wh01(完整版)电路基础

1、（1-0）第一章第一章电路的基本概念和电路的基本概念和基本定律基本定律（1-1）第一章第一章 电路的基本概念电路的基本概念 和基本定律和基本定律1.1 1.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分1.2 1.2 电路模型电路模型1.3 1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1.4 1.4 欧姆定律欧姆定律1.5 1.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.6 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.7 1.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算（1-2）1.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分电路：电路：电流的通路。它由电工设备电流的通路。它由电工设

2、备 或元件按一定方式组合而成。或元件按一定方式组合而成。（1-3）放大放大器器扬声器扬声器话筒话筒发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线电力电路电力电路强电电路强电电路电子电路电子电路弱电电路弱电电路（1-4）电源电源: 提供提供电能的装置电能的装置负载负载: 取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线（1-5）直流电源直流电源: 提供能源提供能源信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大

3、、调谐、检波等负载负载信号源信号源: 提供信息提供信息放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒（1-6）电路中的电源或信号源的电压或电流电路中的电源或信号源的电压或电流激励激励：响应响应：激励在电路中各部分产生的电压或电流激励在电路中各部分产生的电压或电流电路分析：电路分析：在已知电路结构和元件参数的条件下，讨论电路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的关系。的激励与响应的关系。（1-7）用用理想电路元件理想电路元件或它们的组合来模拟实际电路或它们的组合来模拟实际电路1. 2 电路模型电路模型具有某种确定的电磁性质的假想元件具有某种确定的电磁性质的假想元件电阻元件电阻元件 电感元件电

4、感元件 电容元件电容元件 电源元件电源元件实际元件理想化，是在一定条件下突出其主要的电实际元件理想化，是在一定条件下突出其主要的电磁性质，忽略其次要因素磁性质，忽略其次要因素。（1-8）常用理想元件符号常用理想元件符号（1-9）例：例：（1-10）电池电池是电源元件，其参数为是电源元件，其参数为电动势电动势 E 和内阻和内阻Ro灯泡灯泡主要具有消耗电能的性质，主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数为电阻是电阻元件，其参数为电阻R；筒体筒体用来连接电池和灯泡，其用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。的理想导体。R+RoES+UI电池电池灯泡灯泡

5、导线导线开关开关开关开关用来控制电路的通断用来控制电路的通断。（1-11）物理量的实际正方向物理量的实际正方向1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向正电荷移动的方向正电荷移动的方向 电源驱动正电荷的方向电源驱动正电荷的方向 ( (低电位低电位 高电位高电位) ) 电位降落的方向电位降落的方向 (高电位高电位 低电位低电位) )（1-12）参考方向参考方向-电路分析中的假设正方向电路分析中的假设正方向问题的提出：问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量，如何求解？在复杂电路中难于判断元件中物理量，如何求解？电流方向电流方向AB？电流方向电流方向BA？E1ABRE2IR（1-13）(

6、1) (1) 在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；解决方法解决方法: :(3) (3) 根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2) (2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式；系的代数表达式；E1ABRE2IR（1-14）参考方向的表示方法参考方向的表示方法+-IR电流：电流：u_+正负号正负号abUab（

7、高电位在前，高电位在前， 低电位在后）低电位在后） 双下标双下标箭箭 头头uab电压电压（1-15）实际正方向：实际正方向： 物理中对电量规定的方向。物理中对电量规定的方向。参考方向：参考方向： 在分析计算时，对电量人为规定的方向。在分析计算时，对电量人为规定的方向。Notice（1-16）IRa ba bRa b+-RUI = -1AU = -3VUab = +3V（1-17）（1-17）已知：已知：E=2V, R=1问：问： 当当U分别为分别为 3V 和和 1V 时，时，IR=?解：解：(1) 假定电路中物理量的正方向如图所示；假定电路中物理量的正方向如图所示；(2) 列电路方程：列电路方

8、程：E RabUREURUIRREUUR IRUR+ -（1-18）（1-18）(3) 数值计算数值计算A1121 V1A112-3 3VRRIUIU时时时时（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向相反）（实际方向与假设方向相反）REUIRE IRRURabU+ -（1-19）某元件上电流的参考方向与电压的参考方向一致，某元件上电流的参考方向与电压的参考方向一致，称为称为关联参考方向关联参考方向元件元件i+_u关联参考方向关联参考方向（1-20）U、I 参考方向相同时参考方向相同时RU+IRU+IU = I R1.4 欧姆定律欧姆定律（1-21） 式前的正负号由

9、式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；参考方向的关系确定； U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考值本身的正负则说明实际方向与参考 方向之间的关系。方向之间的关系。用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明参考方向用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明参考方向! !电路分析中尽可能采用关联参考方向电路分析中尽可能采用关联参考方向欧姆定律欧姆定律UIR （1-22） 解解: 对图对图(a)有有, U = IR 例例: 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R对图对图(b)有有, U = IR326 :IUR所以326: IUR所以所以RU6V+2AR+U6

10、V I(a)(b)I2A电流的参考方向电流的参考方向与实际方向相反与实际方向相反电压与电流参电压与电流参考方向相同考方向相同（1-23）（1-23）伏安特性伏安特性iuconstiuRRiuuiconstiuR线性电阻线性电阻非线性电阻非线性电阻电阻电阻 R（常用单位：（常用单位： 、k 、M ）（1-24） I2= -1A5abc55I1= 2AI3= -3AUab = ?Ubc = ?Uca = ?P14 题题 1.4.2（b）VIIUab55521VIIUbc20)5()5(32VIIUca25)5(513练习练习（1-25）1.5 1.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短

11、路开关闭合开关闭合, 接通电源与负载接通电源与负载RREI 0负载端电压负载端电压U = IR电压电流关系电压电流关系在电源有内阻时在电源有内阻时 I I U U 或或 U = E IR0电源的外特性电源的外特性EUI0R0ER+I电源内阻越小，当电流有变动时，电源端电源内阻越小，当电流有变动时，电源端电压变动不大电压变动不大- 带负载能力强带负载能力强。负载大小的概念负载大小的概念: :负载增加指负载取用的电流和功率增加负载增加指负载取用的电流和功率增加*（1-26）（1-26）aIRUb功率的概念功率的概念 PUI如果如果U I方向不一方向不一致结果如何？致结果如何？功率与功率平衡功率与功

12、率平衡（1-27）U = E IRoUI = EI I2RoP = PE P负载取负载取用功率用功率电源产电源产生功率生功率内阻消内阻消耗功率耗功率R0ER+I 功率与功率平衡功率与功率平衡P16 P16 例例1.5.11.5.1（1-28）（1-28） 电源：电源：U 和和 I 的的，即电流从实，即电流从实际的际的“+”端端，发出功率。，发出功率。IUab+-U 、 I P = UI 0电源与负载的判别电源与负载的判别（1-29）（1-29） 负载：负载：U 和和 I 的的，即电流从实，即电流从实际的际的“+”端端，发出功率。，发出功率。U 、 I P = UI 0U 、 I P = UI

13、0 负载负载 P IN ，P PN ： I IN ，P PN 额定值额定值（1-35）（1-35）例：一只例：一只220V,60W220V,60W的白炽灯的白炽灯, , 接在接在220V220V的电源上，求的电源上，求通过电灯的电流和电灯此时的电阻。如果每晚工作通过电灯的电流和电灯此时的电阻。如果每晚工作3h(3h(小时小时) )，问一个月消耗多少电能，问一个月消耗多少电能? ? A0.273A22060 UPI解解: 通过电灯的电流为通过电灯的电流为在在220V电压下工作时的电阻电压下工作时的电阻 0680.273220IUR一个月用电一个月用电:W = Pt = 60W (3 30) h

14、=5.4kW. hP17：例：例1.5.2（1-36）例：有一额定值为例：有一额定值为5W 5005W 500的绕线电阻，其额定电流的绕线电阻，其额定电流是多少？在使用时电压不得超过多大的数值？是多少？在使用时电压不得超过多大的数值？解：解：在实际使用中选择电阻时，不但应考虑其电阻阻值，在实际使用中选择电阻时，不但应考虑其电阻阻值，还应考虑其电流，电压等因素！还应考虑其电流，电压等因素！P18：例：例1.5.3 P = I2 R I = ( P / R)0.5 = ( 5 / 500 )0.5 = 0.1A U = IR =500 x 0.1 = 50V（1-37） 开关断开开关断开( ( 开

15、路电压或空载电压开路电压或空载电压 ) )特征特征:I = 0U = U0 = EP = 01. 开路处的电流等于零开路处的电流等于零2. 开路处的电压开路处的电压 等于电源电动势等于电源电动势3.电源不输出功率电源不输出功率IRoR EU0 （1-38）电源外部端子被短接电源外部端子被短接 特征特征:0SREII U = 0 PE = P = IR0P = 0IRRo E（1-39）例：若电源的开路电压例：若电源的开路电压Uo =12VUo =12V，短路电流，短路电流Is=30AIs=30A，试问，试问电源的电动势和内阻各为多少？电源的电动势和内阻各为多少？解：解： E = Uo = 12

16、V R0 = E / Is = 12 / 30 = 0.4此题给出了计算电动势和内阻的一种方法此题给出了计算电动势和内阻的一种方法P19：例：例1.5.4ER 0+-+-UI0（1-40）练习：练习：为使为使6V6V、50mA50mA的电珠正常发光，应采用那个电路？的电珠正常发光，应采用那个电路？120506灯RVU612012012012灯P31 题题 1.5.13（1-41）（1-41）1：试问可否将：试问可否将110100W和和110V40W的两只白的两只白炽灯串联在炽灯串联在220V的电源上使用？的电源上使用？2：试问将：试问将4010W和和20020W的两只电阻串联的两只电阻串联使用

17、，其两端最高允许电压应多大？使用，其两端最高允许电压应多大？3：据日常观察，电灯在深夜要比黄昏时亮一些，：据日常观察，电灯在深夜要比黄昏时亮一些，为什么？为什么？练习：练习：（1-42） 用来描述电路中各部分电压或电流间的关系，用来描述电路中各部分电压或电流间的关系，包括包括电流电流(KCL)和和电压电压(KVL)两个定律。两个定律。名名词词结点：结点：三个或三个以上支路的联结点三个或三个以上支路的联结点支路：支路：电路中每一个分支电路中每一个分支 每每条支路流过一个电流，称为支路电流条支路流过一个电流，称为支路电流回路：回路：电路中任一闭合路径电路中任一闭合路径1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定

18、律（1-43）支路数支路数b=5结点数结点数n=3回路数回路数l =6R1R2R3R4R5+_+_uS1uS2支路、支路、结点、回路结点、回路（1-44）一、基尔霍夫电流定律一、基尔霍夫电流定律(KCL)(KCL) 对任何结点，在任一瞬间，流入结点的电流等于对任何结点，在任一瞬间，流入结点的电流等于由结点流出的电流。由结点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个结或者说，在任一瞬间，一个结点上电流的代数和为点上电流的代数和为 0 0。 I1I2I3I44231IIII基尔霍夫电流定律的依据：电流的连续性基尔霍夫电流定律的依据：电流的连续性 I =0即：即：例例或或：04231IIII（1-45）K

19、CL的应用的应用漏电保护器漏电保护器220VIiIOIi IO时，时，表明有漏电出现表明有漏电出现开关开关S立刻打开，立刻打开，起到漏电保护的作用。起到漏电保护的作用。电器电器漏电漏电保护器保护器SSIr（1-46）KCLKCL可以扩展到电路的任意封闭面可以扩展到电路的任意封闭面!I1+ I2=I3例例I=0基尔霍夫电流定律的扩展基尔霍夫电流定律的扩展I=?例例I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R（1-47）二、基尔霍夫电压定律二、基尔霍夫电压定律(KVL)(KVL) 对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其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。电位升等于

20、电位降。例如：例如： 回路回路 a-d-c-a33435544RIEERIRI电位升电位升电位降电位降0U或：或：033355444ERIRIERI或电压的代数和为或电压的代数和为 0。（1-48）0ERIUabE+_RabUabI基尔霍夫电压定律也适合开口电路基尔霍夫电压定律也适合开口电路例例RIUEab电位升电位升电位降电位降RIEUab（1-49）例：已知例：已知 U UABAB = 5V = 5V，U UBCBC= -4V= -4V，U UDADA= -3V = -3V 试求试求 U UCDCD = = ？U UCACA = = ？ 解：解：由由KVL知：知： UAB + UBC +

21、UCD + UDA = 0 5 + (-4) + UCD + (-3) = 0 UCD = 2VUAB + UBC + UCA = 0 5 + (-4) + UCA = 0 UCA = -1VP24：例：例1.6.2A_+BCDUAB_+UCDUDAUCA+（1-50）例：已知例：已知 R R1 1= 10k= 10k，R RB B= 20k= 20k，E EB B= 6V= 6VU US S= 6V = 6V ， U UBEBE= -0.3V = -0.3V 试求试求I IB B 、 I I2 2 、 I I1 1解：解：对右回路用对右回路用KVL列方程：列方程： I2RB - EB + U

22、BE = 0I2* *2020 - 6 +(-0.3) = 0 I2 = 0.315mAR1US+-RB+_A+_UBEBEEBI1IBI2对对A用用KCL列方程：列方程： I2 = I1 + IB IB= -0.255mA对左回路用对左回路用KVL列方程：列方程： I1R1 -UBE - US = 0I1 = 0. 57mA（1-51）1列方程前标注回路循行方向；列方程前标注回路循行方向；2应用应用 U = 0项前符号：项前符号： 使用使用KVLKVL注意注意U = 0 I2R2 E2 + UBE = 01 1E2UBEE+B+R2I2_例例（1-52）3321III+-10V35-3A4A

23、I4ABCI1I2I3I5基尔霍夫定律仅与元件的相互联接有关，基尔霍夫定律仅与元件的相互联接有关，与元件的性质无关。与元件的性质无关。（1-53）电位的概念电位的概念：Va = 5V a 点电位：点电位：ab1 5Aab1 5AVb = -5V b 点电位：点电位：在电路中任选一结点，设其电位为零（用在电路中任选一结点，设其电位为零（用 标记），标记），此点称为参考点。其它各结点对参考点的电压，便是该此点称为参考点。其它各结点对参考点的电压，便是该结点的电位。记为：结点的电位。记为：“VX” 1.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算电位和电压的区别：电位和电压的区别：电位为单下标，

24、其值是相对的。参考点电位为单下标，其值是相对的。参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变（1-54）电位在电路中的表示法电位在电路中的表示法E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2（1-55）R1R2+15V-15V 参考电位在哪里参考电位在哪里？R1R215V+-15V+-（1-56）（1-56）例：已知例：已知R R1 1=100k=100k，R R2 2=50k=50k，B B点开路，试求点开路，试求B B点点的电位？的电位？解：解：UAC = UA - UC B点开路点开路 I = (UA - UC) / (R2 + R1)

25、 =0.1mAUB = UA-IR2 = 1VP27：例：例1.7.1+6VACIBR1R2-9V+_ABCR1R29V+_6V（1-57）思考？思考？I = 0E2E3E1+_RR1R+_+_R通常：通常：I 0I=?E2E3E1+_RR1R+_+_R（1-58）例：例：A A点开路点开路, ,试求开关试求开关S S闭合和断开时闭合和断开时A A点的电位点的电位 解：解：开关开关S闭合：闭合： UA = 0V P28：题：题1.7.3开关开关S打开：打开： UA = 6VARR+6VSI（1-59）（1-59）例：已知例：已知E E1 1= 6V,E= 6V,E2 2=4V,R=4V,R1 1=4,R=4,R2 2=R=R3 3=2=2， A A点开路，点开路，求求A A点的电位？点的电位？解：解： A点开路，点开路， I