电路的基本概念

电路的基本概念第1页，共61页，2023年，2月20日，星期二电路的基本概念和基本定律

第一章

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克希荷夫定律§1.1§1.2第2页，共61页，2023年，2月20日，星期二§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)有源元件第3页，共61页，2023年，2月20日，星期二1.1.1电路的物理量电池灯泡电流电压电动势EIRU+_负载电源第4页，共61页，2023年，2月20日，星期二电路中物理量的正方向物理量的正方向：实际正方向假设正方向实际正方向：物理中对电量规定的方向。假设正方向（参考正方向）：在分析计算时，对电量人为规定的方向。第5页，共61页，2023年，2月20日，星期二物理量的实际正方向第6页，共61页，2023年，2月20日，星期二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。U第7页，共61页，2023年，2月20日，星期二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？E1ABRE2IR第8页，共61页，2023年，2月20日，星期二(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；第9页，共61页，2023年，2月20日，星期二例已知：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：第10页，共61页，2023年，2月20日，星期二(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

IRRURabU第11页，共61页，2023年，2月20日，星期二(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.提示第12页，共61页，2023年，2月20日，星期二

IRURab假设:与的方向一致例假设:与的方向相反

IRURab第13页，共61页，2023年，2月20日，星期二电功率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？第14页，共61页，2023年，2月20日，星期二在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）第15页，共61页，2023年，2月20日，星期二第16页，共61页，2023年，2月20日，星期二第17页，共61页，2023年，2月20日，星期二第18页，共61页，2023年，2月20日，星期二伏-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电路元件第19页，共61页，2023年，2月20日，星期二2.电感

L：ui（单位：H,mH,H）单位电流产生的磁链线圈匝数磁通第20页，共61页，2023年，2月20日，星期二电感中电流、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.第21页，共61页，2023年，2月20日，星期二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)uei第22页，共61页，2023年，2月20日，星期二电感是一种储能元件,储存的磁场能量为：电感的储能第23页，共61页，2023年，2月20日，星期二3.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+_第24页，共61页，2023年，2月20日，星期二电容上电流、电压的关系当(直流)时,所以,在直流电路中电容相当于断路.uiC第25页，共61页，2023年，2月20日，星期二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)uiC第26页，共61页，2023年，2月20日，星期二电容的储能电容是一种储能元件,储存的电场能量为：第27页，共61页，2023年，2月20日，星期二无源元件小结理想元件的特性（u与i的关系）LCR第28页，共61页，2023年，2月20日，星期二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。第29页，共61页，2023年，2月20日，星期二UR1R2LCR1UR2U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第30页，共61页，2023年，2月20日，星期二1.电压源伏安特性电压源模型IUEUIRO+-ERo越大斜率越大(二)有源元件主要讲有源元件中的两种电源：电压源和电流源。第31页，共61页，2023年，2月20日，星期二理想电压源（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IUabE第32页，共61页，2023年，2月20日，星期二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：第33页，共61页，2023年，2月20日，星期二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EUababR第34页，共61页，2023年，2月20日，星期二2.电流源ISROabUabIIsUabI外特性

电流源模型RORO越大特性越陡第35页，共61页，2023年，2月20日，星期二理想电流源（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。第36页，共61页，2023年，2月20日，星期二恒流源两端电压由外电路决定IUIsR设:IS=1AR=10时，U=10

VR=1时，U=1

V则:例第37页，共61页，2023年，2月20日，星期二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？

abIUabIsR第38页，共61页，2023年，2月20日，星期二恒流源举例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UceIc第39页，共61页，2023年，2月20日，星期二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恒流源两端的电压第40页，共61页，2023年，2月20日，星期二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第41页，共61页，2023年，2月20日，星期二10V+-2A2I讨论题哪个答案对???+-10V+-4V2第42页，共61页，2023年，2月20日，星期二复习：在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向（一）参考方向(1)先假定一个正方向，作为参考方向；(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；E

IRRURabU第43页，共61页，2023年，2月20日，星期二（二）电路元件（1）电阻（2）电感ui在直流电路中电感相当于短路第44页，共61页，2023年，2月20日，星期二（3）电容在直流电路中电容相当于断路uiC第45页，共61页，2023年，2月20日，星期二（3）电压源理想电压源IE+_abUab实际电压源模型UIRO+-E第46页，共61页，2023年，2月20日，星期二（4）电流源理想电流源abIUabIsISROabUabI实际电流源模型第47页，共61页，2023年，2月20日，星期二1.2.1欧姆定律1.2.2克希荷夫定律(一)克氏电流定律

(二)克氏电压定律电路的基本定律§1.2第48页，共61页，2023年，2月20日，星期二RUI注意：用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明正方向。RUIRUI欧姆定律1.2.1第49页，共61页，2023年，2月20日，星期二广义欧姆定律

(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第50页，共61页，2023年，2月20日，星期二1.2.2克希荷夫氏定律（克氏定律）用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系,其中包括克氏电流和克氏电压两个定律。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第51页，共61页，2023年，2月20日，星期二支路：ab、ad、…...（共6条）回路：abda、bcdb、…...（共7个）节点：a、b、…...(共4个）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-第52页，共61页，2023年，2月20日，星期二(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为0。I1I2I3I4克氏电流定律的依据：电流的连续性I=0即：例或：第53页，共61页，2023年，2月20日，星期二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+_+_R第54页，共61页，2023年，2月20日，星期二(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电位升电位降即：或：I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5