大学电路第一章

实际方向

A
B

实际方向
A
B
问题 对于复杂电路或电路中的电流随时间变
化时，电流的实际方向往往很难事先判断。
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参考方向
任意假定一个正电荷运动的方 向即为电流的参考方向。
i 参考方向
表明 电流(代数量)
A
B
大小
方向(正负） 电流的参考方向与实际方向的关系：
i 参考方向
i 参考方向
A
实际方向 B A
2. 电路吸收或发出功率的判断
u, i 取关联参考方向
+
P=ui 表示元件吸收的功率
u P>0 吸收正功率 (实际吸收)
i
- P<0 吸收负功率 (实际发出)
-
u, i 取非关联参考方向
P = ui 表示元件发出的功率
u P>0 发出正功率 (实际发出)
i
+
P<0 发出负功率 (实际吸收)
选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将 改变，但任意两点间电压保持不变。
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问题 复杂电路或交变电路中，两点间电压的实
际方向往往不易判别，给实际电路问题的 分析计算带来困难。
电压(降)的参考方向
参考方向
+
U
–
假设高电位指向低电 位的方向。
参考方向
+
U
–
+ 实际方向 – – 实际方向 +
U >0
U <0
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电压参考方向的三种表示方式： (1) 用箭头表示：
U
(2)用正负极性表示
+U
(3)用双下标表示
A
UAB
B
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3.关联参考方向
元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为 关联参考方向。反之，称为非关联参考方向。
i
i
+
u
关联参考方向
--
u
+
非关联参考方向
对称三相电路采用转换成单相电路来分析 7、非正弦周期电流电路（13章）
计算最大值和有效值
考试成绩评定：平时30%，考试70%
2、电路理论的应用
简单的照明电路
10BASE-T wall plate
开关 灯泡
电 池
导线 家用电器电源插头，有两脚和三脚之分。
两脚的，主要用在塑料外壳的小功率电器上，如粉碎机、塑壳 小电扇、彩电、碟机、吸尘器等，电器本身就比较安全，不会 产生漏电伤人事故。
点的电位和电压Uab、U bc;
c ②若以c点为参考点，再求以上
解 (1) b 0
a

Wab q

8 4

2
V
各值。
U ab a b 2 0 2 V
U bc b c 0 (3) 3 V
c
Wcb q

Wbc q

12 4

3 V
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例
i
＋
电压电流参考方向如图中所标， 问：对A、B两部分电路电压电
A u B 流参考方向关联否？
－注意Biblioteka 答：A电压、电流参考方向非关联； B电压、电流参考方向关联。
① 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向 ② 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注
(包括方向和符号)，在计算过程中不得任意改变
输入（激励）
输出（响应）
直流 交流
相量法
电路中只 有电阻
电路中加上电容或电感
采用欧姆定律、 基尔霍夫定律
采用 三要 素法
学习要求：
掌握电路的基本理论知识、电路的基本分析 方法和初步的实验技能。
1、熟悉掌握基本的概念和定律:（1章） 欧姆定律、基尔霍夫定律(KVL、KCL）
2、电路的分析方法（2-5章） 主要为回路法和节点法。在列方程前利用等效
②同一实际电路部件在不同的应用条件下，其电路 模型可以有不同的形式。
例 电感线圈的电路模型
直流
交流
电流 变化
高频 交流
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• 利用电路模型研究问题的特点
1、电路模型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。
2、电路模型主要针对由理想电路元件构成的集总参数电路 ，集总参数电路中的元件上所发生的电磁过程都集中在元 件内部进行，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。因此电磁现象可以用数学方式来
通路称为电路。
电
电流
直流 交流
直流电：是指方 向不随时间发生 改变的电流，但 电流大小可能不 固定。又称恒定 电流。
路
通路
交流电：一般指大小和方 向随时间作周期性变化的 电压或电流。它的最基本 的形式是正弦电流。我国 交流电供电的标准频率规
定为50赫兹。
电路分析?
在电路给定、参数已知的条件下，通过求解电 路中的电压、电流而了解电网络具有的特性。
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+ U1 － + U6 － 解:采用关联参考方向计算
1
6
I1 + 2 U2
－ U4 4
－+ + U3 － I2
3
+
P1 U1I1 1 (2) 2W（实际发出）
U5 5 P2 U 2I1 (3) 2 6W（实际发出）
－
P3 U 3I1 8 2 16W（实际吸收）
理想电流源 输出电流恒
定，两端电压 由它和负载共 同决定。
理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似 ，其电特性单一、精确，可定量分析和计算。
注意
①5种基本理想电路元件有三个特征： （a）只有两个端子； （b）可以用电压或电流按数学方式描述； （c）不能被分解为其他元件。
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注意
①具有相同的主要电磁性能的实际电路部件， 在 一定条件下可用同一电路模型表示；
大多数家用电器，为了安全，都将外壳接地线，所以电源必须 有相线、零线和地线三根线，如洗衣机、空调、微波炉等，以 确保使用者的安全。
模 拟 电 路
区别：①处理信号不同：
模拟电路中的晶体管是工作 在放大区；
数字电路中的晶体管是工作 在饱和区和截止区。
②研究对象不同：
模拟电路是研究电路输入与 输出的电压、电流的关系； 数字电路的研究对象是电路 的输入与输出之间的逻辑关 系。
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?
+ U1 － + U6 －
例
1
I1
－
+
6 +
2 U2
U4 4
U5 5 －
－+ + U3 － I2
I3
3
求图示电路中各 方框所代表的元件吸 收或产生的功率。
已知： U1=1V, U2= -3V，U3=8V, U4= -4V, U5=7V, U6= -3V，I1=2A, I2=1A,，I3= -1A
变换和定理（戴维南、诺顿、叠加定理等）把复 杂电路简化。 3、简单动态电路的时域分析方法（6-7章）
电路中加入动态元件（电感、电容），采用三要 素法进行分析。
4、正弦稳态电路分析（8-9章） 输入信号为正弦激励，分析方法采用相量法
（是相量不是向量）。 5、含有耦合电感的电路和频率响应（10-11章） 6、 三相电路的分析和计算（12章）
实际方向 B
i>0
i<0
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电流参考方向的两种表示：
用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。
i 参考方向
A
B
用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指向B。
iAB
A
B
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2.电压的参考方向
电位 电压U
单位正电荷q 从电路中一点移至参考
点（＝0）时电场力做功的大小。
注意
对一完整的电路，满足：发出的功率＝吸收的功率
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思考 回答
• 在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？
▪ 电路分析中引入参考方向的目的是为分析和计算 电路提供方便和依据。
• 应用参考方向时，“正、负”及“相同、相反”这几对名 词的不同之处？
应用参考方向时，“正、负” 指在参考方向下，电压 电流数值前面的正、负号，若参考方向下某电流为“－2A”， 说明其实际方向与参考方向相反，参考方向下某电压为“＋ 20V”，说明其实际方向与参考方向一致； “相同”是指电压、 电流参考方向关联，“相反”指的是电压、电流参考方向非 关联。
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重点： 1. 电压、电流的参考方向 2. 电阻元件和电源元件的特性 3. 基尔霍夫定律
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作业： 1、5（b）、8（c）、10（a）、17
1.1 电路和电路模型
1.实际电路 由电工设备和电气器件按预期
目的连接构成的电流的通路。
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1、电路的组成及其功能
• 电路的组成
电源
火线 零 线
精确地分析和计算。
3、电路分析基本理论中运用电路模型，其主要任务就是 在寻求实际电路共有的一般规律、探讨各种实际电路共同 遵守的基本规律时带来方便。
1.2 电流和电压的参考方向
电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁 链、能量、电功率等。在线性电路分析中主要关心 的物理量是电流、电压和功率。
1.电流的参考方向
序言 1、课程的定位
前提知识：
电磁学
数学基础
重要性：
高C 高数、英语 电路
模电
数电
其它专业课
因此该课程是高等学校电子与电气信息类 专业的重要的基础课，是所有强电专业和弱电 专业的必修课。它具有承前启后的重要作用。
主要内容?
主要分析电路中的电磁现象，研究 电路的基本规律及电路的分析方法。
什么是电路？ 由实际元器件构成的电流的
电路模型
电路模型
反映实际电路部件的主要电磁
性质的理想电路元件及其组合。
理想电路元件
有某种确定的电磁性能的理想 元件。
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• 理想电路元件
？
+
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
..
连接导线和其余 设备为中间环节
负载
电路通常由电源、负载和中间环节三部分组成。
• 电路的功能
电力系统中 电路可以实现电能的传输 、分配和转换。
电子技术中 电路可以实现电信号的传递 、变换、存储和处理。
2. 电路模型
10BASE-T wall plate
开关
灯泡
电 池
电路图
Rs
RL
Us
导线
实际照明电路
电流
带电粒子有规则的定向运动
电流强度
单位时间内通过导体横截面的电荷量
def
i(t)
lim
Δq

dq
Δt0 Δt dt
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单位 方向
A（安培）、 kA、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A
1 A=10-6A
规定正电荷的运动方向为电流的实际方向 元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:
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？
单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】 若U【KV】；I【A】；t【h】时，电功W为度【KW·h】
1000W的电炉加热1小时
1度电的概念
100W的灯泡照明10小时 40W的灯泡照明25小时
• 日常生活中，用电度表测量电功。当用电器工作 时，电度表转动并且显示作功的多少。显然电功的 大小不仅与电压电流的大小有关，还取决于用电时 间的长短。
③参考方向不同时，其表达式相差一负号，但电压
、电流的实际方向不变。
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1.3 电功率和能量
1.电功率
单位时间内电场力所做的功。
p dw dt
u dw dq
i dq dt
p dw dw dq ui dt dq dt
功率的单位：W (瓦) (Watt，瓦特)
w t pd t0
I3
P4 U 4I2 (4) 1 4W（实际发出）
U1=1V, U2= -3V，U3=8V,
P5 U 5I3 7 (1) 7W（实际发出）
U4= -4V, U5=7V, U6= -3V， I1=2A, I2=1A,，I3= -1A
P6 U 6I3 (3) (1) 3W（实际吸收）
单位正电荷q 从电路中一点移至另
一点时电场力做功（W）的大小。
def dW U
dq
实际电压方向
电位真正降低的方向。
单位 V (伏)、kV、mV、V
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例
a
已知：4C正电荷由a点均匀移动
b
至b点电场力做功8J，由b点移
动到c点电场力做功为12J，
①若以b点为参考点，求a、b、c
能量的单位：J (焦) (Joule，焦耳)
1W=1J/s
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• 电器的铭牌数据值称为额定值，额定值指用 电器长期、安全工作条件下的最高限值，一 般在出厂时标定。
额定电功率反映了设备能量转换的本领。 “220V、40W”的电灯，表明该灯在220V电 压下工作时，1秒钟内可将40焦耳的电能转 换成光能和热能。
收音机、电视机 简易计数器电路
计算机网络、通信网络
结论：只要是涉及电能的产生、传输和 使用的地方，就有电路理论的应用。
第1章 电路模型和电路定律
本章重点
1.1 电路和电路模型 1.2 电流和电压的参考方向 1.3 电功率和能量 1.4 电路元件
1.5 电阻元件 1.6 电压源和电流源 1.7 受控电源 1.8 基尔霍夫定律
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解 (2) c 0
a
b
a

Wac q

8 12 4
5V
b
Wbc q
12 4
3V
U ab a b 5 3 2 V
c
U bc b c 3 0 3 V
结论 电路中电位参考点可任意选择；参考点
一经选定，电路中各点的电位值就唯一确定；当