第一章電路的基本概念和基本定律

1、第一章電路的基本概念與基本定律電路的基本概念與基本定律 第一章第一章 電路的基本概念和基本電路的基本概念和基本定律定律1.1 電路的作用與組成部分電路的作用與組成部分1.2 電路的模型電路的模型1.3 1.3 電壓和電流的參考方向電壓和電流的參考方向1.4 1.4 歐姆定律歐姆定律1.5 1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路1.6 1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.7 1.7 電位的計算電位的計算 電路中物理量的正方向電路中物理量的正方向物理量的物理量的正方向正方向：實際正方向?qū)嶋H正方向假設(shè)正方向假設(shè)正方向?qū)嶋H正方向?qū)嶋H正方向： 物理中對電量規(guī)定的方向；物理中對電量規(guī)定的

2、方向；假設(shè)正方向假設(shè)正方向（參考正方向）：（參考正方向）： 在分析計算時，對電量人為規(guī)定的方向。在分析計算時，對電量人為規(guī)定的方向。1.3 1.3 電壓和電流的參考方向電壓和電流的參考方向物理量的實際正方向物理量的實際正方向 物物理理量量單單位位實實際際正正方方向向電電流流 IA、mA、A正正電電荷荷移移動動的的方方向向電電動動勢勢 E V、kV、mV、V電電源源驅(qū)驅(qū)動動正正電電荷荷的的方方向向 (低低電電位位 高高電電位位)電電壓壓 UV、kV、mV、V電電位位降降落落的的方方向向 (高高電電位位 低低電電位位)RE+_ab物理量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法電池電池?zé)襞轃襞軮Uab

3、u_+正負(fù)號正負(fù)號abUab（高電位在前，高電位在前， 低電位在后）低電位在后） 雙下標(biāo)雙下標(biāo)箭箭 頭頭uab電壓電壓+-IR電流電流：從高電位：從高電位 指向低電位。指向低電位。Uab電路分析中的電路分析中的假設(shè)假設(shè)正方向正方向（參考方向）（參考方向）問題的提出問題的提出：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量 的實際方向，電路如何求解？的實際方向，電路如何求解？E1ABRE2IR電流方向電流方向A B？電流方向電流方向B A？(1) 在解題前先設(shè)定一個正方向，作為參考方向；在解題前先設(shè)定一個正方向，作為參考方向；解決方法解決方法(3) 根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向：根

4、據(jù)計算結(jié)果確定實際方向： 若計算結(jié)果為正，則實際方向與假設(shè)方向一致；若計算結(jié)果為正，則實際方向與假設(shè)方向一致； 若計算結(jié)果為負(fù)，則實際方向與假設(shè)方向相反。若計算結(jié)果為負(fù)，則實際方向與假設(shè)方向相反。(2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān)根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān) 系的代數(shù)表達式；系的代數(shù)表達式；RUI注意注意：用用歐姆定律列方程時，一定要在歐姆定律列方程時，一定要在 圖中標(biāo)明正方向。圖中標(biāo)明正方向。IRU IRUIRURUIRUI歐姆定律1.41.4流過電阻的電流和電阻兩端的電壓成正比流過電阻的電流和電阻兩端的電壓成正比 RIURR IRURab假設(shè)假設(shè): 與與 的方向一

5、致的方向一致RIRU例例RIRU假設(shè)假設(shè): 與與 的方向相反的方向相反RIURR IRURab例例已知：已知：E=2V, R=1問：問： 當(dāng)當(dāng)U分別為分別為 3V 和和 1V 時時，IR=?E RabUIRUR解：解：(1) 假定電路中物理量的正方向如圖所示；假定電路中物理量的正方向如圖所示；(2) 列電路方程：列電路方程： EUURREURUIRREUUR (3) 數(shù)值計算數(shù)值計算A1121 V1A112-3 3VRRIUIU（實際方向與假設(shè)方向一致）（實際方向與假設(shè)方向一致）（實際方向與假設(shè)方向相反）（實際方向與假設(shè)方向相反）REUIRE IRRURabU(4) 為了避免列方程時出錯，為了

6、避免列方程時出錯，習(xí)慣上習(xí)慣上把把 I 與與 U 的方向的方向 按相同方向假設(shè)。按相同方向假設(shè)。(1) 方程式方程式U/I=R 僅適用于假設(shè)正方向一致的情況。僅適用于假設(shè)正方向一致的情況。(2) “實際方向?qū)嶋H方向”是物理中規(guī)定的，而是物理中規(guī)定的，而“假設(shè)假設(shè) 正方向正方向”則則 是人們在進行電路分析計算時是人們在進行電路分析計算時,任意假設(shè)的。任意假設(shè)的。 (3) 在以后的解題過程中，注意一定要在以后的解題過程中，注意一定要先假定先假定“正方向正方向” (即在圖中表明物理量的參考方向即在圖中表明物理量的參考方向)，然后再列方程然后再列方程 計算計算。缺少。缺少“參考方向參考方向”的物理量是

7、無意義的的物理量是無意義的. 提示提示廣義歐姆定律廣義歐姆定律 ( (支路中含有電動勢的情況支路中含有電動勢的情況) )EIRUabREUIab當(dāng)當(dāng) UabE 時，時， I 0 表明方向與圖中假設(shè)方向一致表明方向與圖中假設(shè)方向一致當(dāng)當(dāng) UabE 時，時， I 0P = UI 0P = UI P = UI 0 0IUab+-根據(jù)能量守衡關(guān)系根據(jù)能量守衡關(guān)系P（吸收）（吸收）= P（發(fā)出）（發(fā)出）IRUab 當(dāng)當(dāng) 計算的計算的 P0P0 時時, , 則說明則說明 U U、I I 的實際方的實際方向一致，此部分電路消耗電功率，向一致，此部分電路消耗電功率，為為負(fù)載負(fù)載。 所以，從所以，從P P的的

8、+ + 或或 - - 可以區(qū)分器件的性質(zhì)，可以區(qū)分器件的性質(zhì)，或是電源，或是負(fù)載?；蚴请娫?，或是負(fù)載。結(jié)結(jié) 論論在進行功率計算時，在進行功率計算時，如果假設(shè)如果假設(shè) U U、I I 正方向一致正方向一致。 當(dāng)計算的當(dāng)計算的 P0P0 時時, , 則說明則說明 U U、I I 的實際方的實際方向相反，此部分電路發(fā)出電功率，向相反，此部分電路發(fā)出電功率，為電源為電源。1.6 基爾霍夫定律（克氏定律）基爾霍夫定律（克氏定律） 用來描述電路中各部分電壓或各部分電流用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系間的關(guān)系,其中包括克氏電流和克氏電壓兩個其中包括克氏電流和克氏電壓兩個定律。定律。節(jié)點：節(jié)點：三

9、個或三個以上支路的聯(lián)結(jié)點三個或三個以上支路的聯(lián)結(jié)點支路：支路：電路中每一個分支電路中每一個分支,同一支路中同一支路中 的電流相等的電流相等回路：回路：電路中任一閉合路徑電路中任一閉合路徑名詞注釋：名詞注釋：支路：支路：ab, ad, . （共（共6條）條）回路：回路：abda, bcdb, . （共（共7 個）個）節(jié)點：節(jié)點：a, b, . (共共4個）個）例例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-(一一)基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 對任何節(jié)點，在任一瞬間，流入節(jié)點的電流等于對任何節(jié)點，在任一瞬間，流入節(jié)點的電流等于由節(jié)點流出的電流。或者說，在任一瞬間，

10、一個節(jié)由節(jié)點流出的電流?；蛘哒f，在任一瞬間，一個節(jié)點上電流的代數(shù)和為點上電流的代數(shù)和為 0。 I1I2I3I44231IIII克氏電流定律的克氏電流定律的依據(jù)依據(jù)：電流的連續(xù)性：電流的連續(xù)性 I =0即：即：例例或或：04231IIII電流定律還可以擴展到電路的任意封閉面。電流定律還可以擴展到電路的任意封閉面。例例I1+I2=I3例例I=0基爾霍夫電流定律的擴展基爾霍夫電流定律的擴展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R(二二)基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 對電路中的任一回路，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其對電路中的任一回路，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其電位升等于電位降?；?，電壓的代數(shù)

11、和為電位升等于電位降。或，電壓的代數(shù)和為 0。例如：例如： 回路回路 a-d-c-a33435544RIEERIRI電位升電位升電位降電位降即：即：0U 或：或：033435544RIEERIRII3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-RIUEab電位升電位升電位降電位降E+_RabUabI基爾霍夫電壓定律也適合開口電路?；鶢柣舴螂妷憾梢策m合開口電路。例例關(guān)于獨立方程式的討論關(guān)于獨立方程式的討論 問題的提出：在用基爾霍夫電流定律或電壓定問題的提出：在用基爾霍夫電流定律或電壓定律列方程時，究竟可以列出多少個獨立的方程？律列方程時，究竟可以列出多少個獨立的方程？例

12、例aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1分析以下電路中應(yīng)列幾個電流方程？幾個分析以下電路中應(yīng)列幾個電流方程？幾個電壓方程？電壓方程？基爾霍夫電流方程基爾霍夫電流方程：節(jié)點節(jié)點a：節(jié)點節(jié)點b：321III213III獨立方程只有獨立方程只有 1 個個基爾霍夫電壓方程基爾霍夫電壓方程：#133111RIRIE 獨立方程只有獨立方程只有 2 個個aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1#3221121RIRIEE #233222RIRIE 設(shè)：電路中有設(shè)：電路中有N個節(jié)點，個節(jié)點，B個支路個支路N=2、B=3bR1R2E2E1+-R3+_a小小 結(jié)結(jié)獨立的獨立的節(jié)點

13、電流方程節(jié)點電流方程有有 (N -1) 個個獨立的獨立的回路電壓方程回路電壓方程有有 (B -N+1)個個則：則：（一般為網(wǎng)孔個數(shù)）（一般為網(wǎng)孔個數(shù)）獨立電流方程：獨立電流方程：個個獨立電壓方程：獨立電壓方程：個個節(jié)點電位的概念節(jié)點電位的概念：Va = 5V a 點電位：點電位：ab1 5Aab1 5AVb = -5V b 點電位：點電位：在電路中任選一節(jié)點，設(shè)其電位為零（用在電路中任選一節(jié)點，設(shè)其電位為零（用此點稱為參考點。其它各節(jié)點對參考點的電壓，便是此點稱為參考點。其它各節(jié)點對參考點的電壓，便是該節(jié)點的電位。記為：該節(jié)點的電位。記為：“VX”（注意：電位為單下標(biāo)）。（注意：電位為單下標(biāo)）。標(biāo)記），標(biāo)記），1.7 電位的計算電位的計算 電位值是相對的電位值是相對的,參考點選得不同，電路參考點選得不同，電路中其它各點的電位也將隨之改變；中其它各點的電位也將隨之改變； 電路中兩點間的電壓值是固定的，不會電路中兩點間的電壓值是固定的，不會因參考點的不同而改變。因參考點的不同而改變。注意：電位和電壓的區(qū)別注意：電位和電壓的區(qū)別電位在電路中的表示法電位在電路中的表示法E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2R1R