L电感元件只具有储存磁能的电特性IS课件

电工电子基础第一篇电工电子基础第一篇1

理解电流、电压参考方向的问题；掌握基尔霍夫定律及其具体应用；了解电气设备额定值的定义；熟悉电路在不同工作状态下的特点；深刻理解电路中电位的概念并能熟练计算电路中各点的电位。第1章电路分析基础学习要点理解电流、电压参考方向的问第1章电路分析基础学习要点21.1电路分析基础知识1.2电气设备的额定值及电路的工作状态1.3基本电路元件和电源元件1.4电路定律及电路基本分析方法1.5电路中的电位及其计算方法1.6叠加定理1.7戴维南定理第1章电路分析基础1.1电路分析基础知识1.2电气设备的额定值及电路的31.1电路分析基础知识1、导体、绝缘体和半导体原子核原子核中有质子和中子，其中质子带正电，中子不带电。绕原子核高速旋转的电子带负电。自然界物质的电结构：电子正电荷负电荷=原子结构中：原子核导体的外层电子数很少且距离原子核较远，因此受原子核的束缚力很弱，极易挣脱原子核的束缚游离到空间成为自由电子，即导体的特点就是内部具有大量的自由电子。原子核半导体的外层电子数一般为4个，其导电性界于导体和绝缘体之间。原子核绝缘体外层电子数通常为8个，且距离原子核较近，因此受到原子核很强的束缚力而无法挣脱，我们把外层电子数为8个称为稳定结构，这种结构中不存在自由电子，因此不导电。1.1电路分析基础知识1、导体、绝缘体和半导体原子核4当外界电场的作用力超过原子核对外层电子的束缚力时，绝缘体的外层电子同样也会挣脱原子核的束缚成为自由电子，这种现象我们称为“绝缘击穿”。绝缘体一旦被击穿，就会永久丧失其绝缘性能而成为导体。1、绝缘体是否在任何条件下都不导电？2、半导体有什么特殊性？半导体的导电性虽然介于导体和绝缘体之间，但半导体在外界条件发生变化时，其导电能力将大大增强；若在纯净的半导体中掺入某些微量杂质后，其导电能力甚至会增加上万乃至几十万倍，半导体的上述特殊性，使它在电子技术中得到了极其广泛地应用。当外界电场的作用力超过原子核对外层电子的束缚力时，绝5负载：2、电路的组成与功能电路——由实际元器件构成的电流的通路。电路组成电源：电路中提供电能的装置。如发电机、蓄电池等。在电路中接收电能的设备。如电动机、电灯等。中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、控制和保护部件，如连接导线、开关设备、测量设备以及各种继电保护设备等。负载：2、电路的组成与功能电路——由实际元器件构成的电流的6电路可以实现电能的传输、分配和转换。电力系统中：电子技术中：电路可以实现电信号的传递、存储和处理。电路的功能电路可以实现电能的传输、分配和转换。电力系统中：电子73、电路模型和电路元件电源负载实体电路中间环节与实体电路相对应、由理想元件构成的电路图，称为实体电路的电路模型。电路模型负载电源开关连接导线SRL+

U–IUS+_R03、电路模型和电路元件电源负实体电路中间环节与实体电路相8白炽灯的电路模型可表示为：实际电路器件品种繁多，其电磁特性多元而复杂，采取模型化处理可获得有意义的分析效果如iR

R

L消耗电能的电特性可用电阻元件表征产生磁场的电特性可用电感元件表征由于白炽灯中耗能的因素大大于产生磁场的因素，因此L可以忽略。理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性惟一、精确，可定量分析和计算。白炽灯电路白炽灯的电路模型可表示为：实际电路器件品种繁多，其电磁特9RC+

US–电阻元件只具耗能的电特性电容元件只具有储存电能的电特性理想电压源输出电压恒定，输出电流由它和负载共同决定理想电流源输出电流恒定，两端电压由它和负载共同决定L电感元件只具有储存磁能的电特性IS理想电路元件分有无源和有源两大类无源二端元件有源二端元件RC+电阻元件电容元件理想电压源理想电流源L电感元件只具有储10

必须指出，电路在进行上述模型化处理时是有条件的。前提是：实际电路中各部分的基本电磁现象可以分别研究，并且相应的电磁过程都集中在电路元件内部进行，这种电路称为集总参数元件的电路。

集总参数元件的特征1.在元件中所发生的电磁过程都集中在元件内部进行，其次要因素可以忽略的理想化电路元件。如前面提到的无源电路元件R，只具有耗能的电特性；L只具有储存磁场能量的电特性；C只具有储存电场能量的电特性。2.对于集总参数元件，任何时刻，从元件一端流入的电流，恒等于从元件另一端流出的电流，并且元件两端的电压值是完全确定的。必须指出，电路在进行上述模型化处理时是有条件的。前提是：114.电路中的电压、电流及其参考方向（1）电流电流的国际单位制是安培【A】，较小的单位还有毫安【mA】和微安【μA】等，它们之间的换算关系为：idqdt=……（1-1）1A=103mA=106μA=109nAIQt=……（1-2）电荷有规则的定向移动形成电流。计量电流大小的物理量称为电流强度，简称电流。定义式为：若电流的大小、方向均不随时间变化，则表达式为：在电工技术的问题分析中，仅仅指出电流的大小是不够的，通常规定以正电荷移动的方向为电流的参考正方向。4.电路中的电压、电流及其参考方向（1）电流电流的12直流情况下（2）电压高中物理学中对电压的定义：电场力把单位正电荷从电场中的一点移到另一点所做的功。表达式为：注意：物理量用小字表示变量，用大写表示恒量。电压的国际单位制是伏特【V】，常用的单位还有毫伏【mV】和千伏【KV】等，它们之间的换算关系为：1V=103mV=10－3KV电工技术的问题分析中，通常规定电压的参考正方向由高电位指向低电位，因此电压又称作电压降。从工程应用的角度来讲，电路中的电压是产生电流的根本原因；在数值上，电压等于电路中两点电位的差值。直流情况下（2）电压高中物理学中对电压的定义：电场力13（3）电流、电压的参考方向

对电路进行分析计算时应注意：列写电路方程式之前，首先要在电路中标出电流、电压的参考方向。电路图上电流、电压参考方向的标定，原则上任意假定，但一经选定，在整个分析计算过程中，这些参考方向就不允许再变更。aI电源元件＋U－b非关联参考方向aI负载元件＋U－b关联参考方向

实际电源上的电压、电流方向总是非关联的，实际负载上的电压、电流方向是关联的。因此，假定某元件是电源时，应选取非关联参考方向，假定某元件是负载应选取关联参考方向。（3）电流、电压的参考方向对电路进行分析计算时应注意：列14

在电路图上预先标出电压、电流的参考方向，目的是为解题时列写方程式提供依据。因为，只有参考方向标定的情况下，方程式各电量前的正、负号才能确定。I为什么要在电路图中预选标出参考方向？例如–

+USR0RI设参考方向下US=100V，I=－5A，则说明电源电压的实际方向与参考方向一致；电流为负值说明其实际方向与图中所标示的参考方向相反。

参考方向一经设定，在分析和计算过程中不得随意改动。方程式各量前面的正、负号均应依据参考方向写出，而电量的真实方向是以计算结果和参考方向二者共同确定的。在电路图上预先标出电压、电流的参考方向，目的是为解题时列15思考回答1.在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？2.应用参考方向时，你能说明“正、负”、“加、减”及“相同、相反”这几对词的不同之处吗？电路分析中引入参考方向的目的是：为分析和计算电路提供方便和依据。

应用参考方向时，“正、负”是指在参考方向下，电压、电流数值前面的正负号，如某电流为“－5A”，说明其实际方向与参考方向相反，某电压为“＋100V”，说明该电压实际方向与参考方向一致；“加、减”指参考方向下电路方程式中各量前面的加、减号；“相同”是指电压、电流为关联参考方向，“相反”指的是电压、电流参考方向非关联。

思考回答1.在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？2.16日常生产和生活中，电能（或电功）也常用度作为量纲：1度=1KW•h=1KV•A•h5.电能、电功率和效率（1）电能电能的转换是在电流作功的过程中进行的。因此，电流作功所消耗电能的多少可以用电功来量度。电功：式中单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】1度电的概念1000W的电炉加热1小时；100W的电灯照明10小时；40W的电灯照明25小时。日常生产和生活中，电能（或电功）也常用度作为17电功率是用来表示电流做功快慢的物理量。用电器正常工作时的电压叫额定电压，在额定电压下的电功率叫做额定功率。（2）电功率电工技术中，单位时间内电流所作的功称为电功率。电功率用“P”表示：国际单位制：U【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】实际加在用电器两端的电压叫实际电压，在实际电压下的电功率叫实际功率。

只有在实际电压恰好与额定电压相等时，实际功率才等于额定功率。电功率是用来表示电流做功快慢的物理量。（2）电功率18提高电能效率能大幅度节约投资。据专家测算，建设1千瓦的发电能力，平均在7000元左右；而节约1千瓦的电力，大约平均需要投资2000元，不到建设投资的1/3。通过提高电能效率节约下来的电力还不需要增加煤等一次性资源投入，更不会增加环境污染。（3）效率电气设备运行时客观上存在损耗，在工程应用中，常把输出功率与输入功率的比例数称为效率，用“η”表示：

所以，提高电能效率与加强电力建设具有相同的重要地位，不仅有利于缓解电力紧张局面，还能促进资源节约型社会的建立。

提高电能效率能大幅度节约投资。据专家测算，建设1千瓦191.2电气设备的额定值及电路的工作状态1.电气设备的额定值电气设备长期、安全工作条件下的最高限值称为额定值。电气设备的额定值是根据设计、材料及制造工艺等因素，由制造厂家给出的技术数据。2.电路的三种工作状态（a）开路＋U=US－I＝0S＋

US－RSRL＋U=US－IRS－＋U=0－I＝US/RSI＝US÷(RS＋RL)（b）通路S＋

US－RSRLS＋

US－RSRL（c）短路1.2电气设备的额定值及电路的工作状态1.电气设备的额定201.3基本电路元件和电源元件1.电阻元件R线性电阻元件伏安特性0ui由电阻的伏安特性曲线可得，任一瞬时，电阻元件上电压和电流的关系为即时对应关系，即：因此，电阻元件称为即时元件。即时电阻产品实物图电阻元件图符号元件上的电压、电流关系遵循欧姆定律。电阻元件通过电流就要发热，消耗的能量为：1.3基本电路元件和电源元件1.电阻元件R线性电阻元件212.电感元件L线性电感元件韦安特性0Ψi对线性电感元件而言，任一瞬时，其电压和电流的关系为微分(或积分)的动态关系，即：显然，只有电感元件上的电流电感产品实物图电感元件图符号发生变化时，电感两端才有电压。因此，我们把电感元件称为动态元件。动态元件可以储能，储存的磁能为：2.电感元件L线性电感元件韦安特性0Ψi对线性电感223.电容元件线性电容元件库伏特性0qu对线性电容元件而言，任一瞬时，其电压、电流的关系也是微分(`或积分)的动态关系，即：电容元件的工作方式就是充放电。C电容产品实物图电容元件图符号因此，只有电容元件的极间电压发生变化时，电容支路才有电流通过。电容元件也是动态元件，其储存的电场能量为：3.电容元件线性电容元件库伏特性0qu对线性电容234.电源元件任何电源都可以用两种电源模型来表示，输出电压比较稳定的，如发电机、干电池、蓄电池等通常用电压源模型(理想电压源和一个电阻元件相串联的形式)表示；柴油机组汽油机组蓄电池各种形式的电源设备图输出电流较稳定的：如光电池或晶体管的输出端等通常用电流源模型(理想电流源和一个内阻相并联的形式)表示。US+_R0ISR04.电源元件任何电源都可以用两种电源模型来表示，输24理想电压源的外特性0UI电压源模型的外特性0UI理想电压源和实际电压源模型的区别S＋

US－R0URL＋

U－电压源模型输出端电压I理想电压源内阻为零，因此输出电压恒定；实际电压源总是存在内阻的，因此当负载电流增大时，内阻上必定增加消耗，从而造成输出电压随负载电流的增大而减小。即实际电压源的外特性应是一条稍微向下倾斜的直线，如右图所示。理想电压源的外特性0UI电压源模型的外特性0UI理想电压源和25理想电流源的内阻R0I∞(相当于开路)，因此内部不能分流，输出的电流值恒定。理想电流源的外特性0IU电流源模型的外特性0IUU+_RLR0IISI电流源模型实际电流源的内阻总是有限值，因此当负载增大时，内阻上分配的电流必定增加，从而造成输出电流随负载的增大而减小。即实际电流源的外特性也是一条稍微向下倾斜的直线。理想电流源和实际电流源模型的区别理想电流源的内阻R0I∞(相当于开路)，26两种电源之间的等效互换Us=IsR0内阻改并联Is=

UsR0两种电源模型之间等效变换时，电压源的数和电流源的数值遵循欧姆定律的数值关系，但变换过程中内阻不变。bIR0Uab+_US+_aIS

R0US

bIR0Uab+_a等效互换的原则：当外接负载相同时，两种电源模型对外部电路的电压、电流相等。内阻改串联两种电源之间的等效互换Us=IsR0内阻改并联Is=271.4电路定律及电路基本分析方法RUIR2R1UII1I2R1R2IUU1U2电阻的串联电阻的并联等效电路串联各电阻中通过的电流相同。并联各电阻两端的电压相同。如果两个串联电阻有：R1>>R2，则R≈R1如果两个并联电阻有：R1>>R2，则R≈R21、电阻的串联与并联1.4电路定律及电路基本分析方法RUIR2R1UII1I28电阻的混联计算举例解：

Rab=R1+R6+(R2//R3)+(R4//R5)R1R2R3R4R5R6ab由a、b端向里看，R2和R3，R4和R5均连接在相同的两点之间，因此是并联关系，把这4个电阻两两并联后，电路中除了a、b两点不再有结点，所以它们的等效电阻与R1和R6相串联。电阻混联电路的等效电阻计算，关键在于正确找出电路的连接点，然后分别把两两结点之间的电阻进行串、并联简化计算，最后将简化的等效电阻相串即可求出。

分析：电阻的混联计算举例解：Rab=R1+R6+(R2292、电路名词支路：一个或几个二端元件首尾相接中间无分岔，使各元件上通过的电流相等；支路连接于电路中两点之间。(m)结点：三条或三条以上支路的联接点。（n）回路：电路中的任意闭合路径。（l）网孔：其中不包含其它支路的单一闭合路径。m=3abl=3n=2112332网孔=2+_R1US1+_US2R2R32、电路名词支路：一个或几个二端元件首尾相接中间无分岔，使各303、基尔霍夫电流定律（KCL）

基尔霍夫定律包括结点电流定律和回路电压两个定律，是一般电路必须遵循的普遍规律。基尔霍夫电流定律是将物理学中的“液体流动的连续性”和“能量守恒定律”用于电路中，指出：任一时刻，流入任一结点的电流的代数和恒等于零。数学表达式：I1I2I3I4a–I1+I2–

I3–I4=0若以指向结点的电流为正，背离结点的电流为负，则根据KCL，对结点a可以写出：3、基尔霍夫电流定律（KCL）基尔霍夫定律包314、基尔霍夫电压定律（KVL）基尔霍夫电压定律是用来确定回路中各段电压之间关系的电压定律。回路电压定律依据“电位的单值性原理”，它指出：任一瞬间，沿任一回路参考绕行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。数学表达式为：ΣU=0然后根据：

U=0I1+US1R1I4US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4得：-U1-US1+U2+U3+U4+US4=0–R1I1–US1+R2I2+R3I3+R4I4+US4=0–R1I1+R2I2+R3I3+R4I4=US1–US4电阻压降可得KVL另一形式：∑IR=∑US电源压升先标绕行方向4、基尔霍夫电压定律（KVL）基尔霍夫电压定32KVL推广应用于假想的闭合回路或写作对假想回路列KVL：USIUR+_+_ABCUA+_UAB+_UB+_UAUBUAB=0UAB=

UAUBUSIRU

=0U

=USIR对假想回路列KVL：或写作KVL推广应用于假想的闭合回路或写作对假想回路列KVL：335、负载获得最大功率的条件一个实际电源产生的功率通常分为两部分，一部分消耗在电源及线路的内阻上，另一部分输出给负载。如何使负载上获得最大功率呢？RLSUSIR0＋－用左图所示的闭合电路来分析。电工技术中一般考虑的是如何提高电源的利用率问题，而电子技术中则希望负载上得到的功率越大越好。电路中通过的电流为：负载上获得的功率为：5、负载获得最大功率的条件一个实际电源产生的功率通常34由此式能看出负载上获得最大功率的条件吗？*R0=RL把上式加以整理可得：电源内阻与负载电阻相等称为阻抗匹配。晶体管收音机的输出变压器就是利用这一原理使喇叭上获得最大功率的。RLSUSIR0＋－负载上的最大功率为：由此式能看出负载上获得最大功率的条件吗？*R0=RL把上35在多个电源同时作用的线性电路中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。1.6叠加定理内容：计算功率时不能应用叠加原理！I=II+=IR1+–R2ISUS*当恒流源不作用时应视为开路I'R1+–R2US+I"R1R2IS*当恒压源不作用时应视为短路在多个电源同时作用的线性电路36应用叠加定理要注意的问题1.叠加定理只适用于线性电路（电路参数不随电压、电流的变化而改变）。

2.叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令U=0；暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令Is=0。3.解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电流的代数和。应用叠加定理要注意的问题1.叠加定理只适用于线性电路（电路374.叠加定理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功率，即功率不能叠加。如：5.运用叠加定理时也可以把电源分组求解，每个分支电路的电源个数可能不止一个。

设：则：R3I3=+4.叠加定理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功5.运38内容：对外电路来说，任何一个线性有源二端网络，均可以用一个理想电压源和一个电阻元件串联的有源支路来等效代替，其电压源US等于线性有源二端网络的开路电压UOC，电阻元件的阻值R0等于线性有源二端网络除源后两个外引端子间的等效电阻Rab。适用范围：只求解复杂电路中的某一条支路电流或电压时。线性有源二端网络

ababR0US+-1.7戴维南定理内容：对外电路来说，任何一个线性有源二端网络，均可以用一个理39再见再见40电工电子基础第一篇电工电子基础第一篇41

理解电流、电压参考方向的问题；掌握基尔霍夫定律及其具体应用；了解电气设备额定值的定义；熟悉电路在不同工作状态下的特点；深刻理解电路中电位的概念并能熟练计算电路中各点的电位。第1章电路分析基础学习要点理解电流、电压参考方向的问第1章电路分析基础学习要点421.1电路分析基础知识1.2电气设备的额定值及电路的工作状态1.3基本电路元件和电源元件1.4电路定律及电路基本分析方法1.5电路中的电位及其计算方法1.6叠加定理1.7戴维南定理第1章电路分析基础1.1电路分析基础知识1.2电气设备的额定值及电路的431.1电路分析基础知识1、导体、绝缘体和半导体原子核原子核中有质子和中子，其中质子带正电，中子不带电。绕原子核高速旋转的电子带负电。自然界物质的电结构：电子正电荷负电荷=原子结构中：原子核导体的外层电子数很少且距离原子核较远，因此受原子核的束缚力很弱，极易挣脱原子核的束缚游离到空间成为自由电子，即导体的特点就是内部具有大量的自由电子。原子核半导体的外层电子数一般为4个，其导电性界于导体和绝缘体之间。原子核绝缘体外层电子数通常为8个，且距离原子核较近，因此受到原子核很强的束缚力而无法挣脱，我们把外层电子数为8个称为稳定结构，这种结构中不存在自由电子，因此不导电。1.1电路分析基础知识1、导体、绝缘体和半导体原子核44当外界电场的作用力超过原子核对外层电子的束缚力时，绝缘体的外层电子同样也会挣脱原子核的束缚成为自由电子，这种现象我们称为“绝缘击穿”。绝缘体一旦被击穿，就会永久丧失其绝缘性能而成为导体。1、绝缘体是否在任何条件下都不导电？2、半导体有什么特殊性？半导体的导电性虽然介于导体和绝缘体之间，但半导体在外界条件发生变化时，其导电能力将大大增强；若在纯净的半导体中掺入某些微量杂质后，其导电能力甚至会增加上万乃至几十万倍，半导体的上述特殊性，使它在电子技术中得到了极其广泛地应用。当外界电场的作用力超过原子核对外层电子的束缚力时，绝45负载：2、电路的组成与功能电路——由实际元器件构成的电流的通路。电路组成电源：电路中提供电能的装置。如发电机、蓄电池等。在电路中接收电能的设备。如电动机、电灯等。中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、控制和保护部件，如连接导线、开关设备、测量设备以及各种继电保护设备等。负载：2、电路的组成与功能电路——由实际元器件构成的电流的46电路可以实现电能的传输、分配和转换。电力系统中：电子技术中：电路可以实现电信号的传递、存储和处理。电路的功能电路可以实现电能的传输、分配和转换。电力系统中：电子473、电路模型和电路元件电源负载实体电路中间环节与实体电路相对应、由理想元件构成的电路图，称为实体电路的电路模型。电路模型负载电源开关连接导线SRL+

U–IUS+_R03、电路模型和电路元件电源负实体电路中间环节与实体电路相48白炽灯的电路模型可表示为：实际电路器件品种繁多，其电磁特性多元而复杂，采取模型化处理可获得有意义的分析效果如iR

R

L消耗电能的电特性可用电阻元件表征产生磁场的电特性可用电感元件表征由于白炽灯中耗能的因素大大于产生磁场的因素，因此L可以忽略。理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性惟一、精确，可定量分析和计算。白炽灯电路白炽灯的电路模型可表示为：实际电路器件品种繁多，其电磁特49RC+

US–电阻元件只具耗能的电特性电容元件只具有储存电能的电特性理想电压源输出电压恒定，输出电流由它和负载共同决定理想电流源输出电流恒定，两端电压由它和负载共同决定L电感元件只具有储存磁能的电特性IS理想电路元件分有无源和有源两大类无源二端元件有源二端元件RC+电阻元件电容元件理想电压源理想电流源L电感元件只具有储50

必须指出，电路在进行上述模型化处理时是有条件的。前提是：实际电路中各部分的基本电磁现象可以分别研究，并且相应的电磁过程都集中在电路元件内部进行，这种电路称为集总参数元件的电路。

集总参数元件的特征1.在元件中所发生的电磁过程都集中在元件内部进行，其次要因素可以忽略的理想化电路元件。如前面提到的无源电路元件R，只具有耗能的电特性；L只具有储存磁场能量的电特性；C只具有储存电场能量的电特性。2.对于集总参数元件，任何时刻，从元件一端流入的电流，恒等于从元件另一端流出的电流，并且元件两端的电压值是完全确定的。必须指出，电路在进行上述模型化处理时是有条件的。前提是：514.电路中的电压、电流及其参考方向（1）电流电流的国际单位制是安培【A】，较小的单位还有毫安【mA】和微安【μA】等，它们之间的换算关系为：idqdt=……（1-1）1A=103mA=106μA=109nAIQt=……（1-2）电荷有规则的定向移动形成电流。计量电流大小的物理量称为电流强度，简称电流。定义式为：若电流的大小、方向均不随时间变化，则表达式为：在电工技术的问题分析中，仅仅指出电流的大小是不够的，通常规定以正电荷移动的方向为电流的参考正方向。4.电路中的电压、电流及其参考方向（1）电流电流的52直流情况下（2）电压高中物理学中对电压的定义：电场力把单位正电荷从电场中的一点移到另一点所做的功。表达式为：注意：物理量用小字表示变量，用大写表示恒量。电压的国际单位制是伏特【V】，常用的单位还有毫伏【mV】和千伏【KV】等，它们之间的换算关系为：1V=103mV=10－3KV电工技术的问题分析中，通常规定电压的参考正方向由高电位指向低电位，因此电压又称作电压降。从工程应用的角度来讲，电路中的电压是产生电流的根本原因；在数值上，电压等于电路中两点电位的差值。直流情况下（2）电压高中物理学中对电压的定义：电场力53（3）电流、电压的参考方向

对电路进行分析计算时应注意：列写电路方程式之前，首先要在电路中标出电流、电压的参考方向。电路图上电流、电压参考方向的标定，原则上任意假定，但一经选定，在整个分析计算过程中，这些参考方向就不允许再变更。aI电源元件＋U－b非关联参考方向aI负载元件＋U－b关联参考方向

实际电源上的电压、电流方向总是非关联的，实际负载上的电压、电流方向是关联的。因此，假定某元件是电源时，应选取非关联参考方向，假定某元件是负载应选取关联参考方向。（3）电流、电压的参考方向对电路进行分析计算时应注意：列54

在电路图上预先标出电压、电流的参考方向，目的是为解题时列写方程式提供依据。因为，只有参考方向标定的情况下，方程式各电量前的正、负号才能确定。I为什么要在电路图中预选标出参考方向？例如–

+USR0RI设参考方向下US=100V，I=－5A，则说明电源电压的实际方向与参考方向一致；电流为负值说明其实际方向与图中所标示的参考方向相反。

参考方向一经设定，在分析和计算过程中不得随意改动。方程式各量前面的正、负号均应依据参考方向写出，而电量的真实方向是以计算结果和参考方向二者共同确定的。在电路图上预先标出电压、电流的参考方向，目的是为解题时列55思考回答1.在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？2.应用参考方向时，你能说明“正、负”、“加、减”及“相同、相反”这几对词的不同之处吗？电路分析中引入参考方向的目的是：为分析和计算电路提供方便和依据。

应用参考方向时，“正、负”是指在参考方向下，电压、电流数值前面的正负号，如某电流为“－5A”，说明其实际方向与参考方向相反，某电压为“＋100V”，说明该电压实际方向与参考方向一致；“加、减”指参考方向下电路方程式中各量前面的加、减号；“相同”是指电压、电流为关联参考方向，“相反”指的是电压、电流参考方向非关联。

思考回答1.在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？2.56日常生产和生活中，电能（或电功）也常用度作为量纲：1度=1KW•h=1KV•A•h5.电能、电功率和效率（1）电能电能的转换是在电流作功的过程中进行的。因此，电流作功所消耗电能的多少可以用电功来量度。电功：式中单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】1度电的概念1000W的电炉加热1小时；100W的电灯照明10小时；40W的电灯照明25小时。日常生产和生活中，电能（或电功）也常用度作为57电功率是用来表示电流做功快慢的物理量。用电器正常工作时的电压叫额定电压，在额定电压下的电功率叫做额定功率。（2）电功率电工技术中，单位时间内电流所作的功称为电功率。电功率用“P”表示：国际单位制：U【V】，I【A】，电功率P用瓦特【W】实际加在用电器两端的电压叫实际电压，在实际电压下的电功率叫实际功率。

只有在实际电压恰好与额定电压相等时，实际功率才等于额定功率。电功率是用来表示电流做功快慢的物理量。（2）电功率58提高电能效率能大幅度节约投资。据专家测算，建设1千瓦的发电能力，平均在7000元左右；而节约1千瓦的电力，大约平均需要投资2000元，不到建设投资的1/3。通过提高电能效率节约下来的电力还不需要增加煤等一次性资源投入，更不会增加环境污染。（3）效率电气设备运行时客观上存在损耗，在工程应用中，常把输出功率与输入功率的比例数称为效率，用“η”表示：

所以，提高电能效率与加强电力建设具有相同的重要地位，不仅有利于缓解电力紧张局面，还能促进资源节约型社会的建立。

提高电能效率能大幅度节约投资。据专家测算，建设1千瓦591.2电气设备的额定值及电路的工作状态1.电气设备的额定值电气设备长期、安全工作条件下的最高限值称为额定值。电气设备的额定值是根据设计、材料及制造工艺等因素，由制造厂家给出的技术数据。2.电路的三种工作状态（a）开路＋U=US－I＝0S＋

US－RSRL＋U=US－IRS－＋U=0－I＝US/RSI＝US÷(RS＋RL)（b）通路S＋

US－RSRLS＋

US－RSRL（c）短路1.2电气设备的额定值及电路的工作状态1.电气设备的额定601.3基本电路元件和电源元件1.电阻元件R线性电阻元件伏安特性0ui由电阻的伏安特性曲线可得，任一瞬时，电阻元件上电压和电流的关系为即时对应关系，即：因此，电阻元件称为即时元件。即时电阻产品实物图电阻元件图符号元件上的电压、电流关系遵循欧姆定律。电阻元件通过电流就要发热，消耗的能量为：1.3基本电路元件和电源元件1.电阻元件R线性电阻元件612.电感元件L线性电感元件韦安特性0Ψi对线性电感元件而言，任一瞬时，其电压和电流的关系为微分(或积分)的动态关系，即：显然，只有电感元件上的电流电感产品实物图电感元件图符号发生变化时，电感两端才有电压。因此，我们把电感元件称为动态元件。动态元件可以储能，储存的磁能为：2.电感元件L线性电感元件韦安特性0Ψi对线性电感623.电容元件线性电容元件库伏特性0qu对线性电容元件而言，任一瞬时，其电压、电流的关系也是微分(`或积分)的动态关系，即：电容元件的工作方式就是充放电。C电容产品实物图电容元件图符号因此，只有电容元件的极间电压发生变化时，电容支路才有电流通过。电容元件也是动态元件，其储存的电场能量为：3.电容元件线性电容元件库伏特性0qu对线性电容634.电源元件任何电源都可以用两种电源模型来表示，输出电压比较稳定的，如发电机、干电池、蓄电池等通常用电压源模型(理想电压源和一个电阻元件相串联的形式)表示；柴油机组汽油机组蓄电池各种形式的电源设备图输出电流较稳定的：如光电池或晶体管的输出端等通常用电流源模型(理想电流源和一个内阻相并联的形式)表示。US+_R0ISR04.电源元件任何电源都可以用两种电源模型来表示，输64理想电压源的外特性0UI电压源模型的外特性0UI理想电压源和实际电压源模型的区别S＋

US－R0URL＋

U－电压源模型输出端电压I理想电压源内阻为零，因此输出电压恒定；实际电压源总是存在内阻的，因此当负载电流增大时，内阻上必定增加消耗，从而造成输出电压随负载电流的增大而减小。即实际电压源的外特性应是一条稍微向下倾斜的直线，如右图所示。理想电压源的外特性0UI电压源模型的外特性0UI理想电压源和65理想电流源的内阻R0I∞(相当于开路)，因此内部不能分流，输出的电流值恒定。理想电流源的外特性0IU电流源模型的外特性0IUU+_RLR0IISI电流源模型实际电流源的内阻总是有限值，因此当负载增大时，内阻上分配的电流必定增加，从而造成输出电流随负载的增大而减小。即实际电流源的外特性也是一条稍微向下倾斜的直线。理想电流源和实际电流源模型的区别理想电流源的内阻R0I∞(相当于开路)，66两种电源之间的等效互换Us=IsR0内阻改并联Is=

UsR0两种电源模型之间等效变换时，电压源的数和电流源的数值遵循欧姆定律的数值关系，但变换过程中内阻不变。bIR0Uab+_US+_aIS

R0US

bIR0Uab+_a等效互换的原则：当外接负载相同时，两种电源模型对外部电路的电压、电流相等。内阻改串联两种电源之间的等效互换Us=IsR0内阻改并联Is=671.4电路定律及电路基本分析方法RUIR2R1UII1I2R1R2IUU1U2电阻的串联电阻的并联等效电路串联各电阻中通过的电流相同。并联各电阻两端的电压相同。如果两个串联电阻有：R1>>R2，则R≈R1如果两个并联电阻有：R1>>R2，则R≈R21、电阻的串联与并联1.4电路定律及电路基本分析方法RUIR2R1UII1I68电阻的混联计算举例解：

Rab=R1+R6+(R2//R3)+(R4//R5)R1R2R3R4R5R6ab由a、b端向里看，R2和R3，R4和R5均连接在相同的两点之间，因此是并联关系，把这4个电阻两两并联后，电路中除了a、b两点不再有结点，所以它们的等效电阻与R1和R6相串联。电阻混联电路的等效电阻计算，关键在于正确找出电路的连接点，然后分别把两两结点之间的电阻进行串、并联简化计算，最后将简化的等效电阻相串即可求出。

分析：电阻的混联计算举例解：Rab=R1+R6+(R2692、电路名词支路：一个或几个二端元件首尾相接中间无分岔，使各元件上通过的电流相等；支路连接于电路中两点之间。(m)结点：三条或三条以上支路的联接点。（n）回路：电路中的任意闭合路径。（l）网孔：其中不包含其它支路的单一闭合路径。m=3abl=3n=2112332网孔=2+_R1US1+_US2R2R32、电路名词支路：一个或几个二端元件首尾相接中间无分岔，使各703、基尔霍夫电流定律（KCL）

基尔霍夫定律包括结点电流定律和回路电压两个定律，是一般电路必须遵循的普遍规律。基尔霍夫电流定律是将物理学中的“液体流动的连续性”和“能量守恒定律”用于电路中，指出：任一时刻，流入任一结点的电流的代数和恒等于零。数学表达式：I1I2I3I4a–I1+I2–

I3–I4=0若以指向结点的电流为正，背离结点的电流为负，则根据KCL，对结点a可以写出：3、基尔霍夫电流定律（KCL）基尔霍夫定律包714、基尔霍夫电压定律（KVL）基尔霍夫电压