第1章 電路的基本知識

1、1.1 電電路模型和電路中的物理路模型和電路中的物理量量1.2 電路的基本元件電路的基本元件1.3 基爾霍夫定律基爾霍夫定律1.4 電路的三種狀態(tài)及電氣設備的額定值電路的三種狀態(tài)及電氣設備的額定值第第1章章 電電路路的基本知識的基本知識一、電路和電路模型一、電路和電路模型1.1 電電路模型和電路中的物理量路模型和電路中的物理量1、電路：電路：一一般主要由電源、負載及中間環(huán)節(jié)組成。般主要由電源、負載及中間環(huán)節(jié)組成。 2、理理想電路元件及電路模型想電路元件及電路模型 假假定的二端理想電路元件，簡稱為電路元件，如電阻、電感、定的二端理想電路元件，簡稱為電路元件，如電阻、電感、電容、電源等電容、電源等

2、。 理理想電路元想電路元件的特件的特征：一是只有兩個端子；征：一是只有兩個端子；二是可用電壓或電流按數學方式描述；三是不能二是可用電壓或電流按數學方式描述；三是不能分解為其他元件。分解為其他元件。 由由理想電路元件組成的電路稱為電路模型理想電路元件組成的電路稱為電路模型，如如1-2圖所圖所示。示。 二、電路中的物理二、電路中的物理量量1.電電流流直直流流電用電用字母字母“DC”表示；交流表示；交流電用電用字母字母“AC”表示表示。習習慣上規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的正方向。慣上規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的正方向。2.電電壓壓a、b兩點間的電壓表示為兩點間的電壓表示為Uab。電。電壓的實

3、際方向規(guī)定為正電荷壓的實際方向規(guī)定為正電荷所受電場力的方向。所受電場力的方向。通通常用帶雙下標的字母表示某兩點的電壓，如常用帶雙下標的字母表示某兩點的電壓，如Uab表示表示a、b兩兩點間電壓點間電壓。3.電電位位電電場中某一點的單位正電荷所具有的電位能，稱為該點的電場中某一點的單位正電荷所具有的電位能，稱為該點的電位。電位用字母位。電位用字母V表示，如表示，如a點的電位表示為點的電位表示為Va。在在電路中選一參考點，則其他點的電位就是由該點到參考點電路中選一參考點，則其他點的電位就是由該點到參考點的電壓。即，如果參考點的電壓。即，如果參考點為為O點，點，則則a點的電位為：點的電位為：VaUao

4、電電位的單位的單位為位為伏伏特（特（V）。）。某某點點的電的電位比位比參考點電位高的電位為正，比參考點電位低的參考點電位高的電位為正，比參考點電位低的為負為負。計計算電路中某點電位的方算電路中某點電位的方法法：首首先確認電位參考點的位置；先確認電位參考點的位置；然后從被求點開始通過一定的路徑繞到電位參考點，則該點的電然后從被求點開始通過一定的路徑繞到電位參考點，則該點的電位等于此路徑上所有電壓降的代數和。位等于此路徑上所有電壓降的代數和。 4.電動勢電動勢電動勢電動勢E的單位與電壓的單位相同，為伏的單位與電壓的單位相同，為伏特（特（V）。）。電動勢的電動勢的方向規(guī)定為從電源的負極經過電源內部指

5、向電源的正極方向規(guī)定為從電源的負極經過電源內部指向電源的正極。5.電流、電壓的參考方向電流、電壓的參考方向（1）電）電流、電壓的參考方向流、電壓的參考方向人人為地指定的電壓、電流方向，稱為電壓、電流的參考方向。為地指定的電壓、電流方向，稱為電壓、電流的參考方向。圖圖1-3（a）、（）、（b）反映了電）反映了電流的實際方向與參考方向的關系。流的實際方向與參考方向的關系。 （2）電）電流、電壓的關聯(lián)參考方向流、電壓的關聯(lián)參考方向 當電流和電壓的參考方向一致時，稱為關聯(lián)參考方向，如圖當電流和電壓的參考方向一致時，稱為關聯(lián)參考方向，如圖1-4（a）所）所示示。在。在電流和電壓選取關聯(lián)參考方向電流和電壓

6、選取關聯(lián)參考方向時的功時的功率為：率為：PUI PUI0，元件吸收功率；，元件吸收功率；PUI0，元件發(fā)出功率。，元件發(fā)出功率。 當電壓和電流參考方向相反時，稱為非關聯(lián)參考方向，如當電壓和電流參考方向相反時，稱為非關聯(lián)參考方向，如圖圖1-4（b）所）所示示。在。在電流和電壓選取非關聯(lián)參考方向電流和電壓選取非關聯(lián)參考方向時的功時的功率為率為PUI PUI0，元件吸收功率；，元件吸收功率；PUI0，元件發(fā)出功率。，元件發(fā)出功率。 注：注：在在分析計算電路時分析計算電路時，電，電流、電流、電壓一般采壓一般采取關聯(lián)參考方向。取關聯(lián)參考方向。 5.電功率和電能電功率和電能（1）電電功功率率傳傳遞轉換電能

7、的速率稱為電功率，簡稱功率，用遞轉換電能的速率稱為電功率，簡稱功率，用p或或P表示。表示。習慣上，都把發(fā)出或吸收電能說成發(fā)出或吸收功率。習慣上，都把發(fā)出或吸收電能說成發(fā)出或吸收功率。（2）電能電能電電阻在阻在t時間內所消耗的電能時間內所消耗的電能W為：為：WPt電電能的能的SI單位是單位是焦（耳）（焦（耳）（J）。）。1度度1kWh10336003.6106 （J） 由此可見，電路中兩點間的電壓是絕對的由此可見，電路中兩點間的電壓是絕對的，而，而電路中某一點的電位電路中某一點的電位則是相對則是相對的。的。一、電阻元一、電阻元件件1.2 電路的基本元件及其檢測電路的基本元件及其檢測1.電電阻和電

8、導阻和電導電阻的倒數稱為電導。電阻的倒數稱為電導。RG12.2.電阻元件的伏安特電阻元件的伏安特性性線性電阻元件的電壓、電流關系遵循歐姆定律線性電阻元件的電壓、電流關系遵循歐姆定律uiR 3.3.電電阻阻器器（1 1）電阻器的常見外形和符號）電阻器的常見外形和符號（2 2）電電阻器和電位器的型號命名方法阻器和電位器的型號命名方法見書見書表表1-11-1。（3 3）電電阻器的主要參數及標注方阻器的主要參數及標注方法法1 1）標稱值及標稱值及允許誤差。允許誤差。2 2）額額定功率定功率3）最最高工作電壓高工作電壓4）電阻器參數的標注方法電阻器參數的標注方法a.直標直標法法b.文字符號文字符號法法c

9、.色標色標法法d.數碼法數碼法阻值的變化形式。動態(tài)噪聲。（4）電電阻器的檢測阻器的檢測對于常用的碳膜、金屬膜電阻器以及線繞電阻器的阻值，可用萬用表的電阻擋直接測量。在具體測量時應注意以下幾點：合理選擇量程。注意調零。讀數要準確。（5）電電位器的主要參位器的主要參數數二、二、電感元件電感元件1.電感元件的構成及電感量電感元件的構成及電感量電感元件的構成。2.電感元件的伏安關系電感元件的伏安關系電感元件兩端的電壓與通過電感元件的電流的關系為LddiuLt電感量。表征電感線圈儲存磁場能量大小的參數稱為電感量，簡稱為電感，用L表示。電感的單位為亨利，簡稱亨，用H表示，另有毫亨利（mH）和微亨利（H）。

10、3.電感元件的儲能電感元件的儲能如果電感的電流從零到如果電感的電流從零到i（t），則在時間，則在時間t內所儲存的能量為內所儲存的能量為4.電感器電感器（1）電感器的作用、外形與符號電感器的作用、外形與符號常用電感器的外形，如圖常用電感器的外形，如圖1-18所示。所示。（2）電感器型號命名方法電感器型號命名方法通常由4部分組成。第一部分：主稱，用字母L表示電感線圈，用ZL表示阻流圈；第二部分。特征，用字母G表示高頻。第三部分：結構形式，用字母X表示小型；數碼1表示臥式；數碼4表示立式。第四部分：區(qū)別代號，用數字表示。（3）電感器的主要參數及標注方法。電感器的主要參數及標注方法。電感器的主要參數。

11、電感器的主要參數。a.電感量，單位有H（微亨）、mH（毫亨）和H（亨利）。b.品質因數。c.額定電流。d.分布電容。電感器主要參數的標注方法電感器主要參數的標注方法a.直標法。直標法。如圖如圖1-19（a）所示。所示。b.色碼表示法。色碼表示法。色環(huán)表示法的第一、第二環(huán)表示兩位有效數字，第三色環(huán)表示法的第一、第二環(huán)表示兩位有效數字，第三環(huán)表示倍乘數，第四環(huán)表示允許偏差，如圖環(huán)表示倍乘數，第四環(huán)表示允許偏差，如圖1-19（b）所示。各色環(huán)顏色所示。各色環(huán)顏色的含義與色環(huán)電阻相同，單位為的含義與色環(huán)電阻相同，單位為H。色點表示法。色點表示法。色點表示法如圖色點表示法如圖1-19（c）所示。所示。（

12、4）電感器的檢測電感器的檢測首先進行外觀檢查，看線圈有無松散，引腳有無折斷、生銹現象。首先進行外觀檢查，看線圈有無松散，引腳有無折斷、生銹現象。用萬用表測量電感線圈電阻可大致判斷其質量好壞。用萬用表測量電感線圈電阻可大致判斷其質量好壞。電感線圈的性能檢測。電感線圈的性能檢測。三、三、電容元件電容元件1.電容元件的構成及電容量電容元件的構成及電容量電容元件的構成。電容元件的構成。電容元件的符號，如圖電容元件的符號，如圖1-20所示。所示。電容器的容量。電容的容量與電荷量、電壓之間的關系為電容器的容量。電容的容量與電荷量、電壓之間的關系為2.電容元件的伏安關系電容元件的伏安關系當電壓與電流取關聯(lián)參

13、考方向時，電容器所在支路的電流與電容器當電壓與電流取關聯(lián)參考方向時，電容器所在支路的電流與電容器兩端電壓之間的關系為兩端電壓之間的關系為3.電容元件的儲能電容元件的儲能電容從零電壓開始充電到電容從零電壓開始充電到u（t），則在時刻，則在時刻t所儲存的能量為所儲存的能量為4.電容器電容器（1）常見的電容器的外形如圖常見的電容器的外形如圖1-21所示。所示。（2）電容器的型號命名方法電容器的型號命名方法電容器產品型號一般由電容器產品型號一般由4個部分組成，個部分組成，見書見書表表1-5。（3）電容器的主參數及標注方法電容器的主參數及標注方法標稱容量。標稱容量。電容器的標稱容量標注方法有：電容器的標

14、稱容量標注方法有：直標法直標法、文字符號法文字符號法、數字表示法數字表示法、色標法色標法。 允許誤差。允許誤差。額定耐壓。額定耐壓。絕緣電阻。絕緣電阻。電容器參數的標注方法示例，如圖電容器參數的標注方法示例，如圖1-22所示。所示。（4）電容器的檢測電容器的檢測對電容器進行性能檢查，應視型號和容量的不同而采取不同的方法。對電容器進行性能檢查，應視型號和容量的不同而采取不同的方法。電解電容器的檢測。電解電容器的檢測。中、小容量電容器的檢測。中、小容量電容器的檢測。可變電容器的檢測?？勺冸娙萜鞯臋z測。（5）電容器的串聯(lián)與并聯(lián)電容器的串聯(lián)與并聯(lián) 電容器的串聯(lián)電容器的串聯(lián)圖圖1-23所示電路為兩個電容

15、器串聯(lián)的電路，其等效電容為所示電路為兩個電容器串聯(lián)的電路，其等效電容為電容器的并聯(lián)電容器的并聯(lián)圖圖1-34所示電路為兩個電容器并聯(lián)的電路，其等效電容為所示電路為兩個電容器并聯(lián)的電路，其等效電容為四、四、電源元件電源元件1.獨立電源獨立電源（1）電壓源電壓源實際電壓源。實際電壓源。電源電動勢電源電動勢E（或用電源電壓，簡稱源電壓或用電源電壓，簡稱源電壓US）和內和內阻阻Ro串聯(lián)的電路模型來表示的電源，稱為實際電壓源，如圖串聯(lián)的電路模型來表示的電源，稱為實際電壓源，如圖1-25（a）所所示，圖中示，圖中U是電源端電壓，是電源端電壓，I是流過負載的電流。由圖是流過負載的電流。由圖1-25（a）可得可

16、得UEIRo 理想電壓源。理想電壓源。理想電壓源就是電源內阻理想電壓源就是電源內阻Ro0的電壓源，如圖的電壓源，如圖1-26（a）所示。所示。理想電壓源的伏安特性，如圖理想電壓源的伏安特性，如圖1-26（b）所示。所示。（2）電流源電流源實際電流源。實際電流源。用恒定電流用恒定電流（源電流源電流）IS和內阻和內阻Ro并聯(lián)的電路模型并聯(lián)的電路模型來表示的電源，稱為電流源，如圖來表示的電源，稱為電流源，如圖1-27（a）所示。所示。由圖由圖1-27（a）可得可得理想電流源。理想電流源。理想電流源就是電源內阻理想電流源就是電源內阻Ro時的電流源，如圖時的電流源，如圖1-28（a）所示。所示。理想電流

17、源的伏安特性，如圖理想電流源的伏安特性，如圖1-28（b）所示。所示。2.受控源受控源受控源可以分為以下四類。受控源可以分為以下四類。電壓控制電壓源電壓控制電壓源（VCVS）：如如圖圖1-39（a）所示。）所示。電壓控制電流源電壓控制電流源（VCCS）：如如圖圖1-39（b）所示。）所示。電流控制電壓源電流控制電壓源（CCVS）：如如圖圖1-39（c）所示。）所示。電流控制電流源電流控制電流源（CCCS）：如如圖圖1-39（d）所示）所示。1.3 基爾霍夫定基爾霍夫定律律一、一、電路中的常用術語電路中的常用術語（1）支路支路（2）節(jié)點節(jié)點（3）回路回路（4）網孔網孔二、二、基爾霍夫第一定律基爾

18、霍夫第一定律基爾霍夫第一定律又稱為節(jié)點電流定律，簡記為基爾霍夫第一定律又稱為節(jié)點電流定律，簡記為KCL。形式。形式1為為KCL的形式的形式2為為使用時應注意：使用時應注意：列節(jié)點電流方程之前，必須先標明各支路的電流參考方向。列節(jié)點電流方程之前，必須先標明各支路的電流參考方向。對含有對含有n個節(jié)點的電路，只可以列出個節(jié)點的電路，只可以列出n1個獨立的電流方程。個獨立的電流方程?；鶢柣舴蚬?jié)點電流定律不僅適用于節(jié)點，也可以將其推廣應用于包基爾霍夫節(jié)點電流定律不僅適用于節(jié)點，也可以將其推廣應用于包圍部分電路的任一假設的封閉面，即廣義節(jié)點。如圖圍部分電路的任一假設的封閉面，即廣義節(jié)點。如圖1-32所示，

19、封閉面所示，封閉面（虛線表示虛線表示）將三個節(jié)點包圍后可以看成一個節(jié)點，則將三個節(jié)點包圍后可以看成一個節(jié)點，則I1I2I3。三、三、基爾霍夫第二定律基爾霍夫第二定律基爾霍夫第二定律又稱為回路電壓定律，簡稱基爾霍夫第二定律又稱為回路電壓定律，簡稱KVL。它用來確定回路中各段電壓間的關系。它用來確定回路中各段電壓間的關系。KVL形式形式1為為第二種形式為第二種形式為利用利用（RI）E列回路電壓方程時，對列回路電壓方程時，對（RI）來說，當通過電阻來說，當通過電阻的電流方向與回路的繞行方向一致時，該電阻電壓取的電流方向與回路的繞行方向一致時，該電阻電壓取“”，相反時取，相反時取“”。對對E來說，若電源電動勢的方向與回路繞行方向一致時，該電動來說，若電源電動勢的方向與回路繞行方向一致時，該電動勢符號前取勢符號前取“”，否則，電動勢符號前取，否則，電動勢符號前取“