第第1 1章章电路的基本概念和电路的基本概念和基本定律基本定律11-1 电路与电路模型电路与电路模型1. 电源：电源：供应电能的设备供应电能的设备一一.电路的组成电路的组成3. 中间环节：中间环节：连接电源和负载连接电源和负载2. 负载：负载：用电设备用电设备其它形式的能量其它形式的能量电能电能其它形式的能量其它形式的能量电能电能导线、开关、熔断器和测量用仪表等导线、开关、熔断器和测量用仪表等21.电能的传输、分配和转换：电能的传输、分配和转换：（强电系统，例如：电力系统）（强电系统，例如：电力系统）发电机发电机升压变压器升压变压器输电线输电线降压变压器降压变压器负载负载2.信号的传递和处理：信号的传递和处理：（弱电系统，例如：信号处理系统）（弱电系统，例如：信号处理系统）话话 筒筒放放 大大 器器扬扬 声声 器器二二.电路的作用电路的作用3电电池池灯灯泡泡EIRU+_负载负载电源电源三三.实际电路与电路模型实际电路与电路模型实际电路实际电路电路模型电路模型将实际电路器件用具有某种性能的理想电路元件或它将实际电路器件用具有某种性能的理想电路元件或它们的组合表示，由这些理想电路元件或它们的组合组们的组合表示，由这些理想电路元件或它们的组合组成的电路称为原电路的模型成的电路称为原电路的模型4伏安特性伏安特性iRu理想电路元件理想电路元件1.电阻电阻 R 单位：单位： 、k 、M iu线线性性电电阻阻ConstR =ui=ui非非线线性性电电阻阻ConstR =ui=5L=Const (线性电感线性电感:空心电感空心电感) i当线圈流过电流当线圈流过电流i时，将产生磁通时，将产生磁通 ，磁通通过每匝线圈。如果线圈有磁通通过每匝线圈。如果线圈有N匝，则匝，则电感元件的参数电感元件的参数L称为电感或自感称为电感或自感L=Const (非线性电感非线性电感:铁心电感铁心电感)2.电感电感 L单位：单位：H、 mH、 H理想电路元件理想电路元件6dtdiu = - e = Ldtdidtde = - N= - LuiLe-+当当i = I (直流直流) 时时,= 0dtdiu = 0所以所以,在直流电路中电感相当于短路在直流电路中电感相当于短路伏安特性伏安特性2.电感电感 L单位：单位：H、 mH、 H理想电路元件理想电路元件73.电容电容 C单位：单位：F、 F、pFui理想电路元件理想电路元件C=uqdtdqi = Cdtdu伏安特性伏安特性所以所以,在直流电路中电容相当于断路在直流电路中电容相当于断路当当 u = U (直流直流) 时时,= 0dtdui =084.理想电压源理想电压源IE+_ a bUab5.理想电流源理想电流源abIUabIs电阻电阻R电感电感L 电容电容C负载元件负载元件理想电压源理想电压源理想电流源理想电流源电源元件电源元件理想电路元件理想电路元件91-2 电压、电流及其参考方向电压、电流及其参考方向物理量物理量方向方向的概念的概念：实际正方向（实际正方向（规定规定）参考正方向（参考正方向（假设假设）一一.为什么要判断电路中物理量方向为什么要判断电路中物理量方向确定电路的状态确定电路的状态10二二.电路中物理量的实际正方向电路中物理量的实际正方向物理量物理量实际方向实际方向电流电流正电荷运动的方向正电荷运动的方向电压电压电位降落的方向电位降落的方向高电位指向低电位的方向高电位指向低电位的方向电动势电动势电源内部非电场力做功的方向电源内部非电场力做功的方向低电位指向高电位的方向低电位指向高电位的方向正电荷运动的方向正电荷运动的方向11三三.电路中物理量方向的表示方法电路中物理量方向的表示方法E + -IUabRoR电动势电动势 E（箭头或符号）箭头或符号）+-电流电流 I（箭头）（箭头）电压电压 U （箭头或符号）（箭头或符号）12四四.电路分析中的假设正方向的应用电路分析中的假设正方向的应用问题的提出：问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量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？的实际方向，电路如何求解？电流方向电流方向AB？电流方向电流方向BA？E1ABRE2IR131. 在解题前先设定一个正方向，作为参考方向在解题前先设定一个正方向，作为参考方向解解 决决 方方 法法3. 根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为若计算结果为正正，则实际方向与参考方向，则实际方向与参考方向一致一致； 若计算结果为若计算结果为负负，则实际方向与参考方向，则实际方向与参考方向相反相反2. 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式系的代数表达式143. 为了避免列方程时出错，习惯上把为了避免列方程时出错，习惯上把 I 与与 U 的方向的方向按相同方向假设按相同方向假设（即关联参考方向）（即关联参考方向）1. 欧姆定律欧姆定律U/I=R仅适用于假设正方向一致的情况仅适用于假设正方向一致的情况2. 在解题过程中，一定要先在解题过程中，一定要先假定假定“正方向正方向”(即在即在图中表明物理量的参考方向图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程计算然后再列方程计算，缺少缺少“参考方向参考方向”的物理量是无意义的的物理量是无意义的 提示提示151-3 电路的功率电路的功率在一个电路中，电源产生的功率和负载取用的功率在一个电路中，电源产生的功率和负载取用的功率以及电源内阻上所消耗的功率是平衡的以及电源内阻上所消耗的功率是平衡的功率是单位时间电流做功的大小功率是单位时间电流做功的大小p=ui u、i参考方向一致的情况下，如果计算结果参考方向一致的情况下，如果计算结果 若若p 0，说明元件是耗能的，是负载说明元件是耗能的，是负载 若若p 0，说明元件是产生电能的，是电源说明元件是产生电能的，是电源161-4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律用来描述电路中各部分电压或各支路电流间的关系用来描述电路中各部分电压或各支路电流间的关系,其中包括电流定律（其中包括电流定律（KCL）和电压定律（和电压定律（KVL）电路理论核心电路理论核心电路理论核心电路理论核心一一.基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）二二.基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL）三三.应用举例应用举例17名词注释：名词注释：节点：节点：三个或三个以上支路的联结点三个或三个以上支路的联结点支路：支路：电路中每一个分支电路中每一个分支回路：回路：电路中任一闭合路径电路中任一闭合路径一一.基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（KCL）对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于流出对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于流出节点的电流节点的电流或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为 0 I =0即：即：18I1I2I3I4例例或或电流定律还可以推广应用到电路的任意封闭面。电流定律还可以推广应用到电路的任意封闭面。I1+I2=I3KCL的推广定理的推广定理I1I2I319讨论题讨论题I=0I=?E2E3E1+_R+_+_二二.基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律（KVL）对电路中的任一闭合回路，沿任意循行方向绕行一周，对电路中的任一闭合回路，沿任意循行方向绕行一周，其电位升等于电位降其电位升等于电位降或者说电压的代数和为或者说电压的代数和为0 0，即：，即：U = 020例如回路例如回路a-d-c-aI3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-电位升电位升电位降电位降E3-E4=-I4R4-I5R5+I3R3U = 0-E3+E4-I4R4-I5R5+I3R3=0或或21电位升电位升电位降电位降E+_RabUabI基尔霍夫基尔霍夫电压定律（电压定律（KVL）的推广定理：的推广定理： KVL可以可以推广应用到推广应用到假想回路（假想回路（开口电路）开口电路）即即 Uab = E - IR求：求：Uab解：解：例例22已知：已知：E=2V,R=1问：当端电压问：当端电压Uab分别为分别为3V和和1V时时,IR=?E Rab(UR)IRUab 三三.基尔霍夫定律应用举例基尔霍夫定律应用举例解：解：1. 假定电路中物理量的正方向如图所示假定电路中物理量的正方向如图所示2. 列电路方程：列电路方程：UR=Uab-E RRURIR= Uab-E=Uab= UR+E 例例23 3. 数值计算数值计算 U = 3V：12-3I R = 1 A U = 1V：12-1I R = -1 A注意：注意：KCL、KVL是电路结构的约束，与电路元件的性质无关是电路结构的约束，与电路元件的性质无关RRURIR= Uab-E=E Rab(UR)IRUab 241-5 有源电路元件有源电路元件一一.理想电压源理想电压源IE+-abUab二二.理想电流源理想电流源abIUabIs理想电压源的端电压恒定，而理想电压源的端电压恒定，而流过的电流由外电路所决定流过的电流由外电路所决定理想电流源的输出电流恒定，理想电流源的输出电流恒定，而端电压由外电路所决定而端电压由外电路所决定25三三.实际的电源元件及模型实际的电源元件及模型URO+-E实际的电压源模型由理想电压实际的电压源模型由理想电压源及电阻串联表示源及电阻串联表示实际的电压源模型实际的电压源模型ISRO实际的电流源模型实际的电流源模型实际的电流源模型由理想电流实际的电流源模型由理想电流源及电阻并联表示源及电阻并联表示26四四.实际电源间的等效互换实际电源间的等效互换等效互换的概念：对外的电压电流相等等效互换的概念：对外的电压电流相等IURO+-ERLRLIISROUE = IS ROIS=ERO27等效变换的注意事项等效变换的注意事项1.“等效等效”是指是指“对外对外”等效对内不等效等效对内不等效2.注意转换前后注意转换前后 E 与与 Is 的方向的方向3.恒压源和恒流源不能等效互换恒压源和恒流源不能等效互换4.进行电路计算时，恒压源串电阻可以化为恒流源并进行电路计算时，恒压源串电阻可以化为恒流源并联电阻，反之也可以，两者之间均可等效变换联电阻，反之也可以，两者之间均可等效变换28应应用用举举例例R5-+IsR1E1+-R3R2R4IE3R1R3IsR2R5R4I3I1I29R5IsR4IR1/R2/R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I应应用用举举例例30R5IsR4IR1/R2/R3I1+I3+RdEd+R4E4R5I-应应用用举举例例31讨论题讨论题10V+-2A2 II = ?哪哪个个答答案案对对?+-10V+-4V2 321-6 电路的基本状态和电气设备电路的基本状态和电气设备 的额定值的额定值一一.电路的基本状态电路的基本状态1.有载工作状态有载工作状态2.开路（空载）状态开路（空载）状态3.短路状态短路状态33P = PE - P外特性外特性IUEU = E - IROI =ERO+R功率平衡式：功率平衡式：U I = E I - RO I2在一个电路中，电源产生的功在一个电路中，电源产生的功率和负载取用的功率以及内阻率和负载取用的功率以及内阻上所消耗的功率是平衡的上所消耗的功率是平衡的1. 有载工作状态有载工作状态E+-IUROR342. 开路（空载）开路（空载）开路电压就是电源电动势开路电压就是电源电动势特征：特征：I = 0U = UO =EP = 0I = 0RO+-EUR353. 短路短路特征：特征：U = 0I = IS = E / ROPE = I2RO严重事故！严重事故！应加保护措施应加保护措施RO+-EU=0R361.额定值用下标额定值用下标“N”表示，如表示，如UN、IN、PN等等2.当电压相同时，负载指功率大小（不是指电当电压相同时，负载指功率大小（不是指电阻大小）阻大小）满载指满载指 I = IN欠载指欠载指 I IN（长时间不允许）（长时间不允许）（经济、可靠、寿命长）（经济、可靠、寿命长）（利用率低）（利用率低）二二.电气设备的额定值电气设备的额定值对电源来说：对电源来说：37本章小结本章小结一一.正方向、等效、额定值概念正方向、等效、额定值概念二二.电路的三种状态，各自电路的三种状态，各自U、I、P的特征的特征三三.电压源、电流源特性及其等效变换电压源、电流源特性及其等效变换四四.电路的基本定律：电路的基本定律：KCL、KVL 1.5.1、1.5.5、1.5.7、1.5.10 作业作业1（第六版）（第六版）P26作业作业1（第七版）（第七版）P28 1.5.1、1.5.4、1.5.7、1.5.9、1.5.13、1.5.16 38第第 1 章章结结 束束 39