第一章 电路的基本概念与基本定律

1、第一章 电路的 基本概念和基本定律,1.1 电路的作用与组成部分,1.2 电路模型,1.3 电压和电流的参考方向,1.4 欧姆定律,1.5 电路有载工作、开路与短路,1.6 基尔霍夫定律,1.7 电路中电位的概念及计算,电路的基本概念和基本定律,第一章,1.1 电路的作用与组成部分,电路：就是电流所通过的路径。它是由电路元件按 一定方式组合而成的。,电路的作用： 实现电能的传输和转换，（作用之一）,电路的结构形式和所完成的任务多种多样的，举例：,电路的组成：电源、负载、中间环节三部分,电源：将非电能转换成电能的装置， 例如：发电机、干电池,负载：将电能转换成非电能的装置， 例如：电动机、电炉、

2、灯,中间环节：连接电源和负载的部分，其传输和分 配电能的作用。例如：输电线路,举例：（电子电路，即信号电路）,电路的作用之二：传递和处理信号。,1.2 电路模型,理想电路元件：在一定条件下，突出其主要电磁性能， 忽略次要因素，将实际电路元件理想化 （模型化）。 主要有电阻、电感、电容元件、电源元件。 电路模型：由理想电路元件所组成的电路，就是实 际电路的电路模型。,1.3 电压和电流的参考方向,电路中物理量的方向,物理量的方向：,实际方向： 物理中对电量规定的方向。,参考方向： 在分析计算时，对电量人为规定的方向。,物理量的实际方向,电路分析中的参考方向,问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中

3、物理量 的实际方向，电路如何求解？,电流方向 AB？,电流方向 BA？,(1) 在解题前先设定一个方向，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=1 问： 当U分别为 3V 和 1V 时，IR=?,E,IR,R,a,b,+,_,(3) 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) “实际方向”是物理中规定的，而“参考方向”则 是人们在进行电路分析计算时, 任意假设

4、的。,(2) 在以后的解题过程中，注意一定要先假定物理量 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,注意：用欧姆定律列方程时，一定要在 图中标明参考方向。,欧姆定律,1.4,1.内容：流过电阻R的电流与电阻两端的电压U成正比。,2.表达式：,I与 U 的方向不一致,（2）,（3）“+”“-”号的含义：式中“+”“-”号是对 电压电流参考方向是否一致而言；同时，I、U 本身数值也有“+”“-”号之分，是由物理量 所设参考方向与实际方向是否一致决定。,广义欧姆定律 (支路中含有电动势时的欧姆定律),当 UabE 时， I 0 表明方向与图中参考方向一致 当 Ua

5、bE 时， I 0 表明方向与图中参考方向相反,3.电阻和电导的概念：,电阻,具有对电流起阻碍作用性质。单位,电导,单位S（西门子）,4.使用范围：线性电阻即电阻值与它所通过的电流 和所施加的电压无关。即电阻值固定不变. 也可以说满足欧姆定律的电阻为线性电阻.,5.伏安特性曲线：电路元件U、I之间函数关系，表现 在直角坐标系中,线性电阻伏安特性曲线为一通过原点的直线。,5.伏安特性曲线：电路元件U、I之间函数关系，表现 在直角坐标系中,线性电阻伏安特性曲线为一通过原点的直线。,1.5 电源有载工作、开路与短路,伏安特性,1.5.1 电源有载工作 （开关和上）,1. 电压与电流 关系,R0R时，

6、UE,单位：w、Kw,式中： PE=EI-是电源产生的功率 P=R0I2-是电源内阻上所损耗的功率 P=UI-是电源输出的功率,2. 功率与功率平衡,3. 电源与负载的判别,方法一： 由电压电流的实际方向判别（如图） 电源：和的实际方向相反，电流从电源 “+”端流出，发出功率 负载：和的实际方向相同，电流从电源 “+”端流入，取用功率,方法二：由 U、 I 参考方向判别：,(1)当U和I参考方向选择一致的前提下,()当U和I参考方向选择不一致的前提下,4. 额定值与实际值,额定值概念：在实际电路中，电气设备的电压、电流 都有一个额定值，它是制造厂家综合考虑了用电设备的 工作能力、运行性能、经济

7、性、可靠性及其使用寿命等 命等因素制定的。电路中通常以UN、IN、PN表示。 在使用时，电压、电流、功率的实际值不一定等于它 们的额定值。,1.5.2. 电源开路（开关断开）,I=0 U=U0=E P=0,PE=0 ， P=0,1.5.3. 电源短路,U=0 I=IS=E/R0 P=0 PE=P=R0I2,1.6 克希荷夫定律（克氏定律）,支路：ab、ad、 . （共6条）,回路：abda、 bcdb、 . （共7 个）,节点：a 、 b、c 、d (共4个）,例,1.6.1 克氏电流定律（KCL方程）,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

8、电流的代数和为 0。,克氏电流定律的依据：电流的连续性,或：,电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。,闭合面；I1 +I2=I3,I=0,克氏电流定律的扩展,I=?,1.6.2克氏电压定律（KVL方程）,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,即：,或：,克氏电压定律也适合开口电路。,例,+,_,节点电位的概念：,1.7电路中电位的概念及计算,电压的概念：两点间的电压就是两点的电位差,某点电位值是相对的，参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变； 电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变。,注意：电位和电压的区别,Uab=610=60V Uca=204=80V Uda=56=30V Ucb=140V Udb=90V,以a电为参考点 Vv-Va=Uba Vb=Uba=-60V Vc-Va=Uca Vc=Uca=+80V Vd-Va=Uda Vd=Uda=+30V,例,