第1章 电路的基本概念与基本定律

1、电路分析基础电路分析基础主要内容主要内容 直流电路（一、二、三章）直流电路（一、二、三章）交流电路（四、五章）交流电路（四、五章） 32学时学时 （讲课：（讲课：24 实验：实验：8）课程简介课程简介第第1章章 目录目录c. 负载负载 是是电流的通路电流的通路。a. 电源电源b. 中间环节中间环节输电线输电线第第1章章 1 1第第1章章 1 1 c. 负载负载电源和电源和信号源信号源的的电压或电流电压或电流称为称为，它推动电路的工作。，它推动电路的工作。由由在电路中产生的在电路中产生的电压和电流电压和电流称为称为。讨论讨论与与的关系的关系b. 中间环节中间环节第第1章章 1 21.5V电路图上

2、所有的元件都是由实际元件理想化后的电路图上所有的元件都是由实际元件理想化后的所构成！所构成！： 就是能用数学工具进行描述和分析的对象。就是能用数学工具进行描述和分析的对象。第第1章章 1 31. 电压、电流的实际方向电压、电流的实际方向(）：）：一些复杂电路中，比较难以判断一些复杂电路中，比较难以判断电压、电流的实际方向！电压、电流的实际方向！2. 电压、电流的参考方向：根据实际情况电压、电流的参考方向：根据实际情况电压（电流）参考方向与其实际方向电压（电流）参考方向与其实际方向例如：例如：E=3V，则，则 U=3V 或或 UAB=3V则则 U= 3V 或或 UBA= 3VERUIAB电压（电

3、流）参考方向与其实际方向电压（电流）参考方向与其实际方向 欧姆定律揭示了电阻上电压与电流的关系。它是欧姆定律揭示了电阻上电压与电流的关系。它是分析计算电路的两大基本定律之一。分析计算电路的两大基本定律之一。理解和使用它应该注意：理解和使用它应该注意：第第1章章 1 3UIR =乔治乔治西蒙西蒙欧姆（欧姆（17871854） 第第1章章 1 4通过电阻的电流与电压成正比通过电阻的电流与电压成正比表达式表达式= RUIU 、I参考方向相同参考方向相同图图B中若中若I= 2A，R=3 ，则，则U = ( 2)3 = 6VUIR图图A或或UIR图图BUIR图图Cu /V0i /A电阻值不受外界影响的称

4、电阻值不受外界影响的称为为, 即：即：等等使用环境无关的线性常数。使用环境无关的线性常数。理想电阻的理想电阻的ABUIR+第第1章章 1 4电阻常用单位：电阻常用单位：欧姆欧姆、千欧、千欧k、兆欧、兆欧M第第1章章 1 5EUR0EI IU第第1章章 1 5R0RABCDU= RIR + R0I = EU= ER0 I ER0 IU当 R0 R时，时，U EIU0第第1章章 1 5 UI = EI R0 I2 P = PE P 功率的单位：瓦功率的单位：瓦特特 (W)或千瓦或千瓦 (kW)=+EI IUR0RABCD第第1章章 1 5：I 由由U的的 “”流入，流入，“”流出流出：I 由由U的

5、的 “”流入，流入，“”流出流出DUICUIBUIAUI例题：判断下面元件是处于例题：判断下面元件是处于电源状态电源状态还是还是负载状态负载状态？U、I没有具体数值，无没有具体数值，无法判别！法判别！已知已知U=220V,I=1AI的数值为负值，表明的数值为负值，表明参考方向与实际方向相参考方向与实际方向相反。反。将将I的参考方向反转，的参考方向反转，成与实际方向一致。成与实际方向一致。根据根据U、I现参考方向与现参考方向与各自实际方向都一致的各自实际方向都一致的情况，进行判别。情况，进行判别。S1S2电源电源+IS3 制造厂家为电气设备在给定条件下正常运行而规定的制造厂家为电气设备在给定条件

6、下正常运行而规定的值。通常为值。通常为和和第第1章章 1 5额定值多为许可额定值多为许可；额定值为额定值为，如电阻、电线；，如电阻、电线；额定值是在该数值下的经济性、可靠性、寿命和额定值是在该数值下的经济性、可靠性、寿命和安全的安全的。如电灯、电炉。如电灯、电炉。第第1章章 1 5 L10uH/0.1A12C1uF/50vR22K/0.25wEIU0R0RABCDI = 0U= U0 = E P = 0第第1章章 1 5有源电路EUISR1R2R0U=0I=IS=E/ R0P = 0 PE = P = R0IS2 ER1R2R0UI第第1章章 1 5+ 例题例题1E=220VRo0+FUS11

7、2FU60W/220V60W/220VI2I1I开关闭合前后，电流开关闭合前后，电流I、I1、I2如何变化，如何变化，I1会否少一些？会否少一些？60w与与100w灯，哪一个灯丝电阻大？灯，哪一个灯丝电阻大？如电源的额定功率为如电源的额定功率为125kw，端电压，端电压220v，只接一个，只接一个60w/220v灯，灯会否被烧毁？灯，灯会否被烧毁？如如100w灯丝已短路，开关灯丝已短路，开关S闭合后，闭合后，100w等会否被烧断？等会否被烧断？220v/100wR3abE1 电路中三条或三条电路中三条或三条 以上支路联接的点以上支路联接的点 电路中的每一分支电路中的每一分支cd 由一条或多条支

8、路由一条或多条支路 组成的闭合路径组成的闭合路径如如 acb, ab, adb如如 abca, adba, adbca 第第1章章 1 6E2如如 a , bR2R1 中间无分支的回路中间无分支的回路如如 abca, adba一条支路具有同样的电流，一个电路至少有一条回路！一条支路具有同样的电流，一个电路至少有一条回路！基尔霍夫基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，18241887）18451845年年 21岁时发表了第一篇论文，提出了稳恒电路网络中电流、电压、电阻关系的两条电路定律：。 18591859年年 基尔霍夫做了用灯焰烧灼食盐的实验，得出。并推定：太阳光谱的暗线是

9、太阳大气中元素吸收的结果。这给太阳和恒星成分分析提供了一种重要的方法， 18621862年年 。在海德堡大学期间，与本生本生合作。 。 I流入流入 = I流出流出（直流电路直流电路） i入入 = i出出（对任意波形的电流）（对任意波形的电流） 在任一瞬间流入节点在任一瞬间流入节点电流和等于流出节点的电流和！电流和等于流出节点的电流和！例例: 若若I1=9A, I2= 2A, I4=8A。求求: I3=?I1I2I3I4解：解：第第1章章 1 64312IIII 4123IIII (3I-2)98= -19A第第1章章 1 6IAIBIABIBCICAICABC对对A、B、C三个节点三个节点应用

10、应用KCL可列出：可列出：IA= IABICAIB= IBCIABIC= ICAIBC上列三式相加，便得上列三式相加，便得IA + IB + IC = 0 在任一瞬间流过任一人为封闭在任一瞬间流过任一人为封闭面的电流的代数和恒等于流入之和。面的电流的代数和恒等于流入之和。第第1章章 1 61+ 6V -I+ Uab -552+ 12V -+1b+a例题例题1：问以下电路中有多少支路和结点？问以下电路中有多少支路和结点？Uab和和I是否为零？是否为零？第第1章章 1 66AR2R3R1R6I5R4-3A-5AR52A例题例题2：求：以下电路中求：以下电路中I5。第第1章章 1 6I44I62=8

11、A 545I5I35AI10A 假想闭合面假想闭合面5I5623 E1U4E2U1U2abced+在任一瞬间，沿任一回路在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段上循行方向，回路中各段上升电压的代数和恒等于下升电压的代数和恒等于下降之和。降之和。 若若求：求：U2=？E2 = 5VE1= 3V，U4 = 8V，U1 = 2V，U1+ U2 + U5 = U3+ U4+U5U3+U2 = 2V(2) + U2 8 = (3) 5第第1章章 1 6 第第1章章 1 6UAB= E+ IRERABI根据根据KVL可列出可列出UB UA ABCUAB UAB= UA UB UA = UB+ UABAB

12、U+ 20v -+ -15v -2AC+ -10v -3AADB+ -30v -E例题例题3：判断以下电路中的元件是电源还是负载？判断以下电路中的元件是电源还是负载？- 10v +- 30v +3A1A- 15v +- 15v +UR320R12R_R24A10A5A3IAI151 AI122 AI122 AIR2 AI5 VU301 VU482 VU603 RURRIUR . 3VUUUU78012 VUUUUUURR122323 1电位：选定电路中某点作为参考点，令其电位为零，其它点电位：选定电路中某点作为参考点，令其电位为零，其它点 到参考点的电压，即为该点的电位，用到参考点的电压，即为

13、该点的电位，用V表示。表示。若电位为负，则低于参考点电位，两点之间电压若电位为负，则低于参考点电位，两点之间电压 0。2 6 4 3 + -10Vabcd第第1章章 1 7R2E1E2R3R1abcddE1=2VE2=5VR2R3R1abc第第1章章 1 7ECRCRBTEB+ +例：例：思考题：将电路图化为原理电路图思考题：将电路图化为原理电路图D2R+3V0VF-12VRCRBT第第1章章 1 7例题：求下图中的例题：求下图中的VB。R1100KR250K-9V+6VBI IR250K+6VBR1100K9VI I第第1章章 1 72U1UB21V6UU9 R12kR22k+6V AS1+

14、 U2 -+U1-R12kR22k+6V AI1I1I2I2+U1- U2 +R12k+6V R22kAI1I1I2I2例题例题2：求下图中：求下图中A、B、C、D的电位。的电位。223103V+12V+6V+DCBAA1A3 A1A0A2 V10 V0 V2 V4A3VVA2 VVB12 VVC10 1239DVV 1.参考方向：真实方向和假定方向的关系参考方向：真实方向和假定方向的关系 2.额定值：使电器工作在效益最好的状态下额定值：使电器工作在效益最好的状态下 3.功率功率的计算及的计算及功率性质的判别功率性质的判别 4. 电位的计算和应用电位的计算和应用 1. 欧姆定律（欧姆定律（ L

15、） 2. 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL） 3. 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL）一、填空题一、填空题通常，电路可以分为通常，电路可以分为 、 和和 三部分；三部分；电路的电源或信号源的电流和电压被称为激励，则由于激励在电路的电源或信号源的电流和电压被称为激励，则由于激励在电路的各部分产生的电流和电压称为电路的各部分产生的电流和电压称为 ；电路图中的任何一个元件都是电路图中的任何一个元件都是 元件；元件；能始终遵循欧姆定律的电阻被称为能始终遵循欧姆定律的电阻被称为 电阻；电阻；额定值为额定值为0.25w/100的电阻，使用时电流不超过的电阻，使用时电流不超过 ，最高，最

16、高电压不得超过电压不得超过 ；2只只220v/100w的电灯串联接到的电灯串联接到220v的电路中，它们消耗的总功的电路中，它们消耗的总功率为率为 ；1. 两只标称值分别为两只标称值分别为1w/100和和0.5w/50的电阻并联使用时，其的电阻并联使用时，其两端允许的最大电压为两端允许的最大电压为 ；如串联使用时，其允许的最大；如串联使用时，其允许的最大电流为电流为 ；一个额定值为一个额定值为10kw/380v的电炉如接到的电炉如接到220v的电源上，则其实的电源上，则其实际消耗的功率为际消耗的功率为 ；一个冰箱在额定工作状况下，每天消耗的电能为一个冰箱在额定工作状况下，每天消耗的电能为0.7

17、6度，则冰度，则冰箱的额定功率为箱的额定功率为 。二、判断题二、判断题有了参考方向后，电路的电流和电压才有正负之分。有了参考方向后，电路的电流和电压才有正负之分。 （ ）Uab表示表示a点的实际电位一定高于点的实际电位一定高于b点的电位。点的电位。 （ ）在电流和电压的参考方向不一致时，欧姆定律的使用表达式仍在电流和电压的参考方向不一致时，欧姆定律的使用表达式仍然为然为 。 （ ）额定电流为额定电流为100A的发电机，只接了的发电机，只接了60A的负载，还有的负载，还有40A被发被发电机自己所消耗。电机自己所消耗。 （ ）对于电源来说：对于电源来说：“电源负载过重电源负载过重”意味着负载所要求

18、的功率大意味着负载所要求的功率大于电源的额定功率。于电源的额定功率。 （ ）电路中的电路中的“接地接地”就是与大地相连。就是与大地相连。 （ ）URI 第第1章章 复习复习对于一个实际电源，随着其两端的等效负载电阻的阻值不断减对于一个实际电源，随着其两端的等效负载电阻的阻值不断减少，电源两端的端电压随之少，电源两端的端电压随之 。如果将一个电源开路，测得其端电压为如果将一个电源开路，测得其端电压为12v，用一只阻值为，用一只阻值为10/0.5w的电阻接到其两端，测得其端电压为的电阻接到其两端，测得其端电压为10v；则该电源；则该电源的电动势为的电动势为 ，内阻为，内阻为 ；如继续如此工作下，电阻会烧；如继续如此工作下，电阻会烧毁吗？毁吗？ 。 如果将额定值为如果将额定值为10kw/220v的电炉接到的电炉接到380v的电源上，为保证的电源上，为保证电路正常发出额定功率，最合适串联电路正常发出额定功率，最合适串联 的电阻？的电阻？A：3.52/1kw； B： 3.52/5kw； C：3.52/8kw；在下图所示电路中的电压在下图所示电路中的电压U UABAB为为 。 A A、1V1V；B B、13V13V；C C、11V11V第第1章章 复习复习下图所示电路中，已知下图所示电路中，已知