电工学：第1章 直流电路

第1章 直流电路
§ 1 – 1 电路的作用和组成
电路、作用、组成、三种负载 R、L、C
理想模型、集总参数、线性、时不变
§ 1 – 2 电路的基本物理量 (定义、表示、单位)
1. 电流 I ——单位时间内的电荷量——电流强度 2. 电压 U ——电场力移动单位正电荷所做的功 3. 电动势E ——非电场力移动单位正电荷所做的功 4. 电功率P = U I (发出、吸收)
一、理想无源元件
iR
（一）电阻元件R
1、u – i 关系 2、伏安特性
u
3、电导G
i/A
4、单位
（二）电容元件C （三）电感元件L
α u/V
O
二、理想有源元件
（一）电压源 I
U(V)
r
Us
UR
Us
O
显然 U= Us – rI
希望 r→0——理想电压源—— 恒压源 特性：(1) U= Us (2) I any (3)水平
例1(恒压源)
IUS=1A
Us 10V
IUS = 2A
US 10V
I=1A
R 10Ω
U=10V
U=10V
I=1A
R1 10Ω
R 10Ω U=10V
IUS = 1A
US 10V
IS=1A
I=1A
1A
R1 10Ω
R 10Ω U=10V
IUS = 0
US 10V
IS=2A
I=1A
1A
R1 10Ω
R 10Ω U=10V
IUS = 1A
US 10V
（四）电压源、电流源的等效互换
I
I
r UR
Us
Is 1/r g U R
(a)
(b)
对于(a)有 U= UsR/(r+R) = (Us/r)rR/(r+R) = (Us/r)*(r//R)= Is* (r//R) —— (b)
于是 Is = Us/r，g =1/r 或 Us = Is*r，r =1/g
rI I(A)
（二）电流源
I
I(A)
gU
Is
Is
gU G
O
显然 I= Is – gU 希望 g→0——理想电流源——恒流源 特性： (1)I = Is (2) U any (3)水平
U(V)
（三）受控源
1、VCVS 2、VCCS 3、CCVS 4、CCCS
I Ui
I Ui
UO=k Ui IO=g Ui
3A
1A
50V
2A 10Ω
10V
d
a 10Ω – 30V 30Ω c
b
– 60V
10Ω
d – 50V
令Ud= 0，则 Ua= 50V; Ub= 20V; Uc= – 10V
a 10Ω
50V
b 30Ω c
20V
–10V
10Ω
d
令Ua= 0，则 Ub= –30V; Uc= –60V; Ud= – 50V
电工学
I1
a
I3
III I2
R1
R3
I
R2 II
E1
b
1、主要内容
（1）电路分析原理----分析电路各处的 U、I、P
直流电路的基本分析方法（基本元件、等效变换、一般性方法、基本定理） 电路的暂态分析 正弦交流电路（含三相电路）的基本分析方法（串联，并联，功率、因数，
谐振，非正弦）
（2）模拟电子技术（放大电路；信号处理）
（3）数字电子技术（门电路，触发器，计数器）
2、知识结构
自动控制 检测技术 微机原理
模拟电路 数字电路 电路原理 数学物理
3、课程特点与现状
内容与物理学有连贯性 分析方法更具普遍性、一般性 解题过程需要熟练性、灵活性，而不仅是听懂就行
学生状况：(1)刻苦性不够——不上课、不做题，焉能熟练？ (2)主动性、灵活性远远不够！ (3)学习方法的转变等有问题！ (4)听懂与熟练掌握距离有多远？
电位随参考点的不同而不同， 但两点间的电位差不变
二、等电位
1、自然等电位
当R1R4 = R2R3时，I = 0 不论a、b短路还是开路 都有 Ua= Ub
称a、b为自然等电位点
R1
I
R2
a
b
US R3
R4
利用自然等电位，可以化简电路
2、强迫等电位
当 R1R4 ≠ R2R3 时，
Ua ≠ Ub，欲使 Ua= Ub
（五）电源等效互换的注意事项
Notice: 1、等效仅对外部而言，内部不等效！ 2、注意变换前后方向的一致性； 3、理想电源之间不可互换；
I
r UR
Us
I
Is 1/r g U R
(a)
(b)
（六）关于电源的几点说明
1、不同Us的恒压源不可并联 2、不同Is 的恒流源不可串联 3、 Us=0 ——短路； Is=0 ——开路 4、与恒压源并联的支路不影响其外特性 5、与恒流源串联的支路不影响其外特性
结果：不及格率居高不下——不足为奇！
4、过关攻略——十六字令
1、坚持听课 2、课后复习 3、独立做题 4、及时答疑
——包你没问题！
5、几点说明
1、教材 ——三合一简装版 关 2、习题 ——一切尽在掌握
3、考评 ——10%，20%，70% 于 4、历史 ——30%，30%
5、本人 ——北航网站查询
对于电源E， U = 10V, I = 1A ∴P=UI=10W——发出，U,I反向
I E=10V
i u Any
I U R=10Ω
功率的例题2
I E=10V
I U R=10Ω
对于负载R，U = 10V, I = – 1A ∴P = UI = – 10W——吸收，U,I反向
对于电源E，U = 10V, I = – 1A ∴P = UI = – 10W——发出，U,I同向
ห้องสมุดไป่ตู้
§ 1 – 3 电路的工作状态
1. 通路 ——有载（满载，过载，欠载）
2. 开路 ——空载
3. 短路 ——严重过载，——事故
E
事实上，当 R= ∞ ~ 0 变化时，
电路经历：开路——通路——短路
（欠载，满载，过载）
Ia UR b
§ 1 – 4 电路中的参考点
一、电位的概念
a 10Ω b 30Ω c
Ia
E
UR
b
补充：功率的定义*
定义 P = ui
1. u、i 同向，If P>0，则电路吸收功率，P<0 电路发出功率； 2. u、i 反向，If P>0，则电路发出功率，P<0 电路吸收功率.
显然，对任何电路，∑P 发= ∑P 吸 (可以用来验算结果)
对于负载R， U = 10V, I = 1A ∴P=UI=10W——吸收，U,I同向
只有将a、b短路
US
称a、b为强迫等电位点
此时， I ≠ 0
R中的电流要重新分配
R1
I
R2
a
b
R3
R4
§ 1 – 5 电路中的参考方向 I1 a
I3
一、问题的提出 二、参考方向——正方向 R1 三、关联参考方向
E1
III I2
R3
I
R2 II
E3
R
I U
关联的
b R
I U
非关联
§ 1 – 6 理想电路元件