和电路模型 第二节 电路的基本物理量及其参考方向 第三节 无源理想元件 第四节 电源 第五节 基尔霍夫定律 第六节 电路的工作状态及电气设备的
额定值 第七节 电路中的电位及其计算
习 题 目录
第一节 电路和电路模型
电路 电路模型
返回
什么是电路呢？例如电子诱饵
1. 定义： 在电场的作用下，电荷有规则的定向 移动形成电流，我们把单位时间内通 过导体横截面积的电荷量定义为电流
强度。 i = dq/dt
大小和方向都随时间改变的叫交流
用i 表示，
大小和方向都不随时间改变的叫直流 用I 表示。
返回
2. 单位：
1安培（A）=1000毫安(mA) 1毫安(mA)=1000微安(μA)
O
I
返回
2. 实际电压源
I
U = US － I R0
I
U
伏安特性:
US
U
U
R0
US
I R0
O
I
当R0 << R时，R0≈0, U= US
返回
二、电流源
1. 理想电流源(恒流源)
特点: (1) 输出电流恒定I= IS，
I
与端电压无关；
(2) 输出端电压取决于外
IS
电路；
U
(3) 内阻 R0=∞。
伏安特性: I
判断哪些元件是电源，哪些是负载；（3）计
算各元件功率。
P1=－1电40流V×、4电A＝压－同5相60—W—
4
5 P2＝－90V×6A＝－540W负载
1
3
UI
P4＝80电V×流4、A＝电3压20反W相 —— PP53＝ ＝2＝3(6500元 元6V00W件 件×+6135A、 、4＝024－、1—8350—2W—0－电—1源负8电0载)源W
* 一般不希望中间环节产生能量或 信号的转换
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3. 作用：（1）实现能量的传输、分配和转换。 （2）实现信号的传递与处理。 （3）信息的存储。
二、电路模型
1. 定义：电路模型就是将实际电路中的各种 元件按其主要物理性质分别用一些 理想电路元件来表示所构成的电路 图。
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2. 常见的理想电路元件
满足晶体管电流分配关系
IE
IA
A
IAB
IB
B
IA ＋ IB ＋IC＝ 0
IC
IB
ICA
CC
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例1、标出图中未知电流大小。
5A
3A
·
·
6A 3Ω 1A 4Ω 2A
·
－8A
返回
二、基尔霍夫电压定律(KVL)
在任一瞬间，沿任一闭合回路绕行一周， 各部分电压降的代数和等于零，即
∑U＝０ 与绕向一致的电压取正，反之取负。
当i =0时， WC 仍可能存在。
返回
例1、一电容器C = 0.2F，从t = 0开始通入5A恒 定电流，求t =10s时，电容器电压及其储能是多 少?设电容器电压uC(0) = 0。
∫ 解: uC(t)＝uC(0) +
1 C
t
i dξ
0
∫1 t
5t
= 0+ 0.2
0 5dξ=
0.2 ξ
=25t
0
20W
（发出）
PR1
I 2R1
22
1W
4W
(吸收）
PR 2
I
2R2
22
4W
16W
(吸收）
返回
例2、图中五个元件代表电源或负载。参考方向如
图所示。已知：I1=－4A、I2=6A、U1=140V、 U2=－90V、U3=60V、U4=－80V、U5=30V。 （1）试标出各电流和电压的实际方向；（2）
返回
三、电容元件 1. 电 容i
u
C
q = Cu q (库)
C（法F） = u (伏)
1F = 106μF 1μF = 106pF C为常数---线性电容 C不是常数---非线性电容
返回
2. 电压与电流关系
i=
dq dt
=
C
duC dt
若 uC＝UC 则 i＝0
*常电用容电元容件对直流相当于开路
3. 能 量
>0 则P>0 吸收功率
P = uC i = C uC
duC dt
电容充电
<0
则P<0 发出功率 电容放电
返回
电容是一种储能元件，不消耗电能。
电WC路=∫中0t能P量dt转换=过12程C uC2
电阻 耗能元件 能量不电能突变，∴电容两端的电压不能突变。
电感
*
源
WC与U
2成正电比容 ，与储i无能元关件，
(3)各元件的功率 Ps=－ USI=－24V×3A=－72W(电源产生的功率)
P=UI=22.5V×3A=67.5W(负载消耗的功率)
△P=I2US =32×0.5W=4.5W(电源内阻消耗的功率)
返回
第三节 无源理想元件
电阻元件 电感元件 电容元件
返回
一、电阻元件
i
u
1.电压与电流关系
u=iR
○
·
·
A
·
3V
R水
B
○
·
返回
一、电 路
1.定义: 电路是由某些电气元件按一定方 式连接起来的总体，它提供了电 流流通的路径。
2.组成: 电路主要由电源、负载和中间环 节三部分组成。
返回
例如：手电筒电路
电源：
中间环节
电 源
其它形式的能量
（信号 ）
电能
（电信号）
负载：
负载 电能（电信号）
其它形式的 能量（信号 ）
能有量。p = － u i
U
正电荷从电路元件的电压“－”极移到电压 “+” 极,外场力对电荷作功，元件释放能量。
电路中，能量满足守恒定律,电源产生的能量
等于负载消耗的能量。
返回
* 若求出的P > 0，说明元件在吸收功率，一定
是负载； 求出的P < 0，说明元件在发出功率，一定是 电源。
例1、在图示电路中, Uab = 5V ，I＝2A， 求: (1) 各个元件的功率; (2) 这段电路上的总功率。
当t =10s时， uC(10)＝250V
WC＝
1 2
CuC2(10)=
1 2
×0.2×2502J＝6250J
返回
第四节 电 源
电压源 电流源 受控源
返回
一、电压源
1. 理想电压源(恒压源)
I
特点: (1)输出电压恒定U= US； (2)输出电流取决于外
电路；
US
U
(3)内阻 R0=0。
伏安特性： U US
二、电压及其参考方向
1.定义： 电场力把单位正电荷从a点移到b点所 作的功定义为a、b两点间的电压。
u=dw/dq 交流电压用u表示,直流电压用U表示。
2. 单位 : 1千伏(kV)=1000伏(V)
返回
1伏(V)＝1000毫伏(mV) 1毫伏(mV)＝1000微伏(μV)
3.实际方向： 高电位指向低电位。
返回
I1 ＋ －US1
R1 U1
a
I2
＋
US2 －
U2 R2
U1－US1＋US2－U2 = 0 I1 R1－US1＋US2－I2 R2＝0
US1 － US2 ＝ I1 R1 －I2 R2
规定
与绕行方向一致 的电压取正，反之 取负。
在电路中任意 回路绕行方向上电 动势的代数和等于 电阻上电压降的代 数和
R
满足欧姆定律
R=u / i
若R为常数则称为线性电阻；
若R随u、i的变化而变化称为非
线性电阻。
只有线性电阻才满足欧姆定律。
2.功率
返回
p=ui= i 2 R=u 2/R * P总是大于0 即 P≥ 0 电阻是耗能元件。
(一般电阻上电压与电流取关联参考方向。) 常用电阻
返回
二、电感元件
1.电感
iφ
返回
a ○
I
Uab = 5V ，I＝2A，下列哪些答
案是正确的？
R1 1Ω
○ + A. E1的电流与电压参考方向相关联
E1 － 5V B. E2的电流与电压参考方向相关联
○R2 4Ω －
C. E1、E2起电源作用
10V
E2 ○
+ b
D. R1起负载作用、R2起电源作用 E. 这段电路ab起负载作用
3. 实际方向： 规定正电荷运动的方向。
4. 参考方向 ：在分析和计算电路时往往任意选
定某一方向作为电流的正方向，也称参考方 向。
5.电流参考方向的表示方法:
a
b
a
b
I
Iab
返回
* 参考方向与实际方向的关系 在规定的参考方向下，若计算结果： I > 0 参考方向与实际方向一致， I < 0 参考方向与实际方向相反。
电阻
电感
电容