第1章1 電路與磁路

1、電路與磁路1.1 1.1 電路和電路和電路模型電路模型1.6受控源受控源1.3 基爾霍夫基爾霍夫定律定律第第1章章 電路的基本概念和基本定律電路的基本概念和基本定律 1.4電阻、電感、電阻、電感、電容元件電容元件1.2電路的主電路的主要物理量要物理量1.5電壓源和電壓源和電流源電流源下 頁上 頁本章的學(xué)習(xí)目的和要求本章的學(xué)習(xí)目的和要求 本章內(nèi)容是貫穿全課程的重要理論基礎(chǔ)，本章內(nèi)容是貫穿全課程的重要理論基礎(chǔ)，在學(xué)習(xí)中給予足夠的重視。通過對(duì)本章學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中給予足夠的重視。通過對(duì)本章學(xué)習(xí)，理解理想電路元件和電路模型的概念；進(jìn)一理解理想電路元件和電路模型的概念；進(jìn)一步熟悉電壓、電流、電動(dòng)勢和電功率等

2、基本步熟悉電壓、電流、電動(dòng)勢和電功率等基本物理量的概念；深刻理解和掌握參考方向在物理量的概念；深刻理解和掌握參考方向在電路分析中的作用；初步理解和掌握基爾霍電路分析中的作用；初步理解和掌握基爾霍夫定律的內(nèi)容及其應(yīng)用。夫定律的內(nèi)容及其應(yīng)用。下 頁上 頁電路的概念電路的概念把電氣元件（或部件、設(shè)備）按照一定方式把電氣元件（或部件、設(shè)備）按照一定方式連接起來實(shí)現(xiàn)特定功能的電流通路叫做連接起來實(shí)現(xiàn)特定功能的電流通路叫做電路電路，又稱又稱網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)。一、電路一、電路簡單來講，電流流過的閉合通路，就叫簡單來講，電流流過的閉合通路，就叫電路電路。下 頁上 頁 如果電路中電流或電壓等級(jí)較高，則稱如果電路中電流或

3、電壓等級(jí)較高，則稱為強(qiáng)電電路。為強(qiáng)電電路。 下 頁上 頁強(qiáng)電電路強(qiáng)電電路下 頁上 頁強(qiáng)電電路強(qiáng)電電路下 頁上 頁 如果電路中電流或電壓等級(jí)較低，則稱為弱如果電路中電流或電壓等級(jí)較低，則稱為弱電電路。電電路。 下 頁上 頁 電路通常由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三部分組成。電路通常由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三部分組成。2. 電路的組成電路的組成.下 頁上 頁下 頁上 頁電源電源：提供電能的器件（或設(shè)備）。：提供電能的器件（或設(shè)備）。常見的電源有：干電池、蓄電池、發(fā)電機(jī)常見的電源有：干電池、蓄電池、發(fā)電機(jī)（發(fā)電廠）、電源插座、電氣設(shè)備的電源裝置等（發(fā)電廠）、電源插座、電氣設(shè)備的電源裝置等 電源電源 負(fù)載：消耗

4、電能的器件（或設(shè)備）負(fù)載：消耗電能的器件（或設(shè)備） 或信號(hào)的輸出部分?；蛐盘?hào)的輸出部分。中間環(huán)節(jié)：連接電源（信號(hào)源）與中間環(huán)節(jié)：連接電源（信號(hào)源）與 負(fù)載之間的部分。負(fù)載之間的部分。信號(hào)源：輸入端的信號(hào)。信號(hào)源：輸入端的信號(hào)。下 頁上 頁 信號(hào)電路功能：實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞或處理。信號(hào)電路功能：實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞或處理。3. 電路功能電路功能 電力電路功能：實(shí)現(xiàn)電能的傳輸或轉(zhuǎn)換。電力電路功能：實(shí)現(xiàn)電能的傳輸或轉(zhuǎn)換。下 頁上 頁二、電路模型（二、電路模型（circuit model）1. 理想電路元件理想電路元件 概念：實(shí)際器件的理想化模型概念：實(shí)際器件的理想化模型, 每一種電每一種電路元件都只表示一種電

5、磁現(xiàn)象路元件都只表示一種電磁現(xiàn)象, 并具有某種確并具有某種確定的電磁性能和精確的數(shù)學(xué)定義。定的電磁性能和精確的數(shù)學(xué)定義。 分類分類a. 按元件有無按元件有無“源源”分：分： 可以分為兩類：無源元件和有源元件?？梢苑譃閮深悾簾o源元件和有源元件。 無源元件有：電阻、電感和電容。無源元件有：電阻、電感和電容。 有源元件有：獨(dú)立源（電壓源、電流源）和受控源。有源元件有：獨(dú)立源（電壓源、電流源）和受控源。下 頁上 頁幾種基本的電路元件：幾種基本的電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲(chǔ)存磁場能量的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場，儲(chǔ)存磁場能量的元件電容元件：

6、表示產(chǎn)生電場，儲(chǔ)存電場能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場，儲(chǔ)存電場能量的元件電源元件：表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件電源元件：表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件下 頁上 頁多端元件：有三個(gè)及三個(gè)以上端鈕的元件稱為多端元件多端元件：有三個(gè)及三個(gè)以上端鈕的元件稱為多端元件b. 按元件端口數(shù)目分：按元件端口數(shù)目分：二端元件：兩個(gè)端鈕的元件稱為二端元件二端元件：兩個(gè)端鈕的元件稱為二端元件下 頁上 頁注注l 具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件，具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件， 在一定條件下可用同一模型表示；在一定條件下可用同一模型表示；l 同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其同一實(shí)際電路

7、部件在不同的應(yīng)用條件下，其 模型可以有不同的形式模型可以有不同的形式2. 電路模型電路模型(circuit model)由理想電路元件組成的電路稱為由理想電路元件組成的電路稱為電路模型電路模型。sRLRsU電路圖電路圖下 頁上 頁3. 集總參數(shù)電路集總參數(shù)電路下 頁上 頁集總集總參數(shù)就是對(duì)一個(gè)元件只考慮參數(shù)就是對(duì)一個(gè)元件只考慮一種一種參數(shù)。參數(shù)。分布分布參數(shù)就是對(duì)一個(gè)元件要考慮參數(shù)就是對(duì)一個(gè)元件要考慮多種多種參數(shù)。參數(shù)。1.2 電流和電壓的參考方向電流和電壓的參考方向 電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、磁鏈、能電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、磁鏈、能量、電功率等。在線性電路分析中人們

8、主要關(guān)心的物理量量、電功率等。在線性電路分析中人們主要關(guān)心的物理量是電流、電壓和功率。是電流、電壓和功率。一、一、 電流電流 (current)l電流電流l電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度帶電粒子有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)帶電粒子有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量下 頁上 頁1. 電流電流 實(shí)際方向?qū)嶋H方向規(guī)定正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向規(guī)定正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向元件元件(導(dǎo)線導(dǎo)線)中電流流動(dòng)的實(shí)際方向只有兩種可能中電流流動(dòng)的實(shí)際方向只有兩種可能: 實(shí)際方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向 AABB問題問題復(fù)雜電路或電路中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，復(fù)雜電路或電路中的電流隨時(shí)

9、間變化時(shí)，電流的實(shí)際方向往往很難事先判斷電流的實(shí)際方向往往很難事先判斷下 頁上 頁2. 電流的參考方向電流的參考方向l參考方向參考方向i 參考方向參考方向大小大小方向方向(正負(fù)）正負(fù)）電流電流(代數(shù)量代數(shù)量)任意假定一個(gè)正電荷運(yùn)動(dòng)的方向即為電任意假定一個(gè)正電荷運(yùn)動(dòng)的方向即為電流的參考方向。流的參考方向。ABi 參考方向參考方向i 參考方向參考方向i 0i 0參考方向參考方向U+實(shí)際方向?qū)嶋H方向+實(shí)際方向?qū)嶋H方向參考方向參考方向U+ 0，電路實(shí)際，電路實(shí)際吸收吸收功率，元件功率，元件為負(fù)載為負(fù)載；若若 P 0，電路實(shí)際，電路實(shí)際發(fā)出發(fā)出功率，元件功率，元件為電源為電源。UI 當(dāng)元件當(dāng)元件電流和電

10、壓的電流和電壓的參考方向參考方向關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)情況下，情況下，吸收吸收的電功率的電功率為：為：UIP （U和和I的實(shí)際方向相反，則是電源）的實(shí)際方向相反，則是電源）（U和和I的實(shí)際方向相同，是負(fù)載）的實(shí)際方向相同，是負(fù)載）UI非關(guān)聯(lián)非關(guān)聯(lián)UIP 關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)2. 功率的性質(zhì)：吸收或發(fā)出功率的性質(zhì)：吸收或發(fā)出3. 功率的測量功率的測量 常用專用的功率表來進(jìn)行測量，更多采用多功能電力儀表常用專用的功率表來進(jìn)行測量，更多采用多功能電力儀表功率檔進(jìn)行測量。功率檔進(jìn)行測量。電能電能 (Energy)1. 電能概念電能概念電場中儲(chǔ)存的能量稱為電能。電場中儲(chǔ)存的能量稱為電能。一般公式：一般公式：ttpdtW21直流時(shí)

11、：直流時(shí)：)(12ttPW單位：單位：電能的電能的SI單位為焦單位為焦耳耳，符號(hào)為，符號(hào)為J， 還有度、還有度、KWh（千瓦時(shí)）（千瓦時(shí)）MJ6 . 3J106 . 33600W1000KWh16s2. 電能的測量電能的測量常用電能表來進(jìn)行電能的計(jì)量。常用電能表來進(jìn)行電能的計(jì)量。例例1.2 圖圖1-13所示為直流電路，所示為直流電路，A1V3V4V8321IUUU，321PPP，, ,求各元件的功率求各元件的功率，并求整個(gè)電路的功率。，并求整個(gè)電路的功率。下 頁上 頁解：元件解：元件1的電壓、電流的電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向，則為關(guān)聯(lián)參考方向，則W81)8(11IUP元件元件2和元件和元件3的電壓、電流的電壓、電流為非關(guān)聯(lián)參考方向，則為非關(guān)聯(lián)參考方向，則W41422IUPW31) 3(33IUP整個(gè)電路的功率整個(gè)電路的功率W93) 4(8321PPPP元件元件1 發(fā)出功率發(fā)出功率元件元件2 發(fā)出功率發(fā)出功率元件元件3 消耗功率消耗功率電路發(fā)出功率電路發(fā)出功率下 頁上 頁下 頁上 頁例例2564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1求圖示電路中各方框所代求圖示電路中各方框所代表的元件消耗或產(chǎn)生的功表的元件消耗或產(chǎn)生的功率。已知：率。已知： U1=1V, U2= -3V,U3=8V, U