第1章 电路的基本概念和基本定律endend

1、返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回什么是电路呢？什么是电路呢？返回返回电源电源一、电一、电 路路电路是由某些电气元件按一定方电路是由某些电气元件按一定方式连接起来的总体，它提供了电式连接起来的总体，它提供了电流流通的路径。流流通的路径。电路主要由电路主要由电源电源、负载负载和和中间环中间环节节三部分组成。三部分组成。1.定义定义:2.组成组成:返回返回例如：手电筒电路例如：手电筒电路电源电源中间环节中间环节负载负载电源：电源： 其它形式的能量其它形式的能量 （信号信号 ） 电能电能 （电信号电信号）负载：负载： 电能电能（电信号电信号） 其它形式的其它形式的能量能量（信号信号 ） * 一

2、般不希望中间环节产生能量或一般不希望中间环节产生能量或 信号的转换信号的转换返回返回 3.作用作用：（1）实现能量的传输实现能量的传输、分配和转换分配和转换.（2）实现信号的传递与处理。实现信号的传递与处理。（3）信息的存储。信息的存储。返回返回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.输电线输电线二、电路模型二、电路模型1.定义：定义： 电路模型就是将实际电路中的各种电路模型就是将实际电路中的各种元件按其主要物理性质分别用一些元件按其主要物理性质分别用一些理想电路元件来表示所构成的电路理想电路元件来表示所构成的电路图。图

3、。 对实际电路的分析通常是很复杂的，会对实际电路的分析通常是很复杂的，会受到很多因素的制约。为了便于对实际电路受到很多因素的制约。为了便于对实际电路进行分析，常将电路中的元件理想化，即在进行分析，常将电路中的元件理想化，即在一定的条件下，一定的条件下，突出元件的主要性质，忽略突出元件的主要性质，忽略它的次要性质它的次要性质。返回返回2. 常见的理想电路元件常见的理想电路元件电阻电阻电容电容电压源电压源电流源电流源返回返回电感电感3. 手电筒的电路模型手电筒的电路模型R0RUS电源电源中间环节中间环节负载负载 电路模型只反映实际电路的作用及其相互电路模型只反映实际电路的作用及其相互的连接方式，不

4、反映实际电路的内部结构、几的连接方式，不反映实际电路的内部结构、几何形状及相互位置。何形状及相互位置。返回返回S一、电流及其参考方向一、电流及其参考方向1. 定义：定义：在电场的作用下，电荷有规则的定向在电场的作用下，电荷有规则的定向移动形成电流，我们把单位时间内通移动形成电流，我们把单位时间内通过导体横截面积的电荷量定义为电流过导体横截面积的电荷量定义为电流强度。强度。i = dq/dt大小和方向都随时间改变的叫交流大小和方向都随时间改变的叫交流 用用i 表示表示大小和方向都不随时间改变的叫直流大小和方向都不随时间改变的叫直流 用用I 表示表示返回返回2. 单位：单位：1安培（安培（A）=1

5、000毫安毫安(mA) 1毫安毫安 (mA)=1000微安微安(A)3. 实际方向：实际方向：规定正电荷运动的方向。规定正电荷运动的方向。 4. 参考方向参考方向 ：在分析和计算电路时往往任意选在分析和计算电路时往往任意选定某一方向作为电流的正方向定某一方向作为电流的正方向，也称参考方向。，也称参考方向。返回返回* 参考方向与实际方向的关系参考方向与实际方向的关系 在规定的参考方向下，若计算结果在规定的参考方向下，若计算结果 I 0 参考方向与实际方向一致参考方向与实际方向一致 I 0 参考方向与实际方向一致参考方向与实际方向一致 U 0，说明元件在吸收功，说明元件在吸收功率，一定是率，一定是

6、负载，负载，求出的求出的P 0 0 , , 说明说明U U、I I 实际方向实际方向与参考方向与参考方向一致，一致，说明说明电电路路吸收吸收电功率，为电功率，为负载负载。， 当某部分电路功率当某部分电路功率 P P 00则则 P 0 吸收能量吸收能量电能电能 磁场能磁场能0则则 P 0则则P0 0 吸收功率吸收功率 电容充电电容充电0则则P0 0 发出功率发出功率 电容放电电容放电返回返回WC=t0P dt=C uC212能量不能突变能量不能突变 电容两端的电压不能突变电容两端的电压不能突变电容是一种储能元件电容是一种储能元件,不消耗电能不消耗电能* WC与与U 成正比，与成正比，与i无关，无

7、关， 当当i =0时，时， WC 仍可能存在。仍可能存在。2 电路中能量转换过程电路中能量转换过程 电阻电阻 耗能元件耗能元件 电电 电感电感 源源 储能元件储能元件 电容电容返回返回1. 电压源电压源 理想电压源理想电压源(恒压源恒压源)USIU特点特点: (1)输出电压恒定输出电压恒定U= US,(2)输出电流取决于外输出电流取决于外 电路。电路。(3)内阻内阻 R0=0伏安特性：伏安特性：USUI返回返回二、二、 有源理想元件有源理想元件 实际电压源实际电压源USUR0U = US I R0IUII R0伏安特性伏安特性:USIU当当R0 R时，时，R00, U= US返回返回2.电流源

8、电流源理想电流源理想电流源(恒流源恒流源) U伏安特性伏安特性:IIS特点特点: (1) 输出电流恒定输出电流恒定I= IS,与端电压无关。与端电压无关。(2) 输出端电压取决于外输出端电压取决于外 电路。电路。(3) 内阻内阻 R0=IISU返回返回 实际电流源实际电流源ISIUR0I= IS UR0UIU伏安特性伏安特性IISU/ R0返回返回例例1、电路如图，求理想电压源和理想电流源的功、电路如图，求理想电压源和理想电流源的功率。率。US1VR1IS1A解解: 该电路为串联电路该电路为串联电路各元件的电流均为各元件的电流均为IS.PUS = US IS=1WPR = IS2 R = 1W

9、PIS = (PUS +PR) = 2W此时电压源吸收功率此时电压源吸收功率(负载负载)功率平衡：功率平衡：P吸吸= P发发U返回返回 在电路中起电源作用，但其大小和方向受在电路中起电源作用，但其大小和方向受电路中其它支路的电流或电压控制，这种电源电路中其它支路的电流或电压控制，这种电源称为受控源。称为受控源。3. 受控源受控源返回返回（1 1）概念）概念（2 2）分类及表示方法）分类及表示方法VCVS 电压控制电压源电压控制电压源VCCS 电压控制电流源电压控制电流源CCVS 电流控制电压源电流控制电压源CCCS 电流控制电流源电流控制电流源VCVSCCVSVCCSCCCSu1r i1i1g

10、 u1常见的受控电流源和电压源，如下图常见的受控电流源和电压源，如下图返回返回电流控制的电流源电流控制的电流源电压控制的电压源电压控制的电压源rir0uiu u0u uiIiriIiI0r0返回返回l 几个概念几个概念支路支路: 一个或几个二端元件首尾相接中间一个或几个二端元件首尾相接中间没没 有分岔有分岔，使各元件上通过的，使各元件上通过的电流相等电流相等， 这种连接方式称为支路。这种连接方式称为支路。节点节点: 由由三条或三条以上三条或三条以上的支路相连接的点叫的支路相连接的点叫 做节点。做节点。回路回路: 电路中的任一闭合路径叫做回路。电路中的任一闭合路径叫做回路。网孔网孔: 单一闭合路

11、径，其中单一闭合路径，其中不包含其它支路不包含其它支路的的 回路称为网孔。回路称为网孔。返回返回 节点共节点共a、 b 2个个支路共支路共3条条回路共回路共3个个例例回路几回路几个？个？#1#2#3abI1I2I3U2R1R3R2+_U1+_几条几条支路？支路？节点几节点几个？个？网孔网孔数？数？网孔共网孔共2个个返回返回例例支路：共支路：共 ？条？条回路：共回路：共 ？个？个节点：共节点：共 ？个？个6条条4个个独立回路：？个独立回路：？个7个个有几个网眼就有几个独立回路！有几个网眼就有几个独立回路！I3US4US3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4_返回返回一、一、

12、基尔霍夫基尔霍夫电流定律电流定律(KCL) 对于电路中的任对于电路中的任一节点，在任一瞬间一节点，在任一瞬间流入节点的电流之和流入节点的电流之和一定等于流出该节点一定等于流出该节点的电流之和。的电流之和。(第一第一定律定律)abI1I2I3E1E2R1R3R2如图：如图： I1 I2 I3 对电路中的任一节点，在任一瞬间，该节点对电路中的任一节点，在任一瞬间，该节点上电流代数和等于零。上电流代数和等于零。 I 如图如图I1 I2 I3 规定规定流入节点的电流取正流入节点的电流取正, ,流出节点的电流取负。流出节点的电流取负。返回返回Ii IO推广：适用于封闭面推广：适用于封闭面AIBIAICB

13、CIABIBCICAIA IB IC 0IBICIEIB IC IE满足三极管电流分配关系满足三极管电流分配关系返回返回I=?I1I2I3例例例例I1+I2=I3I=0IRU3+_U2+_U1+_RRR返回返回 例：例：标出图中未知电流大小。标出图中未知电流大小。 2A8A3A346A1A5A二、二、基尔霍夫基尔霍夫电压定律电压定律(KVL) 在任一瞬间，沿任一闭合回路绕行一周，各在任一瞬间，沿任一闭合回路绕行一周，各部分电压降的代数和等于零，即部分电压降的代数和等于零，即U。与绕向一致的电压取正，反之取负。与绕向一致的电压取正，反之取负。返回返回R1R2U1U2I1I2US1US2aU1US

14、1US2U2 = 0I1 R1US1US2I2 R20在电路中任意回路在电路中任意回路绕行方向上电动势绕行方向上电动势的代数和等于电阻的代数和等于电阻上电压降的代数和上电压降的代数和 US IR规定规定与绕向一致的电与绕向一致的电压压 取正，反之取取正，反之取负。负。US1 US2 I1 R1 I2 R2返回返回推广推广: 适用于开口电路适用于开口电路 U开开=U说明说明:上述两定律适用于任何变化的电压和电流。上述两定律适用于任何变化的电压和电流。例例1. 已知已知E1=7V，E2=16V，E3=14V，R1=16 R2=3，R3=9。求：求：K打开时，打开时，Uab=？ K闭合时，闭合时，I

15、3=？1、K打开，打开，I3=0 UR3=0E1+Uab+E3E2= 0 Uab=714+16=9V2、K闭合，闭合，Uab=0E1+E3E2 + I3R3= 0I3=(E1E3 + E2) R3 =99=1AE1R1abKE3E2R2R3I3解：解：返回返回当这两个电当这两个电阻相串或相阻相串或相并时，等效并时，等效电阻电阻R？负载获得最负载获得最大功率的条大功率的条件？最大功件？最大功率为多少？率为多少？A4=？ A5 =？结点？支结点？支路？路？Uab=？I=？10K10Pmax=US24R0R1R2I1I2IR3I3A4A5A4=13mAA5=3mA2 I12V+_16V+_155ab

16、n=2b=3Uab=0 I=0返回返回电位具有电位具有，相对于参考点较高的电位点是，相对于参考点较高的电位点是比参考点低的电位点为比参考点低的电位点为。参考点的电位一般。参考点的电位一般电位实际上就是电路中电位实际上就是电路中，电压常用，电压常用，而电位则用，而电位则用，电位的单位也是，电位的单位也是Va = +5V a 点电位：点电位：ab1 5AVb = - 5V b点电位：点电位：ab1 5A例例例例一一、电位、电位 电路中某点的电位等于该点到参考点之间的电压，电路中某点的电位等于该点到参考点之间的电压，参考点就是零电位点。参考点就是零电位点。返回返回 电位值是相对的电位值是相对的, ,参考点选得不同，参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变；电路中其它各点的电位也将随之改变； 电路中两点间的电压值是固定的，不电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变。会因参考点的不同而改变。返回返回Ue=0I=9/9A=1AUa=5VUb=5V2V=3VUc=5V6V= 1VUd=4VUab=2V3e5V4Vabcd24返回返回e5V4Vabcd324若参考点选在若参考点选在d点则：点则：Ua = 9VUb = 7VUc = 3VUd = 0VUe = 4VUab = 2V电路中某点的电位与参考点的选择有电路中某点的电位与参考点的选择有关，而任意两点之间的电压与