电工技术课件：1-1 电路的基本概念

1第1章电路的基本概念和基本定律

电路的基本概念

1.1.1电路中的物理量

1.1.2电路元件电路的基本定律1.2.1欧姆定律1.2.2基尔霍夫定律

1.11.221.1.1

电路的物理量电池灯泡电流电压电动势EIRU+_负载电源1.1电路的基本概念3电路中物理量的正方向物理量的方向：实际方向假设正方向（参考方向）实际方向：电路中电量实际存在的方向。假设正方向（参考方向）：为便于分析计算，对电量人为规定的方向。4物理量的实际正方向5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。6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？E1ABRE2IR7(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；8例已知：E=2V,R=1Ω问：当U分别为3V和1V时，IR=?E

IRRURabU解：(1)假定电路中物理量的正方向如图所示；(2)列电路方程：9(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

IRRURabU10(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U/I=R

仅适用于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，注意一定要先假定“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11

IRURab假设:

与的方向一致例假设:

与的方向相反

IRURab12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？13

在U、I正方向选择一致的前提下，

IRUab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）14当计算的P>0

时,则说明U、I

的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，为负载。

所以，从P的+或-可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。结论在进行功率计算时，如果假设U、I

正方向一致。当计算的P<0

时,则说明U、I

的实际方向相反，此部分电路发出电功率，为电源。15伏-安特性iuRiuui线性电阻非线性电阻(一)无源元件1.电阻R（常用单位：、k、M）1.1.2电路元件162.电感

L：ui（单位：H,mH,H）单位电流产生的磁通线圈匝数磁通17电感中电流、电压的关系uei当(直流)时,所以,在直流电路中电感相当于短路.18线圈面积线圈长度导磁率电感和结构参数的关系线性电感:L=Const(如:空心电感不变)非线性电感:L=Const(如:铁心电感不为常数)uei19电感是一种储能元件,储存的磁场能量为：电感的储能203.电容C单位电压下存储的电荷（单位：F,F,pF）++++----+q-qui电容符号有极性无极性+_21电容上电流、电压的关系当(直流)时,所以,在直流电路中电容相当于断路.uiC22极板面积板间距离介电常数电容和结构参数的关系线性电容:C=Const(

不变)非线性电容:C=Const(

不为常数)uiC23电容的储能电容是一种储能元件,储存的电场能量为：24无源元件小结理想元件的特性（u与i

的关系）LCR25实际元件的特性可以用若干理想元件来表示例：电感线圈L

：电感量R：导线电阻C：线间分布电容参数的影响和电路的工作条件有关。26UR1R2LCR1UR2U为直流电压时,以上电路等效为注意L、C

在不同电路中的作用27作业P26:1-228（二）电阻串并联联接的等效变换1、电阻的串联特点:1)各电阻一个接一个地顺序相联；两电阻串联时的分压公式：R=R1+R23)等效电阻等于各电阻之和；4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。R1U1UR2U2I+–++––RUI+–2)各电阻中通过同一电流；应用：降压、限流、调节电压等。292、电阻的并联两电阻并联时的分流公式：(3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；(4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。特点:(1)各电阻联接在两个公共的结点之间；RUI+–I1I2R1UR2I+–(2)各电阻两端的电压相同；应用：分流、调节电流等。303、电阻星形联结与三角形联结的等换RO电阻形联结Y-等效变换电阻Y形联结ROCBADCADBIaIbIcbcRaRcRbaacbRcaRbcRabIaIbIc31等效变换的条件：

对应端流入或流出的电流(Ia、Ib、Ic)一一相等，对应端间的电压(Uab、Ubc、Uca)也一一相等。经等效变换后，不影响其它部分的电压和电流。

等效变换aCbRcaRbcRab电阻形联结IaIbIc电阻Y形联结IaIbIcbCRaRcRba32据此可推出两者的关系条件

等效变换aCbRcaRbcRab电阻形联结IaIbIc电阻Y形联结IaIbIcbCRaRcRba33YYa等效变换acbRcaRbcRabIaIbIcIaIbIcbcRaRcRb34将Y形联接等效变换为形联结时若Ra=Rb=Rc=RY时，有Rab=Rbc=Rca=R=3RY；

将形联接等效变换为Y形联结时若Rab=Rbc=Rca=R时，有Ra=Rb=Rc=RY=R/3

等效变换acbRcaRbcRabIaIbIcIaIbIcbcRaRcRba35例1：对图示电路求总电阻R12R1221222111由图：R12=2.68R12CD12110.40.40.82R1210.82.41.412122.68436例2：计算下图电路中的电流I1。I1–+4584412Vabcd解：将联成形abc的电阻变换为Y形联结的等效电阻I1–+45RaRbRc12Vabcd37例2：计算下图电路中的电流I1。I1–+4584412Vabcd解：I1–+45Ra2Rb1Rc212Vabcd381.电压源伏安特性电压源模型IUEUIRO+-ERo越大斜率越大(三)有源元件主要讲有源元件中的两种电源：电压源和电流源。39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IUabE40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：41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恒压源特性小结EUababR422.电流源ISROabUabIIsUabI外特性

电流源模型RORO越大特性越陡43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。44恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设:IS=1A

R=10

时，U=10

V

R=1

时，U=1

V则:例45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

理想恒流源两端可否被短路？

abIUabIsR46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47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483.两种电源的等效互换等效互换的条件：对外的电压电流相等。I=I'Uab

=Uab'即IRO+-EbaUabISabUab'I'RO'49等效互换公式IRO+-EbaUabISabUab'I'RO'则I=I'Uab=Uab'若50aE+-bIUabRO电压源电流源Uab'RO'IsabI'51等效变换的注意事项“等效”是指“对外”等效（等效互换前后对外伏--安特性一致），对内不等效。(1)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时例如：52注意转换前后E

与Is

的方向(2)aE+-bIROE+-bIROaIsaRO'bI'aIsRO'bI'53(3)恒压源和恒流源不能等效互换abI'Uab'IsaE+-bI（不存在）54(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。55R1R3IsR2R5R4I3I1I应用举例-+IsR1E1+-R3R2R5R4IE3I=?56(接上页)IsR5R4IR1//R2//R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I57+RdEd+R4E4R5I--(接上页)ISR5R4IR1//R2//R3I1+I358作业P28:1-14591.2.1

欧姆定律1.2.2

基尔霍夫定律

1.基尔霍夫电流定律

2.基尔霍夫电压定律电路的基本定律1.260RUI注意：用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明参考方向！RUIRUI1.2.1欧姆定律61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+_baIUabR621.2.2基尔霍夫定律

基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系。名词注释：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63支路：ab、ad、…...

（共6条）回路：abda、bcdb、

…...

（共7个）节点：a、b、…...(共4个）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-641.基尔霍夫电流定律对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于流出该节点的电流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为0。I1I2I3I4基尔霍夫电流定律的依据：电流的连续性原理I=0即：例：或：65电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。I1+I2=I3例I=0基尔霍夫电流定律的扩展I=?I1I2I