电路与电子技术简明教程 课件 第1章 电路的基本概念和基本定律

电路与电路模型[第1章电路的基本概念和基本定律]目录CONTENTS电路与电路组成电路模型第一节第二节电路，简单地说就是电流流通的路径。是由各种电器元件按照一定方式连接而成的。

手电筒的实际电路电路与电路模型

实际的电路分成3部分：电源、负载（用电器）和中间环节。电路

为了便于对实际电路进行分析和计算，需要将电路元件理想化，即在一定条件下，忽略掉电路元件次要的电磁性质，用能代表其主要电磁特性的理想模型来描述。

电路中常见的理想元件有：理想电压源元件、理想电阻元件、理想电容元件和理想电感元件。电阻、电容和电感均为零的理想导线也可以看做是一种广义理想元件。理想元件的图形符号电路与电路模型电路模型电路与电路模型电路模型手电筒的电路模型

在电路模型中，电池在对外提供电能的同时，内部也消耗一部分电能，所以用一个理想电压源US和一个内电阻R0串联来表征；电灯泡用一个负载电阻RL表示；开关用S表示；把全部的元件用导线连接在一起。谢谢观看电路的基本物理量[第1章电路的基本概念和基本定律]目录CONTENTS电流电压电功率第一节第二节第三节电路的基本物理量电路中带电粒子在电源作用下的有规则移动形成电流。单位时间内通过导体横截面的电量定义为电流强度，简称电流。用以衡量电流的大小，用符号i表示，即电流电路的基本物理量电流

在国际单位制（SI制）中，电流的单位是安培（A），常用单位还有毫安（mA）和微安（µA）。单位换算关系为

如果电流的大小和方向不随时间变化，则这种电流叫做恒定电流，简称直流（DC），用符号I表示。如果电流的大小和方向都随时间变化，则称为交变电流，简称交流（AC），用符号i表示。1A=10³mA=106μΑ

直流、交流电流波形电路的基本物理量电流

在分析电路时，通常不能确定实际的电流方向，但为了列写与电流有关的表达式，必须预先任意假定电流的方向，称为电流的参考方向。

（a）I>0时(b)I<0时电流的参考方向与实际方向的关系

注意：在没有给定参考方向的情况下，讨论电流的正负是没有意义的。电路的基本物理量电压

电压是描述电场力对电荷作功的物理量。电路中某两点a、b间的电压在数值上等于电场力将单位正电荷由a点移动到b点时所做的功。

用Uab或uab表示ab间电压，则

在SI制中，电压的单位是伏特（V）。常用单位还有千伏（kV）、毫伏（mV）

和微伏（

V）。单位换算关系为

1kV=103V,1V=103mV=106μV电路的基本物理量电压在分析电路时需要为电压任意指定参考方向。一般是在元件的两端用“+”“

”符号来表示，电压的参考方向由“+”指向“

”。参考方向还可以用双下标表示，Uab从a指向b的电压，Uba从b指向a的电压。注意：Uab=

Uba。（a）一般表示形式（b）双下标表示形式

电压参考极性的表示电路的基本物理量电压（a）U>0时

（b）U<0时电压参考极性与实际极性关系注意：（1）电流、电压的实际方向是客观存在的，参考方向是人为选定的。（2）当电流、电压的参考方向与实际方向一致时，电流、电压值取正号，反之取负号。（3）在分析计算时，必须先选定其参考方向，否则电流、电压正负值是没有意义的。电路的基本物理量电压

某一元件的电压参考方向（由“+”指向“

”）与电流的参考方向（箭头指向）一致，称为电压与电流的参考方向是关联的，此时电压与电流的参考方向叫做关联参考方向；

否则，称为非关联参考方向。

（a）关联参考方向（b）非关联参考方向电压电流的关联与非关联参考方向电路的基本物理量电功率在电路分析中，电功率是标志电路电能转换的快慢的一个物理量。通常把单位时间内元件吸收或发出的电能称为电功率，简称功率，用p表示，即

在SI制中，单位是瓦特（W），还有千瓦（kW）、毫瓦（mW）。

单位换算关系为1kW=103W1W=103mW电路的基本物理量电功率

在直流电路中，当电压与电流取关联参考方向时，功率表达式为P=UI

当取非关联参考方向时，P=-UI

如果P＞0，表示该元件实际吸收电能；

如果P＜0，表示该元件实际发出电能。计算元件功率步骤：(1)判断元器件的参考方向是否关联。(2)根据参考方向关联与否选择不同的计算公式。(3)代入公式计算功率值。(4)根据正负值，判断元件吸收电能或发出电能。谢谢观看电路负载元件[第1章电路的基本概念和基本定律]目录CONTENTS电阻元件电容元件电感元件第一节第二节第三节电路负载元件电阻元件电阻元件由对电流阻碍作用较大的材质构成，电阻器在电路中要消耗电能，所以也称为耗能元件。电阻器文字符号用R表示。在SI制中，电阻的单位为欧姆（Ω），常用的单位还有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）。单位换算关系为

1MΩ=103kΩ，1kΩ=103Ω电阻的倒数称为电导，用G表示。电导的国际单位是西门子（S），简称西。电路负载元件电阻元件若电阻元件的电压、电流的参考方向为关联参考方向电阻元件的伏安关系满足欧姆定律，即

U=R·I

若电阻元件的电压、电流的参考方向为非关联方向，电阻元件的伏安关系应为：U=-R·I（a）关联参考方向（b）非关联参考方向（c）伏安特性曲线电阻的伏安关系电路负载元件电容元件电容所带电量q与端电压u的比值叫做电容元件的电容值，简称电容，用C表示。在SI制中，电容的基本单位为法拉(F)，简称法。法拉单位太大，常用单位是微法(

F)和皮法(pF)。单位换算关系为电路负载元件电容元件电容的伏安关系（关联参考方向）若选电压、电流参考方向为非关联时，则其伏安关系为当电容的电压和电流取关联参考方向时，电容元件的端电压与电流关系为电路负载元件电感元件电感元件是由无电阻的导线绕制而成的线圈。电感线圈是一种能够将电能转化为磁能存储起来的电器元件。电流增大时储能，当电流减小时，电感元件中存储的磁场能会转化为电能释放出来。理想的电感元件不消耗电能。在SI单位制中，单位为亨(利)，符号为H。亨单位太大，常用单位是毫亨（mH）和微亨（

H）。单位换算关系为

1H=103mH=106

H电路负载元件电感元件电感元件的伏安关系当电感元件的电压、电流取关联参考方向时，其电压与电流满足

非关联参考方向时任一瞬间，电感元件端电压的大小与电流的变化率成正比，而与这一瞬间的电流大小无关。在直流电路中，电感电流保持不变，其端电压为零，相当于短路。谢谢观看电压源[第1章电路的基本概念和基本定律]目录CONTENTS理想电压源实际电压源第一节第二节电压源理想电压源理想电压源是从实际电源抽象出来的一种模型，简称电压源（或恒压源）。理想电压源图形符号及其外特性电压源符号图直流电压源的外特性两个基本性质：(1)端电压与输出的电流无关，是一个定值US。(2)电压源内阻为零，电流与外电路（RL）有关。电压源实际电压源实际上，理想电压源是不存在的，电源内部总存在一定的内阻。用一个理想电压源US和一个内阻RS相串联来表示。U与I的关系为U=US

IRS实际电压源及外（伏安）特性符号电路外特性曲线电压源实际电压源【例】某实际电压源的开路电压为30V，当外接负载电阻RL后，其端电压降为25V，此时流经负载的电流为5A，电路如图所示，试求（1）负载电阻RL；（2）电压源内阻RS。解：根据欧姆定律根据

U=US-IRS谢谢观看电流源[第1章电路的基本概念和基本定律]目录CONTENTS理想电流源实际电流源第一节第二节电流源理想电流源如果电源输出的电流恒定不变（IS），则称为理想电流源（或称恒流源），简称电流源。两个基本性质：（1）它发出的电流与端电压（U）无关，即跟外电路无关。其内阻为无穷大。（2）端电压（U）由外电路（RL）确定。

图形符号外特性电流源的图形符号及其外（伏安）特性电流源实际电流源内部有一定能量损耗，电流源产生的电流不能全部输出，会有一部分从内部分流掉。可用一理想电流源IS与一个内电阻RS并联的模型来表示。实际的电流源图形符号及其外特性

图形符号电

路外特性电流源实际电流源【例】电路如图所示，试求（1）电阻、电流源两端的电压；（2）各元件的功率。解：（1）电阻两端的电压为

UR=ISR=2

5=10V电流源两端电压为

U=UR+US=10+8=18V（2）各元件的功率5Ω电阻的功率

PR=UR

IS=102=20W

PR＞0，电阻吸收功率。8V电压源的功率

PUs=US

IS=82=16W

PUs＞0，电压源吸收功率。2A电流源的功率（非关联参考方向）PIs=U

IS=18

2=

36WPIs＜0，电流源发出功率为36W。注意：P总=PR+PUS+PIS=20+16-36=0W整个电路的总功率为零（发出=吸收）。谢谢观看基尔霍夫定律[第1章电路的基本概念和基本定律]目录CONTENTS基尔霍夫电流定律基尔霍夫电压定律第一节第二节基尔霍夫定律（1）支路：电路中具有两个端钮，通过同一电流的每个分支叫做支路。没有元件的支路不能看成支路几个名词

图中：acb、adb、aeb均为支路。eb则不是支路。含源支路：支路acb中有电源，称为含源支路；无源支路：支路aeb中没有电源,称为无源支路。支路、节点、回路和网孔基尔霍夫定律（2）节点：三条或三条以上支路的连接点叫做节点。图中,共2个节点，即a、b。（3）回路：由支路构成的闭合路径称为回路。图中，acbea、adbea、adbca都是回路。只有一个回路的电路叫做单回路电路。支路、节点、回路和网孔基尔霍夫定律

(4)网孔：内部不含有支路的回路称为网孔。图中：acbea和adbea都是网孔。而adbca则不是网孔。支路、节点、回路和网孔基尔霍夫定律基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（Kirchhoff’sCurrentLaw，KCL）：任一时刻在电路的任一节点上，所有支路电流的代数和恒等于零，其数学表达式为

或

规定：列写KCL方程时，流出该节点的支路电流取“+”，流入该节点的支路电流取“