第1章(电路基础知识)

1、跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 n电流、电压参考方向及功率计算电流、电压参考方向及功率计算n常用电路元件的伏安特性常用电路元件的伏安特性n电路的工作状态电路的工作状态n额定值的意义额定值的意义n基尔霍夫定律基尔霍夫定律n电位的概念及计算电位的概念及计算第第1章章 电路基础知识电路基础知识跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 电路是电流的通路，由电路是电流的通路，由电源、负载、中间环节电源、负载、中间环节三三个部分按一定方式组成的。个部分按一定方式组成的。电源：电源：电路中电能的来源，是把非电能转化为电能的电路中电能

2、的来源，是把非电能转化为电能的 装置装置 。负载：负载：消耗电能的设备，将电能转换为其他形式的能消耗电能的设备，将电能转换为其他形式的能 量，为人们所利用量，为人们所利用 。中间环节中间环节:连接电源和负载的部分，起传递、分配和控连接电源和负载的部分，起传递、分配和控 制电能的作用。制电能的作用。 跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 电流电流: :带电粒子的有规则定向运动就形成了电流，带电粒子的有规则定向运动就形成了电流，其数值等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。其数值等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。 电流大小：电流大小：单位时间内通过导体横截面的电荷量单位时间内通过导体

3、横截面的电荷量大写大写 I 表示直流电流表示直流电流;小写小写 i 为表示电流的一般符号。为表示电流的一般符号。tqidd跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 如果求出的电流值为正，说明电流的参考方向与如果求出的电流值为正，说明电流的参考方向与实际方向一致，否则说明参考方向与实际方向相反。实际方向一致，否则说明参考方向与实际方向相反。图图1-2 电流的参考方向与实际方向电流的参考方向与实际方向跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 （1 1）电压：设在某一电路中电场力把电荷）电压：设在某一电路中电场力把电荷q从从A点经点经外电路移动到外电路移动到B点所做的功为点所做的功为

4、WAB，则电场中则电场中A点到点到B点点的电压为的电压为 qWUABAB 电压的方向（电压的方向（实际方向实际方向）规定由高电位端指向低电）规定由高电位端指向低电位端，即为电压降的方向。位端，即为电压降的方向。 在分析电路时，也需选取电压的参考方向。当电压在分析电路时，也需选取电压的参考方向。当电压的参考方向与实际方向一致时，电压为正值（的参考方向与实际方向一致时，电压为正值（U0）；）；反反之，当电压的参考方向和它的实际方向相反时，电压为之，当电压的参考方向和它的实际方向相反时，电压为负值（负值（U0）。）。 跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 电压的电压的参考方向也是任意指定

5、的参考方向也是任意指定的。在电路中，参。在电路中，参考方向可用箭头来表示，也可用双下标表示，如考方向可用箭头来表示，也可用双下标表示，如UAB表表示示A和和B之间电压的参考方向是由之间电压的参考方向是由A指向指向B的，也可用极的，也可用极性性“+”、“-”“-”表示，表示，“+”表示高电位，表示高电位，“-”“-”表示表示低电位。低电位。 求得的求得的U为正值，说明电压的实际方向与参考方向为正值，说明电压的实际方向与参考方向一致，否则说明两者相反。一致，否则说明两者相反。图图1-4 电压的参考方向与实际方向电压的参考方向与实际方向跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 在分析电路时，

6、电压和电流参考方向的假定，原则在分析电路时，电压和电流参考方向的假定，原则上是任意的。但为了方便起见，元件上的电压和电流常上是任意的。但为了方便起见，元件上的电压和电流常取一致的参考方向，这称为取一致的参考方向，这称为关联关联参考参考方向方向；如不一致，；如不一致，称称为为非关联参考方向非关联参考方向。 若若U与与I参考方向一致，则其电压与电流的关系是参考方向一致，则其电压与电流的关系是U=IR；若若U与与I参考方向不一致，则电压与电流的关系是参考方向不一致，则电压与电流的关系是U=-IR 。可见，在列写电压与电流的关系式时，式中的。可见，在列写电压与电流的关系式时，式中的正负号由它们的参考方

7、向是否一致来决定。正负号由它们的参考方向是否一致来决定。图图1-5 关联参考方向与非关联参考方向关联参考方向与非关联参考方向跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 （2） 电动势：电动势：衡量非电场力对电荷做功能力衡量非电场力对电荷做功能力的物的物理量。理量。非电场力将单位正电荷从电源低电位端非电场力将单位正电荷从电源低电位端B（负极）负极）经电源内部移到高电位端经电源内部移到高电位端A（正极）所做的功称为正极）所做的功称为电源电源的电动势的电动势，用字母，用字母E表示。表示。 电动势的实际方向在电源内部是从低电位指向高电动势的实际方向在电源内部是从低电位指向高电位。电位。 跳转到第

8、一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 （3）电位：度量电路中各点所具有的电位能大小的电位：度量电路中各点所具有的电位能大小的物理量，是一个相对的概念，它必须是相对于某个特物理量，是一个相对的概念，它必须是相对于某个特定的参考点而言的。电位在数值上等于电场力将单位定的参考点而言的。电位在数值上等于电场力将单位正电荷从该点移到参考点所做的功，用正电荷从该点移到参考点所做的功，用V表示。参考点表示。参考点的电位值一般设为零，因此也称为零电位点。的电位值一般设为零，因此也称为零电位点。 对照电位与电压的定义，不难理解电路中任意一对照电位与电压的定义，不难理解电路中任意一点的电位，就是该点与参考点之

9、间的电压，而电路中点的电位，就是该点与参考点之间的电压，而电路中任意两点之间的电压，则等于这两点的电位之差。任意两点之间的电压，则等于这两点的电位之差。 ABABUVV跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 那么如何选取参考点呢？从理论上讲，是把无穷那么如何选取参考点呢？从理论上讲，是把无穷远处作为零电位参考点；在工程上，是把大地作为零电远处作为零电位参考点；在工程上，是把大地作为零电位参考点；在电子技术上，以机壳或导线汇交点作为零位参考点；在电子技术上，以机壳或导线汇交点作为零电位参考点。实际上，零电位参考点可以任意选定，它电位参考点。实际上，零电位参考点可以任意选定，它只是作为一

10、个电位比较标准，在电路图中用只是作为一个电位比较标准，在电路图中用“”“”符号符号表示。表示。 在国际单位制中，电压、电动势和电位的单位都在国际单位制中，电压、电动势和电位的单位都是伏特（是伏特（V）。）。当电场力把当电场力把1C（库仑）的电荷从一点移库仑）的电荷从一点移到另一点所做的功为到另一点所做的功为1J（焦耳）时，该两点间的电压为焦耳）时，该两点间的电压为1V。有时也用千伏（有时也用千伏（kV）、）、毫伏（毫伏（mV）为单位，它为单位，它们之间的换算关系为们之间的换算关系为跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 跳转到第一页第

11、第1章章 电路基础知识电路基础知识 设设A、B两点的电压为两点的电压为U，通过的电流为通过的电流为I，电场力把电场力把正电荷正电荷q从从A点经负载移到点经负载移到B点，电场力对正电荷做了点，电场力对正电荷做了功功。由电压、电流的定义，电场力所做的功可表示为由电压、电流的定义，电场力所做的功可表示为UItUqW跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 W240111IUP元件二：元件二： W360222IUP（输出功率）（输出功率） 元件三：元件三： W600333IUP（消耗功率）（消耗功率） 0600)360()240(321WWWPPP（功率平衡，说明计算正确）（功率平衡，说明计算

12、正确） 跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 理想电阻元件简称为电阻元件，是实际电阻器的理想化理想电阻元件简称为电阻元件，是实际电阻器的理想化模型，它是一种将电能转换为热能的理想电路元件模型，它是一种将电能转换为热能的理想电路元件。n 电流通过导体时会受到一种阻碍作用，这种阻碍作用电流通过导体时会受到一种阻碍作用，这种阻碍作用最明显的特征是导体要消耗电能而发热。我们把物体对电最明显的特征是导体要消耗电能而发热。我们把物体对电流的阻碍作用称为电阻。流的阻碍作用称为电阻。n 导体的电阻与其长度成正比，和横截面积成反比，并导体的电阻与其长

13、度成正比，和横截面积成反比，并和材料、温度有关。和材料、温度有关。n 跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 电阻元件的图形符号如图电阻元件的图形符号如图1-14a1-14a所示，用字母所示，用字母R表示。表示。 在一段没有电动势而只有电阻的电路中，电流的大小与电阻两端的电压高低成正比，与电阻的大小成反比Riu 电阻的单位为欧姆（电阻的单位为欧姆（），），简称欧简称欧 。电阻元件消耗的功率为电阻元件消耗的功率为 RuRiuip22图图1-14 电阻元件及其电阻元件及其伏安特性伏安特性跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 电感元件是一种能够储存电感元件是一种能够储存磁场能量

14、的元件，是实际电感磁场能量的元件，是实际电感器的理想化模型。器的理想化模型。 在实际电路中，由导线螺在实际电路中，由导线螺旋绕制成的线圈称为旋绕制成的线圈称为 “电感线圈电感线圈”或者或者 “电感器电感器”的元件。的元件。 电感电感的大小取决于线圈的几何形状的大小取决于线圈的几何形状、匝数及其中间的磁介质。、匝数及其中间的磁介质。图图1-15 电感元件及其韦安特性电感元件及其韦安特性跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 伏安特性：伏安特性： 称为电感元件的电感，单位是亨利（）。称为电感元件的电感，单位是亨利（）。 只有电感上的电流变化时，电感两端才有电压。在直只有电感上的电流变化时

15、，电感两端才有电压。在直 流电路中，电感上即使有电流通过，但流电路中，电感上即使有电流通过，但，相当于，相当于 短路。短路。存储能量：存储能量：212LWLitiLeuLdd跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 电容元件是一种能够储存电场电容元件是一种能够储存电场能量的元件，是实际电容器的理想化能量的元件，是实际电容器的理想化模型。模型。电容器由一对相互靠近中间隔电容器由一对相互靠近中间隔以绝缘介质（如空气、云母、陶瓷等以绝缘介质（如空气、云母、陶瓷等）的导体构成。电容大小取决于极板）的导体构成。电容大小取决于极板何的相对面积、距离及中间介质。何的相对面积、距离及中间介质。 只有电

16、容上的电压变化时，电容两端才有电流。在直流电路中，电只有电容上的电压变化时，电容两端才有电流。在直流电路中，电容上即使有电压，但容上即使有电压，但，相当于开路，即电容具有，相当于开路，即电容具有隔直作用隔直作用。C称为电容元件的电容，单位是法拉（称为电容元件的电容，单位是法拉（F）。）。存储能量：存储能量：212CWCutuCtqidddd图图1-16 电容元件及其库伏特性电容元件及其库伏特性跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 1.2.2 有源元件有源元件 U=US 端电压为端电压为Us，与流与流过电压源的电流无过电压源的电流无关，由电源本身确关，由电源本身确定，电流任意，由定，

17、电流任意，由外电路确定。外电路确定。图图1-17 理想电压源及其伏安特性理想电压源及其伏安特性跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 I=IS流过电流为流过电流为Is，与电源两与电源两端电压无关，由电源本端电压无关，由电源本身确定，电压任意，由身确定，电压任意，由外电路确定。外电路确定。图图1-18 理想电流源及其伏安特性理想电流源及其伏安特性跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 基尔霍夫定律包含有两条定律：有关电路中电流之间基尔霍夫定律包含有两条定律：有关电路中电流之间关系的基尔霍夫电流定律；有关电路中电压之间关系的关系

18、的基尔霍夫电流定律；有关电路中电压之间关系的基尔霍夫电压定律。基尔霍夫电压定律。 支路：支路：电路中的每一分支称为支路，一条支路流过同电路中的每一分支称为支路，一条支路流过同一个电流。一个电流。节点：节点：电路中三条或三条以上的支路相连接的点称为电路中三条或三条以上的支路相连接的点称为节点。节点。回路：回路：由一条或多条支路所组成的闭合路径称为回路由一条或多条支路所组成的闭合路径称为回路网孔：网孔：未被其他支路分割的回路称为网孔。未被其他支路分割的回路称为网孔。跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 在任一瞬时，流入任一节点的电流之和必定等于从在任一瞬时，流入任一节点的电流之和必定等

19、于从该节点流出的电流之和。该节点流出的电流之和。在任一瞬时，通过任一节点电流的代数和恒等于零。在任一瞬时，通过任一节点电流的代数和恒等于零。0I 可假定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负可假定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负；也可以作相反的假定。；也可以作相反的假定。oiII跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 基尔霍夫电流定律也可以推广应用于电路中任何一基尔霍夫电流定律也可以推广应用于电路中任何一个假定的闭合面。例如在个假定的闭合面。例如在图图1-24所示电路中，对于封闭所示电路中，对于封闭面面S，可以将它看作一个大节点，同样有可以将它看作一个大节点，同样有321III

20、0321III图图1-24 基尔霍夫电流定基尔霍夫电流定律的推广应用律的推广应用跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 AABAAC8IIIA(BCACC16)IIIAABBCB13IIIIB也可由基尔霍夫电流定律的推广应用求得，即也可由基尔霍夫电流定律的推广应用求得，即 ACAB13)(III跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 任何时刻，沿任一回路循环一周，所有支路电任何时刻，沿任一回路循环一周，所有支路电压降的代数和等于零。压降的代数和等于零。任一瞬时，沿电路中的任一回路循环一周，电任一瞬时，沿电路中的任一回路循环一周，电阻上电压降的代数和等于电源电压的代数和。阻上

21、电压降的代数和等于电源电压的代数和。 电压参考方向与回路循行方向一致时取正号，相反电压参考方向与回路循行方向一致时取正号，相反时取负号。时取负号。 与回路循环方向一致的电流前面取与回路循环方向一致的电流前面取“+”号，相反的号，相反的取取“-”“-”号；与回路循环方向一致的电源电压取号；与回路循环方向一致的电源电压取“-”“-”号，号，相反的取相反的取“+”号。号。0KURIUS跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 基尔霍夫电压定律不但适用于闭合回路，对于开口基尔霍夫电压定律不但适用于闭合回路，对于开口电路同样适用，但需要在开口处假设电压。电路同样适用，但需要在开口处假设电压。 【

22、例【例1-41-4】 求求图图1-27所示电路的开口电压所示电路的开口电压Uab。 解：解：电流电流I参考方向如图所示，在回路参考方向如图所示，在回路CDEFC中，根据基尔中，根据基尔霍夫电压定律，有霍夫电压定律，有 A1I在回路在回路ABEFA中，根据基尔霍夫中，根据基尔霍夫电压定律，有电压定律，有 6V3120V3IIABVV23120UIAB7VU跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 解：解：（1 1）S断开时，断开时，0SIIV2200RIU，根据欧姆定律得，根据欧姆定律得0SIII00L0IRI RSL002RIIRR端电压端电压L2VUR I跳转到第一页第第1章章 电路基础知识电路基础知识 1.4.1 电阻的串联电阻的串