电工基础教程

第一章电路的基本概念和基本定律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§1.1电路的基本概念电路的物理量电路元件

(一)

无源元件

(二)有源元件电路的物理量电池灯泡电流电压电动势EIRU+_负载电源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。物理量的实际正方向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。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(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；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：(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(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

IRURab假设:与的方向一致例假设:与的方向相反

IRURab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？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）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。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.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电感三是一三种储三能元三件,三储三存的三磁场三能量三为：电感三的储三能3.三电容C单位三电压三下存三储的三电荷（单三位：三F,F三,三pF三）++++----+q-qui电容三符号有极三性无极三性+_电容三上电三流、三电压三的关三系当(直流)时,所以,在直流电路中电容相当于断路.uiC极板面积板间距离介电常数电容三和结三构参三数的三关系线性电容:C=Const(不变)非线性电容:C=Const(不为常数)uiC电容三的储三能电容三是一三种储三能元三件,三储三存的三电场三能量三为：无源三元件三小结理想三元件三的特三性三（u与i的关三系）LCR实际三元件的特三性可三以用三若干三理想三元件三来表三示例：电感线圈L

：电感量R：导线电阻C：线间分布电容参数三的影三响和三电路三的工三作条三件有三关。UR1R2LCR1UR2U为直三流电三压时三,以三上电三路等三效为注意L、C在不三同电三路中三的作三用1.三电压三源伏安三特性电压三源模三型IUEUIRO+-ERo越大斜率越大(二三)三有源三元件主要三讲有三源元三件中三的两三种电三源：三电压三源和三电流三源。理想三电压三源三（恒三压源三）:RO=0三时的三电压三源.特点：(1）三输出三电压不三变，三其值三恒等三于电三动势三。即UabE；（2三）电三源中三的电三流由三外电三路决三定。IE+_abUab伏安特性IUabE恒压三源中三的电三流由三外电三路决三定设:E=10三VIE+_abUab2R1当R1R2同时三接入三时：I=1三0AR22例当R1接入时：I=5A则：恒压三源特三性中三不变三的是三：_三__三__三__三__三__三__E恒压三源特三性中三变化三的是三：_三__三__三__三__三__三__I__三__三__三__三__三__三__三__三_三会三引起三I三的三变化三。外电三路的三改变I的变三化可三能是三_三__三__三__三的三变化三，或者三是_三__三__三__三的变三化。大小方向+_I恒压三源特三性小三结EUababR2.三电三流源ISROabUabIIsUabI外特性

电流三源模三型RORO越大特性越陡理想三电流三源（恒三流源三):RO=时的三电流三源.特点：（1三）输三出电三流不三变，三其值三恒等三于电流源三电流IS；abIUabIsIUabIS伏安特性（2三）输三出电三压由三外电三路决三定。恒流三源两三端电三压由三外电三路决三定IUIsR设:IS=1三AR=10时，U=10

VR=1时，U=1

V则:例恒流三源特三性小三结恒流三源特三性中三不变三的是三：_三__三__三__三__三__三__Is恒流三源特三性中三变化三的是三：_三__三__三__三__三__三__Uab__三__三__三__三__三__三__三__三_三会三引起Uab的变三化。外电三路的三改变Uab的变三化可三能是三_三__三__三__三的三变化三，或者三是三__三__三__三_的三变化三。大小方向理想三恒流三源两三端可否三被短三路？abIUabIsR恒流三源举三例IcIbUce当Ib确定三后，Ic就基三本确三定了三。在IC基本三恒定的范三围内三，Ic可视三为恒三流源三(三电路三元件三的抽三象)三。cebIb+-E+-晶体三三极三管UceIc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不能三变，E不能三变。电压三源中三的电三流I=三IS恒流三源两三端的三电压恒压三源与三恒流三源特三性比三较恒压源恒流源不变量变化量E+_abIUabUab=E

（常数）Uab的大三小、三方向三均为三恒定三，外电三路负三载对Uab无影三响。IabUabIsI=Is

（常数）I的大三小、三方向三均为三恒定三，外电三路负三载对I无影三响。输出三电流I可变三-三--三--I的大三小、三方向三均由外三电路三决定端电三压Uab可变三-三--三--Uab的大三小、三方向均由三外电三路决三定3.三两种三电源三的等三效互三换等效三互换三的条三件：三对外三的电三压电三流相三等。I三=三I'Uab=三Uab'即：IRO+-EbaUabISabUab'I'RO'等效三互换三公式IRO+-EbaUabISabUab'I'RO'则I=I'Uab=Uab'若aE+-bIUabRO电压源电流源Uab'RO'IsabI'等效三变换三的注三意事三项“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)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注意三转换三前后E与Is的方三向(2三)aE+-bIROE+-bIROaIsaRO'bI'aIsRO'bI'(3)恒压源和恒流源不能等效互换abI'Uab'IsaE+-bI（不存三在）(4三)进行三电路三计算三时，三恒压三源串三电阻三和恒三电流三源并三电阻三两者三之间三均可三等效三变换三。RO和RO'不一三定是三电源三内阻三。R1R3IsR2R5R4I3I1I应用举例-+IsR1E1+-R3R2R5R4IE3I=?(接三上页三)IsR5R4IR1//R2//R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I+RdEd+R4E4R5I--(接三上页三)ISR5R4IR1//三R2//三R3I1+I310V+-2A2I讨论题哪个答案对???+-10V+-4V2欧姆三定律克希三荷夫三定律(一三)克氏三电流三定律(二三)克氏三电压三定律电路的基本定律§1.2RUI注意：用欧姆三定律三列方三程时三，一三定要三在图中三标明三正方三向。RUIRUI欧姆三定律广义三欧姆三定律(支三路中三含有三电动三势时三的欧三姆定三律)当Uab>E时，I>0表明三方向三与图三中假三设方三向一三致当Uab<E时，I<0表明三方向三与图三中假三设方三向相三反E+_baIUabR1.三2.三2三克三希荷三夫氏三定律三（克三氏定三律）用来三描述三电路三中各三部分三电压三或各三部分三电流三间的三关系三,其三中包三括克三氏电三流和三克氏三电压三两个三定律三。名词三注释三：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支路三：ab、ad、…三.三..（共三6条三）回路三：ab三da、bc三db、…三..三.（共三7三个）节点三：a、b、…三.三..(共三4个三）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-(一三)三克三氏电三流定三律对任三何节三点，三在任三一瞬三间，三流入三节点三的电三流等三于由三节点三流出三的电三流。三或者三说，三在任三一瞬三间，三一个三节点三上电三流的三代数三和为三0三。I1I2I3I4克氏三电流三定律三的依据：电三流的三连续三性I=0即：例或：电流三定律三还可三以扩三展到三电路三的任三意封三闭面三。例I1+I2=I3例I=0克氏三电流三定律三的扩三展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R(二三)三克三氏电三压定三律对电三路中三的任三一回三路，三沿任三意循三行方三向转三一周三，其三电位三升等三于电三位降三。或