1 电路和电路基本物理量

Va 5V
电位值为正，a点电位比参考点b高
Vc 5V
电位值为负，c点电位比参考点b低
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两点间电压与电位的关系：
a
b 仍设c点为电位参考点， c=0
Uac = a
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电场中某两点A、B间的电压(降)UAB等于将单位正电荷 从A点移至B点电场力所做的功。
电压单位：V (伏) (Volt，伏特) KV mV μV 直流电压（DCV）与交流电压（ACV）
结论：电路中电位参考点可任意选择；当选择不同
的电位参考时，电路中各点电位均不同，但任 意两点间电压保持不变。电压是一个绝对值， 电位是一个相对值。
电动势
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定义：在电源内部，电源力将单位正电荷从电源的 负极移到正极所做的功称为电动势。
由理想元件及其组合代表实际电路元件，与实际 电路具有基本相同的电磁性质，称其为电路模型。
* 电路模型是由理想电路元件构成的。
例.
开关
开关
10BASE-T wall plate
灯泡
电
电源 负载
池
导线
理想导线
3.电路实际元件与理想元件
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几种基本的电路元件：
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电压的实际方向：
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从高电位点指向低电位点的方向。
实际方向
u
实际方向
u
A 高电位点
B
A
低电位点 低电位点
B 高电位点
实际方向
实际方向
电压的参考方向
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电路中为分析的方便，常在电路中选某一点为参考 点，把任一点到参考点的电压称为该点的电位。
参考点的电位一般选为零，所以，参考点也称为零电位点。
电位用表示，单位与电压相同，也是V(伏)。
a
b
设c点为电位参考点， 则c=0
a=Uac
b=Ubc
d
c
d=Udc
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实际方向
i>0
实际方向
i<0
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。 用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指向B。
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电流的实际方向：为正电荷移动的方向。
i
i
A
B
A
B
电流的实际方向只有两种可能，从A流入B，或从B流入A。
电流的参考方向
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元件(导线)中电流流动的实际方向有两种可能:
3.短路
使导线不通过用电器直接跟电源两极相连的电路。 （电源短路）
电源短路时会损坏电源，甚至引起火灾！
用电器短路
请分析如下电路图，指出连错的导线，并改正。
×
电源短路
请分析如下电路图，指出连错的导线，并改正。
×
开路与短路
开路（断路）：当一个线性电阻元件的端电压不论 为何值时，流过它的电流恒为零值。
§ 1.1 电路和电路基本物理量
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。
功能
a 能量的传输、分配与转换； b 信息的传递、控制与处理。
组成
电源、负载、中间环节（导线等）
（中间环节：传输、控制电路的装置）
2. 电路模型 为什么需要
电路模型？
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Ubc= b–c
c = b –Ubc = –1.5–1.5
= –3 V
Uac= a–c = 0 –(–3)=3 V
(2) 以b点为参考点 b=0
Uab= a–b Ubc= b–c
a = b +Uab = 1.5 V c = b –Ubc = –1.5 V
Uac= a–c = 1.5 –(–1.5) = 3 V
(Joule，
焦耳)
千瓦kW时（h度）
W Pt UIt
单位的换算：1kW h 3.6106 J
电压、电流采用参考方向时功率的计算和判断 1. u, i 关联参考方向
+
i
p = ui
u
P>0 吸收功率
P<0 发出功率
–
2. u, i 非关联参考方向
+
i
p = - ui
u
P>0 吸收功率
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任意选定一个方向为电压的参考方向。
参考方向 U
参考方向 U
实际方向 U >0
实际方向 U <0
电压参考方向的三种表示方式：
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R=∞ 或 G=0
短路：当流过一个线性电阻元件的电流不论为何值
时，它的端电压恒为零值。
I=0 S
+
R= 0 或 G= ∞
US
- UOC
R
i
R0
i
ISC
S
+
US
-
R0
R U=0
开路
短路
O
u
O
u
电阻元件：表示消耗电能的元件 电感元件：表示各种电感线圈产生磁场，储存电能的作用
电容元件：表示各种电容器产生电场，储存电能的作用
电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件
注：今后分析的都是指电路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元件都 用规定的图形符号表示。
4.电路的基本物理量
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（1）根据电路先选定电流的参考方向； （2）根据参考方向正确接入电流表，注意强调电流 表要串联在电路中； （3）正确读数，重点说明读数正负的含义。
（2）电压 与电位
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实际方向

实际方向
参考方向：任意选定一个方向即为电流的参考方向。
i
参考方向
A 电流(代数量)
大小 方向
B
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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
Udc = d
d
c
Uad= Uac –Udc = a–d
结论：电路中任意两点间的电压等于该两 点间的电位之差。
例.
a 1.5 V
b 1.5 V
c
已知 Uab=1.5 V，Ubc=1.5 V
(1) 以a点为参考点 a=0
Uab a b
b a Uab 1.5V
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主要有电流、电压、电位等。
（1）电流 (current)：电荷（带电粒子）的有规则的定向运动就形成了电流。
电流的大小 ：等于单位时间内通过某一导体横截面的电荷量 电流的单位 ：安培（A）、毫安（mA）、微安（μ A）
(1) 用箭头表示：箭头指向为电压（降）的参考方向
U
(2) 用正负极性表示：由正极指向负极的方向为电压
(降低)的参考方向
+
U
(3) 用双下标表示：如 UAB , 由A指向B的方向为电压 (降)的参考方向
A
UAB
B
电位
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直流电流与交流电流
A.直流电流（direct current） DC ——不随时间而变化的电流称为恒定电流，简称直流。 用大写的字母I表示
B.交流电流（alternating current）AC ——随时间而变化的电流称为交流电流 用小写的字母i或i(t)表示
电流的测量：
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P<0 发出功率
–
练习题 求各元件吸收或发出的功率，并说明是吸收 或发出功率。
1A
a.
2V
2A
b.
3V
3A
c.
2V
元件吸收或发出的
四. 通路、开路和短路 1.通路
处处连通，用电器能够工作的电路。
2.开路（断路） 某处被断开（或接触不良），没有电流通过的电路。
＊电源的两极不允许直接用导线连接
大小：E=W/q
单位：伏特（V）
实际方向：规定为在电源内部 由低电位（“-”极性）端指 向高电位（“+”极性）端，
既为电位升高的方向。
电功率和能量
一、 电功率：单位时间内电场力所做的功。
功率的单位：W (瓦)
(Watt，瓦
特)
P UI
二、 电能：一段t时间内电场力所做的功。
能量的单位： J (焦)