电路的基本概念与基本定律厦门理工学院

1、电工技术电工技术黄荣赓黄荣赓邮箱：邮箱：手机：手机：1365603291613656032916第一章第一章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律1、电路的组成与作用、电路的组成与作用2 2、电路模型、电路模型3 3、基本物理量及其、基本物理量及其方向方向4、欧姆定律、欧姆定律5、电路的三种状态及额定值、电路的三种状态及额定值6 6、基尔霍夫定律、基尔霍夫定律7 7、电位的概念及计算、电位的概念及计算2.2.电路的作用电路的作用: 电力系统：电力系统：信号处理系统：信号处理系统：1、电路：、电路： 为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组

2、合而成电流通路式组合而成电流通路1.1 1.1 电路的组成与作用电路的组成与作用例如：例如： 实现电能的传输、分配与转换。实现电能的传输、分配与转换。实现信号的传递、变换与处理实现信号的传递、变换与处理。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用电用电设备设备输电线输电线扬扬声声器器麦麦克克风风放大器放大器1.2 1.2 电路模型电路模型电池电池灯泡灯泡电源电源中间环节中间环节IRURoE+-负载负载电路模型电路模型手电筒实际电路手电筒实际电路电源电源: : 能提供电能的装置。能提供电能的装置。 电路模型：电路模型：由一个或多个理想元件代替实际电气器件，由此组由一个或多个理想元

3、件代替实际电气器件，由此组成的电路叫电路模型成的电路叫电路模型, ,电路是根据电路模型来进行分析的。电路是根据电路模型来进行分析的。 例如：例如：中间环节：中间环节：传递、分配和控制电能的作用传递、分配和控制电能的作用。 负载负载: : 取用电能的取用电能的装置。装置。1.3 1.3 基本物理量及其基本物理量及其方向方向基本物理量及其基本物理量及其 物理中对电量规定的实际正方向。物理中对电量规定的实际正方向。在分析计算电路时，对电量人为任意假定的方向。在分析计算电路时，对电量人为任意假定的方向。物理量物理量单单 位位实实 际际 方方 向向电流电流 I I 正电荷移动的方向正电荷移动的方向电动势

4、电动势 E E电源驱动正电荷的方向电源驱动正电荷的方向 ( (从从低电位指向高电位低电位指向高电位) ) 电压电压 U U 电位降落的方向电位降落的方向 ( (从从高电位指向低电位高电位指向低电位) ) kVkV、V V、mVmV、V VA A、mAmA、A AkVkV、V V、mVmV、V V3 3、参考方向的方向表示、参考方向的方向表示I+-R电流：电流：U+正负号正负号-abUab 双下标双下标箭箭 头头电压电压（指向电位降）指向电位降）abU正负号正负号箭箭 头头电动势电动势（指向电位升）（指向电位升）+E-ab举例举例: :abEabEUU=5VU=5V则则 U = EU = E a

5、 a 端电位比端电位比 b b 端电位高端电位高5V5VUab= -UbaE=5VE=5V4 4、参考方向参考方向与与实际方向实际方向1 1）在解题前）在解题前先设定一先设定一个方向个方向，作为，作为参考方向参考方向， 然后再列方程计算。然后再列方程计算。3)3) 实实际方向际方向是物理中规定的，而是物理中规定的，而参考正方向参考正方向 则是在进行电路分则是在进行电路分析计算时析计算时, ,任意假设的。任意假设的。2) 2) 根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为若计算结果为正正，则实际方向与参考方向，则实际方向与参考方向一致一致；若计算结果为若计算结果为负负，则实

6、际方向与参考方向，则实际方向与参考方向相反相反。 给定了参考方向之后给定了参考方向之后U U与与I I才有正负之分才有正负之分 ( Uab= - Uba )( Uab= - Uba )1) 1) 若把若把U U 与与I I 的参考方向按的参考方向按相同方向相同方向假设，则称为假设，则称为关联方向关联方向5、关联方向：、关联方向：2) 2) 若把若把U U 与与I I 的参考方向按的参考方向按相反方向相反方向假设，则称为假设，则称为非关联方向非关联方向1.4 1.4 欧姆定律欧姆定律若：若：U U、I I的参考方向的参考方向非关联非关联时时，IRU伏安特性伏安特性: :U/I=R U/I=R 为

7、常数时为常数时, R, R为为线性电阻线性电阻U UI IU UI IIRU则：则：U = IRU = IR则：则：U = U = IRIR若：若：U U、I I的参考方向的参考方向关联关联时时，U/I=R U/I=R 不为常数时不为常数时,R,R为为非线性电阻非线性电阻 特征特征: :0IREU负载端电压负载端电压RREI0负载电流负载电流电源外特性电源外特性IUER0R EIU1.5 1.5 电源的三种状态及额定值电源的三种状态及额定值1 1、电源有载工作状态：、电源有载工作状态：IRU 特征特征:0IEU 0电源端电压电源端电压sR0R EU0IU U2. 开路状态开路状态3. 短路状态

8、短路状态0REIIS0U 短路电流短路电流电流电流（开路电压）等于电动势开路电压）等于电动势特征特征:电流电流电源端电压电源端电压内阻的一种求法：内阻的一种求法：R R0 0= E/ I= E/ IS S = U= U0 0 / I/ IS S开路电压除短路电流开路电压除短路电流R0R EIU负载端电压负载端电压0U4、功率和能量、功率和能量 1 1）功率：单位时间内所做的功功率：单位时间内所做的功 P = UI P = UI 在在关联参考方向下关联参考方向下：电流从高电位流向低电位电流从高电位流向低电位P 0 P 0 吸收功率吸收功率, , 相当于负载相当于负载P 0 P 0 P 0 发出功

9、率发出功率, , 相当于电源相当于电源P 0 P 0) 电动势发出的功率：电动势发出的功率：PE=E I内阻消耗的功率：内阻消耗的功率： P = I2 R0负载吸收的功率：负载吸收的功率： PLIUI2 RU2 / R (U和和 I 为关联方向为关联方向, PL 0)功率平衡关系功率平衡关系: PE P = PL ； PSPL如一个灯泡额定值为：如一个灯泡额定值为：WPVUNN60220安27. 022060 NNNNNNUPIIUP 80760220R ; 222RIRUPRIUNNN 5. 额定值额定值:电器设备电器设备的正常运行时安全的正常运行时安全使用值使用值电器设备的三种运行状态：电

10、器设备的三种运行状态：欠载欠载（轻载）：（轻载）：NNPPII（不经济）（不经济）过载过载（超载）：（超载）：NNPPII（设备易损坏）（设备易损坏）额定工作状态：额定工作状态：NNPPII（经济安全可靠）（经济安全可靠）额定额定电压电压 U UN N额定额定功率功率 P PN N额定额定电流电流 I IN N 实际值实际值:电器设备实际运行时的电器设备实际运行时的电压、电流和功率电压、电流和功率值，值，第六节第六节 基尔霍夫定律基尔霍夫定律支路：支路：电路中的每一个分支。（流同一电流）电路中的每一个分支。（流同一电流）12I1I2I3AR1R2E2R3 E1B术语：术语：结点：结点：三条或三

11、条以上支路的联结点三条或三条以上支路的联结点回路：回路：由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。回路绕行方向：回路绕行方向：人为规定的回路的绕向人为规定的回路的绕向网孔：网孔：内部不含支路的回路。内部不含支路的回路。3 31.6.1 1.6.1 基尔霍夫电流定律（第一定律）（基尔霍夫电流定律（第一定律）（KCL）1 KCL定律：定律：I1I2I3I4举例举例:任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流流。（。（原理：结点上不能存储电荷电流的连续性原理：结点上不能存储电荷电流的连续性） 即：即： 入入= 出出4321IIII或：或：0432

12、1IIII或或：在任一瞬间在任一瞬间，流向任一结点，流向任一结点的电流的电流代数和恒等于零。代数和恒等于零。 即：即： =0（流入结点流入结点取正号，取正号，流出结点取负号流出结点取负号）2 2KCLKCL的推广的推广I =?例例:广义结点广义结点I = 0iA + iB + iC = 0ABCiAiBiC2 +_+_I5 1 1 5 6V12V1.6.2 1.6.2 基尔霍夫电压定律（第二定律）（基尔霍夫电压定律（第二定律）（KVL）1KVL定定律律即：即： U = 0任任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位

13、降之和。则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。对回路对回路1：对回路对回路2： E1 = I1 R1 +I3 R3I2 R2+I3 R3=E2或或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0 或或 I2 R2 I3 R3 + +E2 = 0 I1I2I3ba E2R2 R3R1E11 12 21列方程前列方程前标注标注回路循行方向；回路循行方向； 电位升电位升 = 电位降电位降 E2 =UBE + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + UBE = 02应用应用 U = 0项前符号的确定：项前符号的确定： 3. 开口电压可按回路处理开口电压可按回路处理 注意：注意：1 1对回路对回路1：E1U

14、BEE+B+R1+E2R2I2_adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I对对网孔网孔abda（顺时针）（顺时针）：对对网孔网孔acba（顺时针）（顺时针）：对对网孔网孔bcdb（顺时针）（顺时针）：I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0应用应用 U = 0列方程列方程对回路对回路 adbca，沿逆时针方向循行，沿逆时针方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0对回路对回路 cadc，沿逆时针方向循行，沿逆时针方向循行： I2 R2 I1 R1 + E = 0第七节第七

15、节 电位的概念及计算电位的概念及计算 参考点：参考点：电路中选取一点，设其为电路中选取一点，设其为“0”0”电位。电位。 （也称为（也称为“地地”，用接地符号表示，用接地符号表示 ）注意：注意： 1. 1. 电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中其它各点电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中其它各点的电位也将随之改变；的电位也将随之改变； 2. 2. 电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的的不同而不同而改变改变, , 即与零电位参考点选取无关。即与零电位参考点选取无关。 电位：电位： 某点的电位等于该点到参考点的电压。某点的电位等于该点到参考

16、点的电压。 （用单下标表示（用单下标表示 V Va a V V b b ) ) E190VCa20 4A6 10A E2 E1db5 6A20 5 E1+90V6 cd1. 用电位概念简化电路图用电位概念简化电路图取取b b点为参考点：点为参考点： 若取若取c c点为参考点，点为参考点，电路怎么画？电路怎么画？20 5 6 cdb ba a90 E1例例1 1 求图示电路中求图示电路中各点的电位各点的电位V Va a、 V Vb b、V Vc c、V Vd d。Ca20 4A6 10A E290V E1db5 6A解：设a=0VV Vb b=-10=-106=-60V6=-60VV Vc c=4=420=80V20=80VV Vd d=6=65=30V5=30VV Va a=10=106=60V6=60VV Vc=Ec=E1 1V Vd d=E=E2 2=90V=90V设Vb=0V图示电