第一章 电工学电路的基本概念与基本定律

1、电工与电子技术基础第一章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律 1.1 电路的基本物理量电路的基本物理量 1.2 电路的基本定律电路的基本定律 1.3 电源的工作状态电源的工作状态 1.4 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 1.5 电位的概念及计算电位的概念及计算电工与电子技术基础放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。设备或电路元件按一定方式组合而成。 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.输电线输电线电工与电子技术基础直流电

2、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、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 电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。电工与电子技术基础电源电源负负载载负载负载电源电源开关开关实体电路实体电路ISUS+_R0中间环节中间环节电路模型电路模型RL+ U导线导线电工与电子技术基础dtdqi 电流强度等于单位时间内通过导体横截面电流强度等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。的电荷量。：1A=1

3、03mA=106A=109nA 电荷的定向移动形成电流。电荷的定向移动形成电流。 电流的大小用电流强度表示，简称电流电流的大小用电流强度表示，简称电流。tQI 电工与电子技术基础 电路中电路中a、b两点间的电压定义为单位正电两点间的电压定义为单位正电 荷由荷由a点移至点移至b点电场力所做的功。点电场力所做的功。 电压是电路中产生电流的根本原因。电压是电路中产生电流的根本原因。 电压等于电路中两点电位之差。电压等于电路中两点电位之差。dqdwuababQWUabab：电工与电子技术基础I +US RR0电工与电子技术基础 欧姆定律： 流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。RIU或者表示为：IRU

4、 欧姆定律的单位： 在SI中，电阻为欧姆() 或者为千欧(k) 、兆欧(M) UIR1.4 欧姆定律欧姆定律电工与电子技术基础 根据电路上所选电压和电流方向的不同，欧姆定律的表达式有着不同的符号： 当电流电流和电压电压的正方向定义为关联方向时，欧姆定律如(1)式 当电流电流和电压电压的正方向定义为非关联方向时欧姆定律如(2)式 IRU (1)IRU(2)UIR电工与电子技术基础 最简单的电路为直流电路，本节讨论电源的有载运行、开路状态和短路状态，所讨论的内容有电流、电压及功率等方面的特性。 本节讨论问题的理论依据是欧姆定律欧姆定律R0EUabR如图电路：E 为电源的电动势为电源的电动势U 为电

5、源的端电压为电源的端电压R0 为电源的内阻为电源的内阻R 为电路负载电阻为电路负载电阻1.5 电源的工作状态电源的工作状态电工与电子技术基础 开关闭合开关闭合,接通接通电源与负载。电源与负载。RREI 0U = IR 电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。 在电源有内阻时，在电源有内阻时，I U 。或或 U = E IRoUI = EI IRoP = PE P负载负载取用取用功率功率电源电源产生产生功率功率内阻内阻消耗消耗功率功率 电源输出的功率由负载决定。电源输出的功率由负载决定。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负载增加指负载取用的电流和功率增加率增加(电压

6、一定电压一定)。IR0R EU I电工与电子技术基础对于电阻R，其消耗的功率P = UI 或 P=U2/R=I2R0 作为负载其电流与电压方向相同，符合关联定义方向。 由此，功率值的正负与电流、电压的参考方向的选择有关。电源：U与I的实际方向相反，I 从“+”端流出，发出功率。负载：U与I的实际方向相同，I 从“+”端流入，吸收功率。R01E1UIR02E2电源电源负载 能量的传输和电源、负载的判定电工与电子技术基础特征特征: 开关开关 断开断开I = 0电源端电压电源端电压 ( 开路电压开路电压 )负载功率负载功率U = U0 = EP = 01. 开路处的电流等于零；开路处的电流等于零；I

7、 = 02. 开路处的电压开路处的电压 U 视电路情况而定。视电路情况而定。电路中某处断开时的特征电路中某处断开时的特征: :I+U有有源源电电路路IRoR EU0 电工与电子技术基础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 = 01.1. 短路处的电压等于零；短路处的电压等于零；U = 02. 2. 短路处的电流短路处的电流 I 视电路情况而定。视电路情况而定。I+U有有源源电电路路IR0R EU0 电工与电子技术基础支路：支路：电路中的每一个分支。电路中的每一个分支。 一条支路流过一个电流，称为支路电流。一条支路流过一个电流，称为

8、支路电流。三条或三条以上支路的联接点。三条或三条以上支路的联接点。由支路组成的闭合路径由支路组成的闭合路径。I1I2I3ba E2R2 R3R1E11 12 23 3电工与电子技术基础 结点共结点共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#1#2#3回路几个回路几个？abI1I2I3U2+-R1R3R2+_U1+_几条几条支路支路？结点几个？结点几个？网孔数网孔数？网孔共网孔共2个个电工与电子技术基础 用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系, ,其中其中包括包括电流定律电流定律和和电压定律电压定律两个定律。两个定律。例例I1I2

9、I3I44231IIII I =0即：即：04231IIII电工与电子技术基础I=?I1I2I3例例例例I1+I2=I3I=0IU2RU3+_U2+_U1+_RRR电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。电工与电子技术基础 #1#1#2I1I2I3R3US1+_US2_+R1R2例例0S13311URIRI#3#2S13311URIRI#3S2S12211UURIRI电工与电子技术基础1.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算 在分析电路时，常常要用到电位这个概念(与物理学中电势的概念相同)。l两点间的两点间的电压电压就是这两点的就是这两点的电位差

10、电位差( (电势差电势差) )。l电压电压是两点的是两点的电位差电位差，在计算电路问题时存在确切值。，在计算电路问题时存在确切值。l而电路中某点的而电路中某点的电位电位在计算中与零电位点的选择有在计算中与零电位点的选择有关，没有确切值，只是一个相对值。应特别注意！关，没有确切值，只是一个相对值。应特别注意！l因此，在计算因此，在计算电位电位时，必须选择电路中某点作为时，必须选择电路中某点作为参参考点考点，其电位称为参考电位，通常设其为零。，其电位称为参考电位，通常设其为零。电工与电子技术基础ab1 5AVb = 5V ab1 5A例例例例电位具有电位具有，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