第1章 电路的基本概念和基本定律 1-1 电路及其模型 1-2 电路的物理量及参考方向 1-5 独立电源 1-6 克希荷夫定律 1-3 电路的基本元件 1-7 电路中电位的计算 返回目录2 化学工业出版社 第1章 电路的基本概念和基本定律 1-1 电路及其模型 一、电路 电流通过的路径称为电路，它主要由电源、负载和中间环节 组成。如图1-1所示 1.电源 将其他形式的能量转换成电能的装置称为电源。用电动势E表 示 2.负载 把电源转换成其他能量的装置称为负载。图1-1中R表示负载。 3.中间环节 中间环节包括连接电路的导线、控制电路的开关设备以及 保护电路的熔断器等。如图1-1中的S表示开关，FU表示熔断 器。 返回目录3 化学工业出版社 二、电路模型 电池 灯泡 E I RU + _ 电源 负载 1-1 电路及其模型 图1-1 电路的组成 S s FU 返回目录4 化学工业出版社 1-2 电路的物理量及参考方向 一、电路的物理量 1.电流 导体中的自由电子在电场力作用下定向移动就形 成了电流。 设在极短的时间dt内,通过导体某横截面积的电量dq ,则 电流为 第1章 电路的基本概念和基本定律 如果电流不随时间变化，dq/dt为常数，称为直流电流，用 I 表示，即 返回目录5 化学工业出版社 1-2 电路的物理量及参考方向 电流的单位为A（安培），更小的单位为mA（毫 安）及 A （微安）。 2.电压 电场力将单位正电荷从电场中的一点移至另一点所做 的功称为这两点间的电压。 电压的单位V(伏特)。作为辅助单位有kV（千伏）及mV（毫 伏） 返回目录6 化学工业出版社 1-2 电路的物理量及参考方向 3.电位 电路中某一点的电位就是该点到参考点之间 的电压。电位值的大小与参考点的选取有关。电路中两 点之间的电压就是这两点的电位之差。因此，电压又叫 做电位差。电压（电位差）与参考点的选取是无关的。 电位的单位也是伏特。 4.电动势 电源把正电荷由负极经电源内部运动到正 极时，非电场力所做的功W与所移动的电荷量q之比叫 做电源的电动势。 电动势在数值上等于非电场力把单位正电荷从负极经电 源内部运动到正极时所做的功。电动势的单位为V（伏 特）。 返回目录7 化学工业出版社 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。 1-2 电路的物理量及参考方向 二、参考方向 返回目录8 化学工业出版社 物理量的实际正方向 1-2 电路的物理量及参考方向 返回目录9 化学工业出版社 物理量正方向的表示方法 电池 灯泡 Uab _ + 正负号 a b Uab（高电位在前， 低电位在后） 双下标 箭 头 Uab ab 电压 + - I R 电流：从高电位 指向低电位。 I RUab E + _ a b U + _ 1-2 电路的物理量及参考方向 返回目录10 化学工业出版社 物理量正方向的表示方法 I RUab + _ a b U + _ 电压的正方向箭头和正负号是等价的, 只用其中之一. I RUab a b U 1-2 电路的物理量及参考方向 返回目录11 化学工业出版社 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？ U1 AB R U2 IR 物理量正方向的表示方法 1-2 电路的物理量及参考方向 返回目录12 化学工业出版社 (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； 1-2 电路的物理量及参考方向 返回目录13 化学工业出版社 规定正方向的情况下欧姆定律的写法 I与U的方向一致 U = IR a I R U b I与U的方向相反 U = IR a I R U b 1-2 电路的物理量及参考方向 返回目录14 化学工业出版社 规定正方向的情况下电功率的写法 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: IU P = 如果U I方向不一 致写法如何？ 电压电流正方向一致 a I R U b 1-2 电路的物理量及参考方向 返回目录15 化学工业出版社 规定正方向的情况下电功率的写法 a I R U b 电压电流正方向相反 P = UI 功率有正负？ 1-2 电路的物理量及参考方向 返回目录16 化学工业出版社 吸收功率或消耗功率（起负载作用） 若 P 0 输出功率（起电源作用）若 P 0 电阻消耗功率肯定为正 电源的功率可能为正（吸收功率） ，也可能为负（输出功率） 功率有正负 1-2 电路的物理量及参考方向 返回目录17 化学工业出版社 电源的功率 I U a b + - P = UI P = UI I U a b + - 电压电流正方向不一致 电压电流正方向一致 1-2 电路的物理量及参考方向 返回目录18 化学工业出版社 含源网络的功率 I U + - 含源 网络 P = UI 电压电流正方向一致 P = UI 电压电流正方向不一致 I U + - 含源 网络 1-2 电路的物理量及参考方向 返回目录19 化学工业出版社 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。 1-2 电路的物理量及参考方向 返回目录20 化学工业出版社 第1章 电路的基本概念和基本定律 1-3 电路的基本元件 返回目录21 化学工业出版社 伏 - 安 特性 i u R i u u i 线性电阻非线性电阻 1. 电阻 R （常用单位：、k、M ） 1-3 电路的基本元件 返回目录22 化学工业出版社 1-3 电路的基本元件 实际的电阻实际的电阻 电阻的主要指标电阻的主要指标 1. 标称值 2. 额定功率 3. 允许误差 种类: 碳膜、金属膜、 线绕、可变电阻 返回目录23 化学工业出版社 电阻的标称值电阻的标称值 1-3 电路的基本元件 误差 10%（E12） 5% （E24） 1.0、1.2、1.5、 1.8、2.2、2.7、 3.3、3.9、4.7、 5.6、6.8、8.2 标 称 值 1.0、1.1、1.2、1.3、 1.5、1.6、1.8、2.0、 2.2、2.4、2.7、3.0、 3.3、3.6、3.9、4.3、 4.7、5.1、5.6、6.2、 6.8、7.5、8.2、9.1等 电阻的标称值电阻的标称值 = = 标称值标称值 1010 n n 返回目录24 化学工业出版社 电阻器的色环表示法电阻器的色环表示法 四环四环五环五环 倍倍 率率 1010 n n 误误 差差 有效有效 数字数字 误误 差差 黑、棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白、金、银 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0.1 0.01 误差: 1% 2 0.5 0.2 0.1 5 10 有效有效 数字数字 倍倍 率率 1010 n n 1-3 电路的基本元件 返回目录25 化学工业出版社 如电阻的如电阻的4 4个色环颜色依次为：个色环颜色依次为： 绿、棕、金、金绿、棕、金、金 如电阻的如电阻的5 5个色环颜色依次为：个色环颜色依次为： 棕、绿、黑、金、红棕、绿、黑、金、红 四环四环 倍 率 10n 误 差 有效 数字 五环五环 有效 数字 误 差 倍 率 10n 1-3 电路的基本元件 返回目录26 化学工业出版社 2.电感 L： u i （单位：H, mH, H） 单位电流产生的磁链 线圈 匝数 磁通 1-3 电路的基本元件 返回目录27 化学工业出版社 电感中电流、电压的关系 当 (直流) 时, 所以,在直流电路中电感相当于短路。 u e i + + 1-3 电路的基本元件 返回目录28 化学工业出版社 3.电容 C 单位电压下存储的电荷 （单位：F, F, pF） + + - - - - +q -q u i 电容符号 有极性无极性 + _ 1-3 电路的基本元件 返回目录29 化学工业出版社 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（开路） u i C 1-3 电路的基本元件 返回目录30 化学工业出版社 静电屏蔽 1.静电感应 静电在生产实际中的应用都离不开导体。金 属是常见的导体，内部含有大量的自由电子。无外电场的 作用时，自由电子在金属内部作无规则热运动，导体各部 分均处于电中和状态，导体呈电中性。有外电场作用时导 体中的电荷进行重新分布，这种现象叫静电感应。如图所 示（教材10页图1-22） 1-3 电路的基本元件 返回目录31 化学工业出版社 2.静电平衡 导体在电场中有静电感应现象，自由电子会 定向移动。直到导体内部各点电场强为零为止（E/与E0完 全抵消），这时自由电子的定向移动停止。如图所示（教 材10页1-23）。导体中（包括表面）没有电荷定向移动的 状态叫做静电平衡状态。 1-3 电路的基本元件 返回目录32 化学工业出版社 3.静电屏蔽 静电平衡时导体内部的场强为零，这一现象 在技术上可用来实现静电屏蔽。如图所示（教材10页1 -24）。 1-3 电路的基本元件 返回目录33 化学工业出版社 静电的危害及消除 1.静电的危害 主要有以下几种危害（1）爆炸及火灾，（ 2）人体伤害，（3）妨碍生产。 2.静电危害的消除 主要有以下几种方法（1）采用工艺法 控制静电产生，（2）泄露导走法，（3）中和电荷法，（ 4）封闭消尖法，（5）人体防静电。 1-3 电路的基本元件 返回目录34 化学工业出版社 无源元件小结 理想元件的特性 （u 与 i 的关系） LCR 1-3 电路的基本元件 返回目录35 化学工业出版社 U R1 R2 L C R1 UR2 U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 1-3 电路的基本元件 返回目录36 化学工业出版社 1-5 独立电源 第1章 电路的基本概念和基本定律 返回目录37 化学工业出版社 1. 1.理想电压源理想电压源 在电路中，能够提供一个定值电压的电源在电路中，能够提供一个定值电压的电源称为理想电压源称为理想电压源 或恒压源或恒压源。 uS + _ 电路符号电路符号 特点：特点：两端电压为一定值两端电压为一定值u u S S 电流由外电路决定电流由外电路决定 直流理想电压源及伏安特性曲线直流理想电压源及伏安特性曲线 USRL I b U + _ + _ a U=UU=U S S I=UI=U S S / /R RL L U U= = U U S S OI/A U/V 1-5 独立电源 返回目录38 化学工业出版社 2. 2.实际电压源实际电压源 特点：特点：当当R R 0 0 一定时，电压一定时，电压U U随电流增加而降低。随电流增加而降低。 直流电源的电压源模型及伏安特性曲线直流电源的电压源模型及伏安特性曲线