第1章 電路的基本知識(shí)

第1章電路的基本知識(shí)1.2電路的主要物理量1.3電阻元件和歐姆定律1.4電路的基本連接方式1.5電壓源、電流源及其等效變換1.6基爾霍夫定律1.1電路與電路模型2023/1/311《電工基礎(chǔ)》電路:電路是由一些電氣設(shè)備和元件連接而成。1.1電路與電路模型能力知識(shí)點(diǎn)1電路的的組成與功能電阻電容運(yùn)算放大器晶體管光耦器件2023/1/312《電工基礎(chǔ)》電路是由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三個(gè)基本部分組成。電路的基本組成中間環(huán)節(jié)電源負(fù)載2023/1/313《電工基礎(chǔ)》中間環(huán)節(jié)：輸送和分配電能的設(shè)備，即導(dǎo)線、開關(guān)、轉(zhuǎn)換電路等。電源：供電設(shè)備，向用電設(shè)備提供電能。常用的電源裝置為交流電源、直流電源和信號(hào)源。發(fā)電機(jī)直流電源信號(hào)源負(fù)載：用電設(shè)備,將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。電動(dòng)機(jī)、日光燈、各種家用電器等均為用電負(fù)載。2023/1/314《電工基礎(chǔ)》升壓變壓器升壓變壓器升壓變壓器降壓變壓器電燈電動(dòng)機(jī)電爐發(fā)電機(jī)輸電線例如電力系統(tǒng)輸送、分配電能的電路：1.實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換電工電路電路的功能2023/1/315《電工基礎(chǔ)》

2.實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳遞和轉(zhuǎn)換例如常見的擴(kuò)音器電路：放大器話筒電子電路2023/1/316《電工基礎(chǔ)》(1)實(shí)際元器件的電磁性能

電路中使用的元器件，如電阻、電感、電容、晶體管等，它們的電磁性質(zhì)較為復(fù)雜。

白熾燈是耗能元件,但還存在微小的電感；

電感線圈是儲(chǔ)能元件，但還存在很小的電阻；

能力知識(shí)點(diǎn)2電路模型電容是儲(chǔ)能元件，但也存在(介質(zhì)損耗)。2023/1/317《電工基礎(chǔ)》(2)實(shí)際元器件的理想化為了便于電路的分析和數(shù)學(xué)描述，實(shí)際元件要理想化處理，即在一定條件下突出元件的主要電磁性質(zhì)，忽略其次要因素。所以白熾燈、電感線圈、電容等均認(rèn)為是理想元件。(3)電路模型

由理想元件組成的電路即為實(shí)際電路的電路模型。例如，手電筒電路的電路模型如下：2023/1/318《電工基礎(chǔ)》燈泡電池

手電筒電路的電路模型ER+_電源負(fù)載

手電筒電路示意圖2023/1/319《電工基礎(chǔ)》常用的幾種理想電路元件及其圖形符號(hào)元件名稱圖形符號(hào)元件名稱圖形符號(hào)電阻直流電源電感理想電壓源電容理想電流源2023/1/3110《電工基礎(chǔ)》電流是由電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成的。單位：安培（A）1.2電路的主要物理量能力知識(shí)點(diǎn)1電流與電壓2023/1/3111《電工基礎(chǔ)》

電壓在電場(chǎng)力的作用下，通過(guò)外電路運(yùn)送電荷的能力。單位：伏特（V）2023/1/3112《電工基礎(chǔ)》實(shí)際方向：物理中對(duì)電量規(guī)定的方向。電流I:正電荷運(yùn)動(dòng)的方向。電源負(fù)載＋＋－－II

電流流過(guò)電源時(shí)，是從電源的負(fù)極到正極；電流流過(guò)負(fù)載時(shí)，是從負(fù)載的高電位到低電位。USR+_+_II1.電流和電壓的實(shí)際方向2023/1/3113《電工基礎(chǔ)》電壓U:

從高電位到低電位。電動(dòng)勢(shì)E:

從電源的負(fù)極到電源的正極。R+_EUSR+_+_EU2023/1/3114《電工基礎(chǔ)》（1）參考方向

在分析電路時(shí)，對(duì)電量人為規(guī)定的方向。

例如:在如下復(fù)雜電路中很難判斷出中流過(guò)電流的實(shí)際方向，電路如何求解？2.電流和電壓的參考方向（2）設(shè)參考方向的意義2023/1/3115《電工基礎(chǔ)》（3）解決的方法1)在解題前先假設(shè)一個(gè)電流方向，作為參考方向。2)根據(jù)電路的基本定律，列出電壓、電流方程。

3)根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定電流的實(shí)際方向：若計(jì)算結(jié)果I3為正,則實(shí)際方向與參考方向一致；若計(jì)算結(jié)果I3為負(fù),則實(shí)際方向與參考方向相反。I32023/1/3116《電工基礎(chǔ)》解因?yàn)樗噪娫措妷旱膮⒖挤较蚺c實(shí)際方向相同。【例1.1】2023/1/3117《電工基礎(chǔ)》（4）電壓參考方向的三種表示正負(fù)號(hào),下標(biāo)a、b和箭頭都是表示電位降低的方向。2023/1/3118《電工基礎(chǔ)》關(guān)聯(lián)參考方向：電壓與電流的參考方向相同非關(guān)聯(lián)參考方向：電壓與電流的參考方向相反注意:1.分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向。

2.參考方向選定之后，在計(jì)算過(guò)程中不能改變。3.電流和電壓的關(guān)聯(lián)參考方向2023/1/3119《電工基礎(chǔ)》【例1.2】已知元件A、B的電壓、電流參考方向如圖所示。試判斷A、B元件的電壓、電流的參考方向是否關(guān)聯(lián)？解：A元件的電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)；B元件的電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)。＋－BA2023/1/3120《電工基礎(chǔ)》解：

可判斷：A元件是電源，B元件是負(fù)載。試判斷A、B元件是電源還是負(fù)載？【例1.3】2023/1/3121《電工基礎(chǔ)》此點(diǎn)稱為參考點(diǎn)。其它各點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)的電壓，便是該點(diǎn)的電位。用VX表示。（注意：電位為單下標(biāo)）。在電路中任選一點(diǎn)，設(shè)其電位為零,用表示。1.電位的概念ab2Aab2A能力知識(shí)點(diǎn)2電位a點(diǎn)電位：

b點(diǎn)電位：返回2023/1/3122《電工基礎(chǔ)》2.電位的計(jì)算設(shè)b為參考點(diǎn)，即Vb=0。E1aE2+20Ω+_d_6A4A10A5Ω6Ω140V90VC

從結(jié)果中看出,a、c、d點(diǎn)的電位比b點(diǎn)分別高60V、140V、90V。

如下電路只能求出兩點(diǎn)間的電壓值,而不能求出某一點(diǎn)的電位值。因此，若要計(jì)算電位時(shí)，必須在電路中設(shè)參考點(diǎn)。返回2023/1/3123《電工基礎(chǔ)》設(shè)a為參考點(diǎn)，即Va=0,則

從結(jié)果中看出,b點(diǎn)的電位比a點(diǎn)的電位低60V，而c點(diǎn)和d點(diǎn)的電位比a點(diǎn)分別高80V、30V。結(jié)論：E1aE2+20Ω+_d_6A4A10A5Ω6Ω140V90VC

參考點(diǎn)的位置不同，電路中其它各點(diǎn)的電位也不同；但是兩點(diǎn)之間的電壓值（電位差）是不變的。返回2023/1/3124《電工基礎(chǔ)》3.電位與電壓的關(guān)系電壓等于電位之差；電位是相對(duì)量，電壓是絕對(duì)量。返回2023/1/3125《電工基礎(chǔ)》1.3電阻元件與歐姆定律可見，遵循歐姆定律的電阻是線性電阻，不遵循歐姆定律的電阻是非線性電阻.線性電阻非線性電阻能力知識(shí)點(diǎn)1電阻元件2023/1/3126《電工基礎(chǔ)》流過(guò)電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比，即可見，當(dāng)電壓U一定時(shí)，電阻R

越大，電流I

越小。則電阻具有阻礙電流增大的性質(zhì)。

電阻的單位:能力知識(shí)點(diǎn)2歐姆定律2023/1/3127《電工基礎(chǔ)》歐姆定律的幾種表示形式一個(gè)式子中有兩套正負(fù)號(hào)，一套正負(fù)號(hào)是由參考方向決定的，另一套是由電壓和電流本身的正負(fù)值決定的。IRU＋－IRU＋－IRU＋－

U=RI(a)(b)(c)U=–RIU=–RI2023/1/3128《電工基礎(chǔ)》串聯(lián)的特點(diǎn)：每個(gè)元件流過(guò)的電流相等。1.等效電阻R

如圖(b)2.分壓公式＋－UIR1R2＋－－U1U2＋圖(a)＋－URI圖(b)1.4電路的基本連接方式能力知識(shí)點(diǎn)1電阻的串聯(lián)2023/1/3129《電工基礎(chǔ)》3.電阻的分壓作用當(dāng)R1?R2時(shí),R2的分壓作用忽略不計(jì)。4.電阻串聯(lián)的應(yīng)用與負(fù)載串聯(lián),降壓。＋－UIR1R2＋－－U1U2＋2023/1/3130《電工基礎(chǔ)》并聯(lián)的特點(diǎn)：每個(gè)電阻上的電壓相同。I＋－U＋－URI即1.等效電阻R,圖(b)

圖(a)圖(b)G=G1+G2（電導(dǎo)）或能力知識(shí)點(diǎn)2電阻的并聯(lián)單位：S2023/1/3131《電工基礎(chǔ)》I＋－U＋－URI2.分流公式3.當(dāng)R1?R2時(shí),

R1的分流作用忽略不計(jì)。2023/1/3132《電工基礎(chǔ)》4.電阻并聯(lián)的應(yīng)用分流或調(diào)節(jié)電流的作用。5.負(fù)載的并聯(lián)運(yùn)行負(fù)載一般都是并聯(lián)運(yùn)行的,所以它們處于同一電壓之下,并且基本上互不影響。并聯(lián)的負(fù)載越多,則總電阻越小,電路中總電流和總功率也越大。但是每個(gè)負(fù)載的電流和功率卻沒(méi)有變動(dòng)(嚴(yán)格地講,基本上不變)。2023/1/3133《電工基礎(chǔ)》【例1.3】已知電路如圖所示，解：利用電阻的串聯(lián)與并聯(lián)的方法求出等效電阻，然后再求各支路電流。2023/1/3134《電工基礎(chǔ)》解：1.2.3.2023/1/3135《電工基礎(chǔ)》

思考題【1.2】求圖示電路中開關(guān)S打開和閉合時(shí)的等效電阻Rab。返回2023/1/3136《電工基礎(chǔ)》能力知識(shí)點(diǎn)1.電壓源

伏安特性IU

電壓源的端電壓(1)實(shí)際電壓源模型+-UIR0E+-RLU0=Eo開路電壓短路電流1.5電壓源、電流源及其等效變換能向負(fù)載提供一個(gè)確定的電壓。2023/1/3137《電工基礎(chǔ)》（2）理想電壓源模型（恒壓源）:

R0=0或R0?RL

特點(diǎn)：輸出電壓不變，其值等于電動(dòng)勢(shì)。即Uab

E；電源中的電流由外電路決定。伏安特性IUabEIE+_abUab+_RL2023/1/3138《電工基礎(chǔ)》設(shè):

E=10V當(dāng)R1、R2

同時(shí)接入時(shí)，I=10A

當(dāng)R1=2時(shí)，I=5A則：電源中的電流由外電路決定。IE+_abUab2R1R222023/1/3139《電工基礎(chǔ)》能力知識(shí)點(diǎn)2.電流源（1）實(shí)際電流源模型將式的形式變換一下，即電源內(nèi)阻中的電流電源短路時(shí)的電流負(fù)載中的電流能向負(fù)載提供一個(gè)確定的電流。2023/1/3140《電工基礎(chǔ)》實(shí)際電路模型ROISRLIab+-UIsUI

伏安特性U0=ISR0o與電壓源一致輸出電流2023/1/3141《電工基礎(chǔ)》特點(diǎn)：輸出電流不變，其值恒等于電流源電流IS；IUIS輸出電壓由外電路決定。（2）理想電流源（恒流源）:

R0=

或R0>>

RL

ISRLIab+-U

伏安特性2023/1/3142《電工基礎(chǔ)》能力知識(shí)點(diǎn)3電壓源與電流源的等效變換

IUO電壓源IUO電源流+-UIR0E+-RLROISRLIab+-U2023/1/3143《電工基礎(chǔ)》電壓源aISROb電流源注意（1）一般不僅限于內(nèi)阻,也可以是某個(gè)電阻；

（2）要注意電壓源的極性與電流源的方向；（3）兩電源對(duì)外電路等效,但兩電源內(nèi)部不等效。R+-ROEabR2023/1/3144《電工基礎(chǔ)》（4）恒壓源和恒流源不能等效互換aE+-babIs4.應(yīng)用舉例2023/1/3145《電工基礎(chǔ)》R0IS已知電壓源電動(dòng)勢(shì)E=8V，內(nèi)阻R=0.5，求與其等效的電流源。E-+R0【例1.4】解等效電流源如圖所示，等效電流源的兩個(gè)參數(shù)為2023/1/3146《電工基礎(chǔ)》

思考題【1.3】判斷（a）、（b）兩圖中各電源是發(fā)出功率還是吸收功率。2023/1/3147《電工基礎(chǔ)》

基爾霍夫定律用來(lái)描述電路中各部分電壓或各部分電流之間的關(guān)系,其中包括電流定律和電壓定律。名詞解釋：

支路：電路中每一個(gè)分支。節(jié)點(diǎn)：三個(gè)或三個(gè)以上支路的聯(lián)接點(diǎn)?；芈罚弘娐分腥我婚]合的路徑。1.6基爾霍夫定律E2+-R1R3R2+_E1網(wǎng)孔：其內(nèi)部沒(méi)有其他支路的回路。2023/1/3148《電工基礎(chǔ)》1一條支路流過(guò)一個(gè)電流節(jié)點(diǎn):回路:2

支路:acb,adb,ab(3個(gè))a,b(2個(gè))acba

,adba

,

cadba

(3個(gè))bI3I2I1aE2+R1R3R2+_E1Cd_3網(wǎng)孔:acba

,adba

(2個(gè))2023/1/3149《電工基礎(chǔ)》對(duì)任何節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，流入節(jié)點(diǎn)的電流等于由節(jié)點(diǎn)流出的電流?；蛘哒f(shuō)，在任一瞬間，一個(gè)節(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和為零。I1I2I3I4I=0即：或：能力知識(shí)點(diǎn)1.基爾霍夫電流定律(KCL)【例1.5】2023/1/3150《電工基礎(chǔ)》I1+I2=I3基爾霍夫電流定律可以擴(kuò)