第1章電路的基本概念與基本定律

1、2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt編輯編輯pptppt1.1 電路的作用與組成部分電路的作用與組成部分 1.2 電路模型電路模型1.3 電壓電壓 電流的參考方向電流的參考方向 1.4 歐姆定律歐姆定律 1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路 1.7 電路中電位的概念及計算電路中電位的概念及計算 1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 編輯編輯pptppt+電路電流流經(jīng)的閉合路徑（由電工設(shè)備和元件組成）。 一一. 電路的組成電路的組成 1、電源（信號源）、電源（信號源） 2、中間環(huán)節(jié)、中間環(huán)節(jié) 3、負載、負載 二二. 電路的作用電路的作用1、傳輸和轉(zhuǎn)換電能；

2、、傳輸和轉(zhuǎn)換電能； 2、傳遞和處理信號。、傳遞和處理信號。編輯編輯pptppt電源：電源：將其他非電能的能量形式轉(zhuǎn)換成電能的將其他非電能的能量形式轉(zhuǎn)換成電能的裝置。裝置。( (如干電池如干電池, ,蓄電池蓄電池, ,發(fā)電機發(fā)電機) )或信號源等。）或信號源等。）中間環(huán)節(jié)：中間環(huán)節(jié)：把電源與負載連接起來的部分把電源與負載連接起來的部分( (如連如連接導(dǎo)線接導(dǎo)線, ,開關(guān)等開關(guān)等) )負載：負載：將電能轉(zhuǎn)換成非電能的消耗電能的用電將電能轉(zhuǎn)換成非電能的消耗電能的用電 設(shè)備。設(shè)備。 ( (如電燈、電爐、空調(diào)、電動機、電風扇等如電燈、電爐、空調(diào)、電動機、電風扇等) )一一. 電路的組成：電路的組成：1-

3、1 電路的作用與組成部分電路的作用與組成部分編輯編輯pptppt電池電池燈泡燈泡EIRU+_負載負載電源電源電路的組成簡單示意圖電路的組成簡單示意圖1-1 電路的作用與組成部分電路的作用與組成部分編輯編輯pptppt二二. 電路的作用電路的作用1. 電能傳輸和轉(zhuǎn)換電能傳輸和轉(zhuǎn)換發(fā)電機發(fā)電機升壓變壓器升壓變壓器降壓變壓器降壓變壓器電燈電風扇電燈電風扇非電能（如非電能（如風能、熱能、風能、熱能、核能等）轉(zhuǎn)核能等）轉(zhuǎn)化為電能化為電能傳輸分配電能傳輸分配電能電能轉(zhuǎn)換為非電能轉(zhuǎn)換為非電能（如光能、電能（如光能、機械能等）機械能等）1-1 電路的作用與組成部分電路的作用與組成部分編輯編輯pptppt2.

4、信號的傳遞和處理信號的傳遞和處理放大器放大器話筒話筒信號源信號源中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)負載負載1-1 電路的作用與組成部分電路的作用與組成部分編輯編輯pptppt實際電路實際電路1-2 電路模型電路模型編輯編輯pptppt電路模型：電路模型：將實際元件理想化（即視為集總元將實際元件理想化（即視為集總元件，件，由理想化的電路元件由理想化的電路元件組成的電路即電路模型組成的電路即電路模型。EIRU+_例如：例如：理想導(dǎo)線理想導(dǎo)線理想元理想元件件 本書分析的都是本書分析的都是電路模型電路模型，簡稱簡稱電路電路。理想電源理想電源1-2 電路模型電路模型編輯編輯pptppt電路模型電路模型: 由理想元件組成的

5、電路。由理想元件組成的電路。 （本書涉及電路元件未加說明均視為理想元件）（本書涉及電路元件未加說明均視為理想元件） 一、理想無源元件一、理想無源元件(線性元件線性元件)1.電阻電阻: 電路中電路中耗能耗能的理想元件的理想元件2.電容電容: 電路中電路中儲能儲能的理想元件的理想元件3.電感電感: 電路中電路中儲能儲能的理想元件的理想元件1-2 1-2 電路模型電路模型編輯編輯pptppt1-2 1-2 電路模型電路模型二、理想有源元件二、理想有源元件1.理想電壓源理想電壓源(恒壓源）恒壓源）2.理想電流源（恒流源）理想電流源（恒流源）線性電路線性電路: 由線性元件和電源元件組成的電路。由線性元件

6、和電源元件組成的電路。編輯編輯pptppt 部分實際元件部分實際元件電阻器電阻器電容器電容器線圈線圈 電池電池 運算放大器運算放大器 晶體管晶體管1-2 1-2 電路模型電路模型編輯編輯pptppt 發(fā)電機發(fā)電機編輯編輯pptppt1-2 電路模型電路模型 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 蓄電池蓄電池編輯編輯pptppt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：實際正方向： 物理中對電量規(guī)定的方向。物理中對電量規(guī)定的方向。假設(shè)正方向（參考正方向）：假設(shè)正方向（參考正方向）： 在分析電路時時，對電量人為設(shè)定的方向。在分析電路時時，對電量人為設(shè)定的方向。1-3 電

7、壓與電流的參考方向電壓與電流的參考方向編輯編輯pptppt物理量的實際正方向物理量的實際正方向1-3 電壓與電流的參考方向電壓與電流的參考方向編輯編輯pptppt一、電流一、電流電流方向電流方向正電荷運動的方向（即電流的實際方向）。正電荷運動的方向（即電流的實際方向）。電流參考方向電流參考方向任意設(shè)定一方向為電流正方向。任意設(shè)定一方向為電流正方向。正值正值負值負值Iab = - Iba例：例：IIaabb1-3 電壓與電流的參考方向電壓與電流的參考方向編輯編輯pptppt二、電壓二、電壓電壓方向電壓方向由高電位端指向低電位端（即電壓實際方向）。由高電位端指向低電位端（即電壓實際方向）。電壓參考

8、方向電壓參考方向任選一方向位為電壓正方向。任選一方向位為電壓正方向。U+-UabUabUab = -Uba關(guān)聯(lián)正方向：關(guān)聯(lián)正方向：UI關(guān)聯(lián)方向關(guān)聯(lián)方向UI非關(guān)聯(lián)方非關(guān)聯(lián)方向向1-3 電壓與電流的參考方向電壓與電流的參考方向例：例：aabb編輯編輯pptppt三、電動勢三、電動勢電動勢的方向電動勢的方向電位升高的方向（實際方向）。電位升高的方向（實際方向）。電動勢的參考方向電動勢的參考方向任選一方向為電動勢的正方向。任選一方向為電動勢的正方向。a.箭頭箭頭b.正負號正負號c.雙下標雙下標電動勢和電壓的關(guān)系：電動勢和電壓的關(guān)系：EU電壓與電動勢規(guī)定正方向相反時電壓與電動勢規(guī)定正方向相反時E=UEU

9、電壓與電動勢規(guī)定正方向相同時電壓與電動勢規(guī)定正方向相同時E= -U1-3 電壓與電流的參考方向電壓與電流的參考方向例：例：編輯編輯pptppt電池電池燈泡燈泡Uab_+正負號正負號abUab（高電位在前，高電位在前， 低電位在后）低電位在后） 雙下標雙下標箭箭 頭頭Uabab電壓電壓+-IR電流電流IRUabE+_abU+_1-3 電壓與電流的參考方向電壓與電流的參考方向編輯編輯pptppt引入?yún)⒖挤较颍阂雲(yún)⒖挤较颍簡栴}的提出：問題的提出：在復(fù)雜電路中無法判斷電路中物理量在復(fù)雜電路中無法判斷電路中物理量 的實際方向。的實際方向。電流方向電流方向AB？電流方向電流方向BA？E1ABRE2IR1

10、-3 電壓與電流的參考方向電壓與電流的參考方向編輯編輯pptppt(1) 在解題前先設(shè)定電路物理量的參考方向；在解題前先設(shè)定電路物理量的參考方向；解決之道：解決之道：(3) 根據(jù)計算結(jié)果得知實際方向：根據(jù)計算結(jié)果得知實際方向： 若計算結(jié)果為正，說明實際方向與假設(shè)方向一致；若計算結(jié)果為正，說明實際方向與假設(shè)方向一致； 若計算結(jié)果為負，說明實際方向與假設(shè)方向相反。若計算結(jié)果為負，說明實際方向與假設(shè)方向相反。(2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量之間相互關(guān)根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量之間相互關(guān) 系的代數(shù)表達式（即電路方程）并計算；系的代數(shù)表達式（即電路方程）并計算；1-3 電壓與電流的參考方向

11、電壓與電流的參考方向編輯編輯pptppt例例已知：已知：E=2V, R=1。求：當。求：當Uab分別為分別為 3V 和和 1V 時，時，IR=?E IRRURabUab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： EUURabREURUIabRREUUabR 1-3 電壓與電流的參考方向電壓與電流的參考方向編輯編輯pptppt(3) 數(shù)值計算：數(shù)值計算：A1121 V1A112-3 3VRabRabIUIU（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）1-3 電壓與

12、電流的參考方向電壓與電流的參考方向編輯編輯pptppt4、 盡量設(shè)定關(guān)聯(lián)參考方向。盡量設(shè)定關(guān)聯(lián)參考方向。1、 方程式方程式U/I=R 僅適用于僅適用于關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向的情況。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“參考方向參考方向”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,任意設(shè)定的。任意設(shè)定的。 3、解題步驟：先設(shè)定、解題步驟：先設(shè)定“參考方向參考方向”；然后再列方程；然后再列方程 計算。且參考方向設(shè)定后，不論結(jié)果為正為負，計算。且參考方向設(shè)定后，不論結(jié)果為正為負， 解題過程中不允許再更改解題過程中不允許再更改“參考方向參考方向” 。T

13、ips:Tips:編輯編輯pptppt伏伏 - 安安 特性特性iuRiuui線性電阻線性電阻非線性電阻非線性電阻 一、一、電阻電阻 R（常用單位：（常用單位： 、k 、M ）1-4 歐姆定律歐姆定律編輯編輯pptppt1、 U和和 I 為關(guān)聯(lián)正方向時：為關(guān)聯(lián)正方向時：IUR 2、U和和 I 為非關(guān)聯(lián)正方向時：為非關(guān)聯(lián)正方向時：IUR 線性電阻：線性電阻：遵循歐姆定律的電阻，其阻值的遵循歐姆定律的電阻，其阻值的大小為一常數(shù)，與電流、電壓大小方向無關(guān)。大小為一常數(shù)，與電流、電壓大小方向無關(guān)。1-4 歐姆定律歐姆定律 非線性電阻：非線性電阻：不符合歐姆定律，不符合歐姆定律，其阻值的其阻值的大小與電流

14、、電壓、時間等有關(guān)。大小與電流、電壓、時間等有關(guān)。編輯編輯pptpptRUITips: Tips: 用歐姆定律列方程時，一定要用歐姆定律列方程時，一定要 在圖中標明正方向。在圖中標明正方向。IRU IRUIRURUIRUI例：例：1-4 歐姆定律歐姆定律編輯編輯pptppt廣義歐姆定律廣義歐姆定律 : :EIRUabREUIabE+_baIUabR1-4 歐姆定律歐姆定律編輯編輯pptppt受控源受控源理想電壓源理想電壓源電源電源實際電源實際電源理想電源理想電源電壓源電壓源理想電流源理想電流源電流源電流源1-5 電源的工作狀態(tài)電源的工作狀態(tài)電源分類：電源分類：E+_U0R0R0IsU0E（R0

15、 =0）Is（R0 ）2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt理想電壓源理想電壓源 （恒壓源）（恒壓源）IUS+_abUab伏安特性伏安特性IUabUS特點：特點：( (1）無論負載電阻如何變化，輸出電）無論負載電阻如何變化，輸出電 壓不變壓不變 （2）電壓源中的電流由電壓源和外電路共同）電壓源中的電流由電壓源和外電路共同決定決定1-5 電源的工作狀態(tài)電源的工作狀態(tài)2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt設(shè)設(shè): U=20VIU+_abUab2 R1當當R1 、R2 同時接入時：同時接入時： I=20AR22 當當R1接入時接入時 ： I=10A則：則：1

16、-5 電源的工作狀態(tài)電源的工作狀態(tài)說明流經(jīng)電壓源中的電流由外電路和電壓源共同決定說明流經(jīng)電壓源中的電流由外電路和電壓源共同決定2021-12-142021-12-14編輯編輯pptpptabIUabIsIUabIS伏伏安安特特性性1-5 電源的工作狀態(tài)電源的工作狀態(tài)特點：特點：( (1）無論負載電阻如何變化，輸出電流）無論負載電阻如何變化，輸出電流不變不變 （2）電流源兩端的電壓由電流源和外電路共）電流源兩端的電壓由電流源和外電路共同決定同決定理想電流源理想電流源 （恒流源）（恒流源）2021-12-142021-12-14編輯編輯pptpptIUIsR設(shè)設(shè): IS=2 A R=10 時，時，

17、 U =20 V R=1 時，時， U =2 V則則:1-5 電源的工作狀態(tài)電源的工作狀態(tài)說明電流源兩端的電壓由外電路和電流源共同決定說明電流源兩端的電壓由外電路和電流源共同決定2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt一、一、 電源有載工作電源有載工作1、電路特征：、電路特征： I = E/(R0+R)U = IR = E IR0P = PE - P 將上式乘以將上式乘以I，得，得當當RR0時時UE+_IRUabESR0ab1-5 電源的工作狀態(tài)電源的工作狀態(tài)2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt電源的外特性曲線電源的外特性曲線 表示電源端電壓與輸出電

18、流之間的關(guān)系表示電源端電壓與輸出電流之間的關(guān)系曲線，稱為外特性曲線。曲線，稱為外特性曲線。U = IR = E IR0IU0EIR01-5 電源的工作狀態(tài)電源的工作狀態(tài)2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt2、功率平衡、功率平衡20IREIUIPPPE 電源的電源的發(fā)出功率發(fā)出功率=負載的負載的獲得功率獲得功率+電源內(nèi)阻上的電源內(nèi)阻上的消耗功率消耗功率P： 電源向外發(fā)出的功率電源向外發(fā)出的功率PE ： 電源產(chǎn)生的功率電源產(chǎn)生的功率P： 電源內(nèi)阻上消耗功率電源內(nèi)阻上消耗功率IUE+_RabSR0功率平衡方程式：功率平衡方程式：1-5 電源的工作狀態(tài)電源的工作狀態(tài)2021-1

19、2-142021-12-14編輯編輯pptppt+3、功率判斷1、關(guān)聯(lián)參考方向下：、關(guān)聯(lián)參考方向下：2、非關(guān)聯(lián)參考方向下：、非關(guān)聯(lián)參考方向下：P=UIP=-UIP0 ，該元件（或部分電路），該元件（或部分電路）吸收能量，耗能為負載吸收能量，耗能為負載計算結(jié)果：計算結(jié)果：P0 ，該元件（或部分電路），該元件（或部分電路）釋放能量，供能為電源釋放能量，供能為電源計算結(jié)果：計算結(jié)果：P0 ，該元件（或部分電路），該元件（或部分電路）吸收能量，耗能為負載吸收能量，耗能為負載2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt4、額定值與實際值、額定值與實際值 額定值額定值: 使電子或電氣設(shè)備在

20、額定的工作條使電子或電氣設(shè)備在額定的工作條件下額定運行而規(guī)定的值。如下標識：件下額定運行而規(guī)定的值。如下標識： UN 、IN 、PN 實際工作時，電壓、電流、功率的實際值不一定等實際工作時，電壓、電流、功率的實際值不一定等于額定值。往往存在三種情況：于額定值。往往存在三種情況：I IN過載過載I IN輕載輕載I = IN額定工作狀態(tài)額定工作狀態(tài)1-5 電源的工作狀態(tài)電源的工作狀態(tài)2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt二、開路（斷路或空載二、開路（斷路或空載）電路特征：電路特征：I = 0U = 0 U0 = EPE = P = 0I=0+_RUEabSU0R0 PE =

21、U0I(為電源發(fā)出功率）為電源發(fā)出功率） P = UI（為負載獲得功率）（為負載獲得功率）1-5 電源的工作狀態(tài)電源的工作狀態(tài)1、2、2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt三、三、 短路短路U=0 I=00SREI20EIRPP P=0電路特征：電路特征：+ +- -E E+ +- -0RUIsI=0+_RUEabSR0電壓源不允許短路！電壓源不允許短路！ IS1-5 電源的工作狀態(tài)電源的工作狀態(tài)1、2、2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt 基爾霍夫定律是電路中最基本的定律之一，是用來描述基爾霍夫定律是電路中最基本的定律之一，是用來描述電路中各部分

22、電壓或各部分電流間的關(guān)系定律電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系定律,定律包括基定律包括基爾霍夫電流（爾霍夫電流（KCL)和基爾霍夫電壓和基爾霍夫電壓(KVL)兩個定律。兩個定律。術(shù)語名稱：術(shù)語名稱：網(wǎng)孔網(wǎng)孔(mesh)：也稱獨立回路，是回路的一種，也稱獨立回路，是回路的一種，但回路不一定構(gòu)成網(wǎng)孔。但回路不一定構(gòu)成網(wǎng)孔。含獨有支路的回路方能構(gòu)成網(wǎng)孔。含獨有支路的回路方能構(gòu)成網(wǎng)孔。支路（支路（branch)：電路中的每一個分電路中的每一個分支支 （一個支路流過一個電流）（一個支路流過一個電流）結(jié)點結(jié)點(node)：三條或三條以上支路的聯(lián)結(jié)點三條或三條以上支路的聯(lián)結(jié)點回路回路(loop)：電路中任

23、一閉合路徑電路中任一閉合路徑1-6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt支路：共支路：共3條條回路：共回路：共3個個結(jié)點：結(jié)點：a、 b (共共2個）個）#1#2#3aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU11-6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律判斷支路數(shù)和結(jié)點數(shù)判斷支路數(shù)和結(jié)點數(shù)?1、2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt支路：支路：ab、ad、 . （共（共6條）條）回路：回路：abda、 bcdb、 . （共（共7 個）個）結(jié)點：結(jié)點：a、 b、 . (共共4個）個）例例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI

24、1I2I5I6I4-1-6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律2、2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt 對任何結(jié)點，在任一瞬間，流入結(jié)點的電流等于由對任何結(jié)點，在任一瞬間，流入結(jié)點的電流等于由結(jié)點流出的電流。結(jié)點流出的電流。 I入入 = I出出即：即：1-6 基爾霍夫定律之基爾霍夫定律之KCL 對任何結(jié)點，在任一瞬間，所有流過一個結(jié)點上電對任何結(jié)點，在任一瞬間，所有流過一個結(jié)點上電流的代數(shù)和為流的代數(shù)和為 0。 I =0即：即：2021-12-142021-12-14編輯編輯pptpptKCL依據(jù)依據(jù)：電流的連續(xù)性電流的連續(xù)性I1I2I3I44231IIII例例1：或：或：042

25、31IIII約定：電流流入結(jié)點為正，流出結(jié)點為負。約定：電流流入結(jié)點為正，流出結(jié)點為負。1-6 基爾霍夫定律之基爾霍夫定律之KCL2021-12-142021-12-14編輯編輯pptpptKCL 還可以擴展到電路的任意封閉面（還可以擴展到電路的任意封閉面（廣義結(jié)點廣義結(jié)點）。）。I1+I2=I3I=0I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R1-6 基爾霍夫定律之基爾霍夫定律之KCL2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt 對電路中的任一回路，沿任意繞行方向的各對電路中的任一回路，沿任意繞行方向的各段電壓的代數(shù)和等于零。段電壓的代數(shù)和等于零。即：即：IRE即：即

26、：0U 在任一回路的繞行方向上，電動勢的代數(shù)在任一回路的繞行方向上，電動勢的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和。和等于電阻上電壓降的代數(shù)和。Tips:Tips:E、U和和IR與循環(huán)方向相同為正，反之為負。與循環(huán)方向相同為正，反之為負。（列列方程前必須說明。方程前必須說明。1-6 基爾霍夫定律之基爾霍夫定律之KVL2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt如：如： 回路回路 a-d-c-a55443343RIRIRIEE或：或：0UURIRIRI4S3S554433設(shè)：設(shè)：與繞行方向相同為正，與繞行方向相同為正， 反之為負。反之為負。I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abc

27、dI1I2I5I6I4-其中其中:US3 = - E3 ，US4= - E41-6 基爾霍夫定律之基爾霍夫定律之KVL2021-12-142021-12-14編輯編輯pptpptRIUEabKVL也適合開口電路。也適合開口電路。RIE由：由：得：得：E+_RabUabI1-6 基爾霍夫定律之基爾霍夫定律之KVL2021-12-142021-12-14編輯編輯pptpptA11433I求：求：I1、I2 、I3 能否很快說出結(jié)果能否很快說出結(jié)果？A615432IA7321III1 +-3V4V1 1 +-5VI1I2I31-6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律例：例：2021-12-142021-12-

28、14編輯編輯pptpptA5)2(3i?iA3A251433例：例：2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt電位電位單位正電荷從電場中移到參考點，電場力所做的功。單位正電荷從電場中移到參考點，電場力所做的功。也是該點與參考點之間的電壓。也是該點與參考點之間的電壓。 參考點通常用參考點通常用“接地接地”符號表示，但該點實際并沒有和大地相連。符號表示，但該點實際并沒有和大地相連。1、電位是相對值，隨著參考點選擇的不同而不同；、電位是相對值，隨著參考點選擇的不同而不同；2、電壓是絕對值，不隨參考點的變化而變化；、電壓是絕對值，不隨參考點的變化而變化；3、電流由高電位流向低電位。、電流由高電位流向低電位。-7V3K1KAS1K+6V+8Vcb求：求：A點電位。點電位。1-7 電路中電位的概念及計算電路中電位的概念及計算2021-12-142021-12-14編輯編輯pptppt 設(shè)設(shè)b點為參考點：點為參考點：Vb=0則：則：VA=0設(shè)設(shè)c點為參考點：點為參考點：Vc=0則：則：S斷開時：斷開時：S閉合時：閉合時：則：則：解：解：-7V3K1KAS1K+6V+8Vcb3V11378VA 1V11168VA 1-7 電路中電位的概念及計算電路中電位的概念及計算2021-12-142021-12-1