电路的基本概念和基本定律课件

电路的基本概念和基本定律第一章§1.1电路的基本概念

1.1.1电路中的物理量1.1.2电路元件§1.2电路的基本定律

1.2.1欧姆定律1.2.2克希荷夫定律1电路的基本概念和基本定律第一章§1.1电路的基本概念1§1.1电路的基本概念1.1.1电路的物理量1.1.2电路元件

(一)无源元件(二)有源元件2§1.1电路的基本概念1.1.1电路的物理量21.1.1电路的物理量电池灯泡电流电压电动势EIRU+_负载电源31.1.1电路的物理量电池灯泡电流EIRU+_负载电源3电位：在电路中为方便起见，常用电位表示各处电压。所谓电位是指电路中某一点相对于参考点而言的电压。Va=5V

a点电位：ab15Aab15Ab点电位：Vb=-5V4电位：在电路中为方便起见，常用电位表示各处电压。所谓电位是指E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2电动势的电位表示法参考点5E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2电动势的电位的特点：电位值是相对的，参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变；电压的特点：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。注意：电位和电压的区别。6电位的特点：电位值是相对的，参考点选得不同，电路中其它各点的电路中物理量的正方向物理量的方向：实际方向假设方向（又称正方向）实际方向：物理中对电量规定的方向。假设方向（参考正方向）：在分析计算时，对电量人为规定的方向。7电路中物理量的正方向物理量的方向：实际方向假设方向（又称正方物理量的实际方向8物理量的实际方向8电路分析中的假设正方向（参考方向）问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？电流方向AB？电流方向BA？E1ABRE2IR9电路分析中的假设正方向（参考方向）问题的提出：在复杂电路中难(1)在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；解决方法(3)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；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2)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；（4）今后解题时一律以正方向为准。10(1)在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；解决方法(3物理量正方向的表示方法电池灯泡IRUabE+_abu_+正负号abUab（高电位在前，低电位在后）

双下标箭头uab电压IR电流：从高电位指向低电位。11物理量正方向的表示方法电池灯泡IRUabE+_abu_+正负例已知：E=2V,R=1Ω问：当Uab分别为3V和1V时，IR=?E

IRRURabU解：（1）首先假设各物理量的正方向，如图所示；（2）列方程求解。12例已知：E=2V,R=1ΩEIRRURabU解：（1）首(3)数值计算（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向相反）E

IRRURabU13(3)数值计算（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方(4)为了避免列方程时出错，习惯上把I与U的方向按相同方向假设。(1)方程式R=

U/I仅适用于U和I假设正方向一致的情况。(2)“实际方向”是物理中规定的，而“假设正方向”则是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。(3)在以后的解题过程中，注意一定要先设定“正方向”(即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的.提示14(4)为了避免列方程时出错，习惯上把I与U的方向(

IRURab假设:与的方向一致例假设:与的方向相反

IRURab15IRURab假设:例假设:IRURab15电功率aIRUb功率的概念：设电路任意两点间的电压为

U,流入此部分电路的电流为I，则这部分电路消耗的功率为:功率有无正负？如果UI方向不一致结果如何？16电功率aIRUb功率的概念：设电路任意两点间的电压为UIRUab或IRUab“吸收功率”（负载）“发出功率”（电源）若P=UI0若P=UI0IUab+-根据能量守衡关系P（吸收）=P（发出）17IRUab或IRUab“吸收功率”“发出功率”若P=IaRUb+-E设E=10V,R=1欧求：PE=?PR=?解：显然U=10VI=10APR=UI=10X10=100WP>0(负载）P<0(电源）PE=UI=100W(U,I方向不一致）例：----18IaRUb+-E设E=10V,R=1欧解：显然按此，计算出P>0

时,说明此部分电路消耗电功率，为负载。

所以，从P的+或-可以区分器件的作用，是电源，还是负载。结论在进行功率计算时，如果假设U、I正方向一致，则P=UI,如果U、I正方向不一致，则P=-UI。计算出P<0

时,说明此部分电路产生电功率，为电源。19按此，计算出P>0时,说明此部分电路消耗电伏-安特性iuRiuui线性电阻非线性电阻(一)无源元件电阻(R),电容（C),电感（L）常用单位：、k、M1.1.2电路元件电阻：20伏-安特性iuRiuui线性电阻非线性电阻(一)无源1.电压源伏安特性电压源模型IUEUIRO+-ERo越大?小？特性越平?(二)有源元件主要介紹有源元件中的两种电源：电压源和电流源。211.电压源伏安特性电压源模型IUEUIRO+-ERo越大?理想电压源（恒压源）:

RO=0时的电压源.特点：(1）输出电压不变，其值恒等于电动势。即Uab

E；（2）电源中的电流由外电路决定。IE+_abUab伏安特性IUabE22理想电压源（恒压源）:RO=0时的电压源.特点：(1恒压源中的电流由外电路决定设:

E=10VIE+_abUab2R1当R1

R2

同时接入时：I=10AR22例当R1接入时：I=5A则：23恒压源中的电流由外电路决定设:E=10VIE+_abU恒压源特性中不变的是：_____________E恒压源特性中变化的是：_____________I_________________会引起I的变化。外电路的改变I的变化可能是_______的变化，或者是_______的变化。大小方向+_I恒压源特性小结EUababR24恒压源特性中不变的是：_____________E恒压源特性2.电流源ISROabUabIIsUabI外特性

电流源模型RORO越大特性越陡252.电流源ISROabUabIIsUabI外特性电流源理想电流源（恒流源):

RO=时的电流源.特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电流源电流IS；abIUabIsIUabIS伏安特性（2）输出电压由外电路决定。26理想电流源（恒流源):RO=时的电流源.特点：（1恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设:IS=1AR=10

时，U=10

V。R=1时，U=1

V。则:例27恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设:IS=1A恒流源特性小结恒流源特性中不变的是：_____________Is恒流源特性中变化的是：_____________Uab_________________会引起Uab的变化。外电路的改变Uab的变化可能是_______的变化，或者是_______的变化。大小方向

理想恒流源两端可否被短路？

abIUabIsR28恒流源特性小结恒流源特性中不变的是：____________恒流源器件举例IcIbUce当I

b确定后，Ic就基本确定了。在IC基本恒定的范围内，Ic可视为恒流源(电路元件的抽象)。cebIb+-E+-晶体三极管UceIc29恒流源器件举例IcIbUce当Ib确定后，I电压源中的电流如何决定？电流源两端的电压等于多少？例IER_+abUab=?Is原则：Is不能变，E不能变。电压源中的电流I=IS恒流源两端的电压30电压源中的电流例IER_+abUab=?Is原则：Is不能恒压源与恒流源特性比较恒压源恒流源不变量变化量E+_abIUabUab=E

（常数）Uab的大小、方向均为恒定，外电路负载对Uab

无影响。IabUabIsI=Is

（常数）I的大小、方向均为恒定，外电路负载对I无影响。输出电流I可变-----

I的大小、方向均由外电路决定端电压Uab可变-----Uab的大小、方向均由外电路决定31恒压源与恒流源特性比较恒压源恒流源不变量变化3.两种电源的等效互换等效互换的前提：对外的电压电流相等。I=I'Uab

=Uab'即：IRO+-EbaUabISabUab'I'RO'323.两种电源的等效互换等效互换的前提：对外的电压电流相等等效互换的条件：IRO+-EbaUabISabUab'I'RO'则：I=I'Uab=Uab'若：33等效互换的条件：IRO+-EbaUabISabUab'I'RaE+-bIUabRO电压源电流源Uab'RO'IsabI'34aE+-bIUabRO电压源电流源Uab'RO'IsabI等效变换的注意事项(1)“等效”是指“对外”等效（即等效互换前后对外伏--安特性一致），但对内不等效。时例如：IsaRO'bUab'I'RLaE+-bIUabRORLRO中不消耗能量RO'中则消耗能量对内不等效对外等效35等效变换的注意事项(1)“等效”是指“对外”等效（即等效(2)注意转换前后E与Is的方向。aE+-bIROE+-bIROaIsaRO'bI'aIsRO'bI'36(2)注意转换前后E与Is的方向。aE+-bIR(3)恒压源和恒流源不能等效互换。abI'Uab'IsaE+-bI（不存在）37(3)恒压源和恒流源不能等效互换。abI'Uab'Isa(4)进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效变换。RO和RO

'

不一定是电源内阻。38(4)进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间R1R3IsR2R5R4I3I1I应用举例-+IsR1E1+-R3R2R5R4IE3I=?39R1R3IsR2R5R4I3I1I应-+IsR1E1+-R3(接上页)IsR5R4IR1//R2//R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I40(接上页)IsR5R4IR1//R2//R3I1+I3R1R+RdEd+R4E4R5I--(接上页)ISR5R4IR1//R2//R3I1+I341+RdEd+R4E4R5I--(接上页)ISR5R4IR1/10V+-2A2I讨论题哪个答案对???+-10V+-4V24210V+-2A2I讨论题哪???+-10V+-4V241.2.1欧姆定律1.2.2克希荷夫定律

(一)克氏电流定律(二)克氏电压定律§1.2电路的基本定律431.2.1欧姆定律§1.2电路的基本定律43RUI注意：用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明正方向。RUIRUI1.2.1欧姆定律44RUI注意：用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明正方向。RU广义欧姆定律

(支路中含有电动势时的欧姆定律)当Uab>E

时，I>0表明方向与图中假设方向一致。当Uab<E时，I<0表明方向与图中假设方向相反。E+_baIUabR提问:I的方向反过来呢？45广义欧姆定律当Uab>E时，I>0表明1.2.2克希荷夫定律（又名基尔霍夫定律）简称克氏定律该定律由克氏电流定律和克氏电压定律两部分组成。克氏电流定律描述了同一节点处的各支路电流的关系；克氏电压定律描述了回路中各段电压的关系。名词：节点：三个或三个以上支路的联结点支路：电路中每一个分支回路：电路中任一闭合路径461.2.2克希荷夫定律（又名基尔霍夫定律）支路：ab、ad、…...几个？回路：abda、bcdb、…...几个？节点：a、b、…...几个？例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-64747支路：ab、ad、…...回路：abda、bcdb、节点(一)克氏电流定律对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和都为0。I1I2I3I4克氏电流定律的依据：电流的连续性。I=0即：例或：48(一)克氏电流定律对任何节点，在任一瞬间，流入电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。例I1+I2=I3例I=0克氏电流定律的扩展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R49电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。例I1+I2=I3例I(二)克氏电压定律

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。或，电压的代数和为0。例如：回路a-d-c-a即：或：I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-I3R3-I4R4-I5R5=E3-E450(二)克氏电压定律对电路中的任一回路，沿任意循行关于独立方程式的讨论问题的提出：在用克氏电流定律或电压定律列方程时，究竟可以列出多少个独立的方程？例aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1分析以下电路中应列几个电流方程？几个电压方程？51关于独立方程式的讨论问题的提出：在用克氏电流定律或电压定克氏电流方程：节点a：节点b：独立方程只有1个克氏电压方程：#1#2#3独立方程只有2个aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE152克氏电流方程：节点a：节点b：独立方程只有1个克氏电压方设：电路中有N个节点，B个支路N=2、B=3bR1R2E2E1+-R3+_a小结独立的节点电流方程有

(N-1)个独立的回路电压方程有

(B-N+1)个则：（一般为网孔个数）独立电流方程：１个独立电压方程：２个53设：电路中有N个节点，B个支路N=2、B=3bR1R2E2E讨论题求：I1、I2、I3

能否很快说出结果？1++--3V4V11+-5VI1I2I354讨论题求：I1、I2、I3？1++--3V4V11电路的基本概念和基本定律第一章§1.1电路的基本概念

1.1.1电路中的物理量1.1.2电路元件§1.2电路的基本定律

1.2.1欧姆定律1.2.2克希荷夫定律55电路的基本概念和基本定律第一章§1.1电路的基本概念1§1.1电路的基本概念1.1.1电路的物理量1.1.2电路元件

(一)无源元件(二)有源元件56§1.1电路的基本概念1.1.1电路的物理量21.1.1电路的物理量电池灯泡电流电压电动势EIRU+_负载电源571.1.1电路的物理量电池灯泡电流EIRU+_负载电源3电位：在电路中为方便起见，常用电位表示各处电压。所谓电位是指电路中某一点相对于参考点而言的电压。Va=5V

a点电位：ab15Aab15Ab点电位：Vb=-5V58电位：在电路中为方便起见，常用电位表示各处电压。所谓电位是指E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2电动势的电位表示法参考点59E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2电动势的电位的特点：电位值是相对的，参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变；电压的特点：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。注意：电位和电压的区别。60电位的特点：电位值是相对的，参考点选得不同，电路中其它各点的电路中物理量的正方向物理量的方向：实际方向假设方向（又称正方向）实际方向：物理中对电量规定的方向。假设方向（参考正方向）：在分析计算时，对电量人为规定的方向。61电路中物理量的正方向物理量的方向：实际方向假设方向（又称正方物理量的实际方向62物理量的实际方向8电路分析中的假设正方向（参考方向）问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？电流方向AB？电流方向BA？E1ABRE2IR63电路分析中的假设正方向（参考方向）问题的提出：在复杂电路中难(1)在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；解决方法(3)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；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2)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；（4）今后解题时一律以正方向为准。64(1)在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；解决方法(3物理量正方向的表示方法电池灯泡IRUabE+_abu_+正负号abUab（高电位在前，低电位在后）

双下标箭头uab电压IR电流：从高电位指向低电位。65物理量正方向的表示方法电池灯泡IRUabE+_abu_+正负例已知：E=2V,R=1Ω问：当Uab分别为3V和1V时，IR=?E

IRRURabU解：（1）首先假设各物理量的正方向，如图所示；（2）列方程求解。66例已知：E=2V,R=1ΩEIRRURabU解：（1）首(3)数值计算（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向相反）E

IRRURabU67(3)数值计算（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方(4)为了避免列方程时出错，习惯上把I与U的方向按相同方向假设。(1)方程式R=

U/I仅适用于U和I假设正方向一致的情况。(2)“实际方向”是物理中规定的，而“假设正方向”则是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。(3)在以后的解题过程中，注意一定要先设定“正方向”(即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的.提示68(4)为了避免列方程时出错，习惯上把I与U的方向(

IRURab假设:与的方向一致例假设:与的方向相反

IRURab69IRURab假设:例假设:IRURab15电功率aIRUb功率的概念：设电路任意两点间的电压为

U,流入此部分电路的电流为I，则这部分电路消耗的功率为:功率有无正负？如果UI方向不一致结果如何？70电功率aIRUb功率的概念：设电路任意两点间的电压为UIRUab或IRUab“吸收功率”（负载）“发出功率”（电源）若P=UI0若P=UI0IUab+-根据能量守衡关系P（吸收）=P（发出）71IRUab或IRUab“吸收功率”“发出功率”若P=IaRUb+-E设E=10V,R=1欧求：PE=?PR=?解：显然U=10VI=10APR=UI=10X10=100WP>0(负载）P<0(电源）PE=UI=100W(U,I方向不一致）例：----72IaRUb+-E设E=10V,R=1欧解：显然按此，计算出P>0

时,说明此部分电路消耗电功率，为负载。

所以，从P的+或-可以区分器件的作用，是电源，还是负载。结论在进行功率计算时，如果假设U、I正方向一致，则P=UI,如果U、I正方向不一致，则P=-UI。计算出P<0

时,说明此部分电路产生电功率，为电源。73按此，计算出P>0时,说明此部分电路消耗电伏-安特性iuRiuui线性电阻非线性电阻(一)无源元件电阻(R),电容（C),电感（L）常用单位：、k、M1.1.2电路元件电阻：74伏-安特性iuRiuui线性电阻非线性电阻(一)无源1.电压源伏安特性电压源模型IUEUIRO+-ERo越大?小？特性越平?(二)有源元件主要介紹有源元件中的两种电源：电压源和电流源。751.电压源伏安特性电压源模型IUEUIRO+-ERo越大?理想电压源（恒压源）:

RO=0时的电压源.特点：(1）输出电压不变，其值恒等于电动势。即Uab

E；（2）电源中的电流由外电路决定。IE+_abUab伏安特性IUabE76理想电压源（恒压源）:RO=0时的电压源.特点：(1恒压源中的电流由外电路决定设:

E=10VIE+_abUab2R1当R1

R2

同时接入时：I=10AR22例当R1接入时：I=5A则：77恒压源中的电流由外电路决定设:E=10VIE+_abU恒压源特性中不变的是：_____________E恒压源特性中变化的是：_____________I_________________会引起I的变化。外电路的改变I的变化可能是_______的变化，或者是_______的变化。大小方向+_I恒压源特性小结EUababR78恒压源特性中不变的是：_____________E恒压源特性2.电流源ISROabUabIIsUabI外特性

电流源模型RORO越大特性越陡792.电流源ISROabUabIIsUabI外特性电流源理想电流源（恒流源):

RO=时的电流源.特点：（1）输出电流不变，其值恒等于电流源电流IS；abIUabIsIUabIS伏安特性（2）输出电压由外电路决定。80理想电流源（恒流源):RO=时的电流源.特点：（1恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设:IS=1AR=10

时，U=10

V。R=1时，U=1

V。则:例81恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设:IS=1A恒流源特性小结恒流源特性中不变的是：_____________Is恒流源特性中变化的是：_____________Uab_________________会引起Uab的变化。外电路的改变Uab的变化可能是_______的变化，或者是_______的变化。大小方向

理想恒流源两端可否被短路？

abIUabIsR82恒流源特性小结恒流源特性中不变的是：____________恒流源器件举例IcIbUce当I

b确定后，Ic就基本确定了。在IC基本恒定的范围内，Ic可视为恒流源(电路元件的抽象)。cebIb+-E+-晶体三极管UceIc83恒流源器件举例IcIbUce当Ib确定后，I电压源中的电流如何决定？电流源两端的电压等于多少？例IER_+abUab=?Is原则：Is不能变，E不能变。电压源中的电流I=IS恒流源两端的电压84电压源中的电流例IER_+abUab=?Is原则：Is不能恒压源与恒流源特性比较恒压源恒流源不变量变化量E+_abIUabUab=E

（常数）Uab的大小、方向均为恒定，外电路负载对Uab

无影响。IabUabIsI=Is

（常数）I的大小、方向均为恒定，外电路负载对I无影响。输出电流I可变-----

I的大小、方向均由外电路决定端电压Uab可变-----Uab的大小、方向均由外电路决定85恒压源与恒流源特性比较恒压源恒流源不变量变化3.两种电源的等效互换等效互换的前提：对外的电压电流相等。I=I'Uab

=Uab'即：IRO+-EbaUabISabUab'I'RO'863.两种电源的等效互换等效互换的前提：对外的电压电流相等等效互换的条件：IRO+-EbaUabISabUab'I'RO'则：I=I'Uab=Uab'若：87等效互换的条件：IRO+-EbaUabISabUab'I'RaE+-bIUabRO电压源电流源Uab'RO'IsabI'88aE+-bIUabRO电压源电流源Uab'RO'IsabI等效变换的注意事项(1)“等效”是指“对外”等效（即等效互换前后对外伏--安特性一致），但对内不等效。时例如：IsaRO'bUab'I'RLaE+-bIUabRORLRO中不消耗能量RO'中则消耗能量对内不等效对外等效89等效变换的注意事项(1)“等效”是指“对外”等效（即等效(2)注意转换前后E与Is的方向。aE+-bIROE+-bIROaIsaRO'bI'aIsRO'bI'90(2)注意转换前后E与Is的方向。aE+-bIR(3)恒压源和恒流源不能等效互换。abI'Uab'IsaE+-bI（不存在）91(3)恒压源和恒流源不能等效互换。abI'Uab'Isa(4)进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间均可等效变换。RO和RO

'

不一定是电源内阻。92(4)进行电路计算时，恒压源串电阻和恒电流源并电阻两者之间R1R3IsR2R5R4I3I1I应用举例-+IsR1E1+-R3R2R5R4IE3I=?93R1R3IsR2R5R4I3I1I应-+IsR1E1+-R3(接上页)IsR5R4IR1//R2//R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I94(接上页)IsR5R4IR1//R2//R3I1+I3R1R+RdEd+R4E4R5I--(接上页)ISR5R4IR1//R2//R3I1+I395+RdEd+R4E4R5I--(接上页)ISR5R4IR1/10V+-2A2I讨论题哪个答案对???+-10V+-4V29610V+-2A2I讨论题哪???+-10V+-4V241.2.1欧姆定律1.2.2克希荷夫定律

(一)克氏电流定律(二)克氏电压定律§1.2电路的基本定律971.2.1欧姆定律§1.2电路的基本定律43RUI注意：用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明正方向。RUIRUI1.2.1欧姆定律98RUI注意：用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明正方向。RU广义欧姆定律

(支路中含有电动势时的欧姆定律)当Uab>E

时，I>0表明方向与图中假设方向一致。当Uab<E时，I<0表明方向与图中假设方向相反。E+_baIUabR提问:I的方向反过来呢？99广义欧姆定律当Uab>E时，I>0表明1.2.2