電路基本概念講解

電路基本概念主講人：**電路組成我們在分析研究問題時，常采用模型化的方法，研究電路問題也是如此，首先要建立電路模型，然后進行定量分析。本節(jié)我們主要講解以下二個方面的內(nèi)容：第一個方面：我們先了解一下電路的組成，電路由三個部分組成：（1）必須有能提供電能的能源（例如：我們大家都熟悉的電池）（2）用電裝置，我們統(tǒng)稱它為負載（例如：我們熟悉的燈炮）（3）聯(lián)接電源與負載的導(dǎo)線電路模型第二個方面：我們既然已了解了電路的組成，讓我們來瞧瞧電路模型的建立吧?。?）首先，我們應(yīng)了解建立模型的依據(jù)：能量守恒定律。

能量守恒定律：它是指能量即不產(chǎn)生，也不消失，它只是從一種能量轉(zhuǎn)化為另一種能量。（2）其次，實際電路的尺寸遠小于給出電磁波的波長電路中的基本描述量——電流電流是指電荷做規(guī)則的定向運動。我們雖然看不見摸不著，但可以感覺到，例如：燈炮的亮滅。電流有大小之分：引入電流強度來描述它，把單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量定義為電流強度。

用I來表示電流則I=dQ/dt

電流的單位為安培（A），毫安（MA）、微安（UA），

它們的換算關(guān)系如下：1kA=10^3A

1mA=10^-3A

1uA=10^-6A

電路中的基本描述量——電流電流不僅有大小而且有方向，我們規(guī)定正電荷運動的方向為電流的實際方向。這是什么意思呢！

我們來看看下面的例子：

如圖所示：

Iab＞0

Iba＜0

電流從高電位流向低電位；

可見電流不僅有大小，它還有方向?？偨Y(jié)：電路中電流數(shù)值的正與負與參考方向密切相關(guān)，參考方向設(shè)的不同，計算的結(jié)果僅差一負號。

電路中的基本描述量——電壓電壓——兩點之間的電位之差即是兩點間的電壓。從電場力作功概念定義，電壓就是將單位正電荷從電路中的一點移到另一點電場力作功的大小。用數(shù)學(xué)表達式來表示就是

U=dW/dQ其中，dQ為從a點移到b點的電荷量，單位為庫侖（C）；dW為轉(zhuǎn)移電荷dQ所做的功，單位為焦耳（J）；電壓的單位為伏特（V），也用千伏（KV）、毫伏（MV）、微伏（UV）關(guān)系如下：

1KV=10^3V

1V=10^3MV

1V=10^6UV

電路中的基本描述量——電壓我們在分析電路問題時，經(jīng)常會遇到電壓的方向改變問題，給分析帶來困難，這就要求我們規(guī)定電壓參考方向，就是假定電壓降低的方向。在電路圖中用‘+’‘-’號標出電壓的參考方向用，若Uab為正值則a點電位高于b點電位，反之Uab為負值,則b點電位高于a點電位。電路中某點的電位隨參考點的變化而變化?？偨Y(jié)：電路中某點電位數(shù)值隨選參考點的不同而改變，但參考點一經(jīng)選定，那么某點電位就是唯一確定的數(shù)值。電路中的基本描述量——電功率電功率——我們把做功的速率稱作功率。（單位是瓦）首先，我們來看看它的定義式：Ｐ＝Ｗ÷ＴＷ代表Ｔ時間內(nèi)電荷做的功；Ｔ是指時間。

下面，我們應(yīng)先了解一下關(guān)聯(lián)參考方向與非關(guān)聯(lián)參考方向：

關(guān)聯(lián)參考方向：（電路圖如右）

＋──→─□───－（電壓為U，電流為I，電阻為R）Ｐ＝Ｕ×Ｉ

（Ｐ＞０吸收能量Ｐ＜０釋放能量）

非關(guān)聯(lián)參考方向：（電路圖如右）－──→─□───＋（電壓為U，電流為I，電阻為R）Ｐ＝-Ｕ×Ｉ

（Ｐ＞０吸收能量Ｐ＜０釋放能量）電路中的基本描述量——電功率如下圖所示：R=6歐姆、電壓1和2分別為12V和6V，求兩個電壓元件各自的功率？并判斷吸收和釋放分析：首先要求功率必須先求出電流，然后在利用公式P=UI來求解。

解：本題分兩步來做：(1)先求出R兩端電壓設(shè)為Ur：Ur=12V-6V=6VI=6v÷6=1A(2)Pr=6V×1A=6W（吸收）；P1=-U×I=-12V×1A=-12W（釋放）；P2=U×I=6×1=6W（吸收）

理想電器元件——理想電壓源理想電壓源——我們把不管外部電路如何，其端電壓總能保持定值或一定的時間函數(shù)的電源定義為理想電壓源，其模型如下圖所示：

理想電壓源的特點：⑴它的電壓函數(shù)Us（t）是固定的，與外電路無關(guān)，它還不約束電流；⑵電流是取決于外電路；（是指流過電壓源本身的電流）⑶伏安特性（VAR），如下圖。

理想電器元件——理想電流源理想電流源——我們把不管外部電路如何，其輸出電流總能保持定值或一定的時間函數(shù)的電源定義為理想電流源，其模型如下圖所示：

箭頭表示電流的方向理想電流源的特點：

⑴電流給定，與外電路無關(guān)；

⑵電壓由外電路決定；

⑶伏安特性（VAR）如右圖：

說明：Is（t)=0電流源等效為開路線（內(nèi)阻為無窮大）

理想數(shù)電器抄元件引——話理想舊電阻性元件理想咱電阻金元件——任意黨時刻T，對卷任何劃一個糖二端煮元件縣，其君伏安朵關(guān)系脫在U-列I平面緩上是妻一條免曲線皺描述誓，我作們稱畢該二能端元夜件為滑電阻租元件顆，我榜們先奏來看同看它琴的模塞型。我們盤來學(xué)悶習(xí)一億個定精律：歐姆超定律U（t）=R股×I（t）電釘阻的體單位限是歐顧姆；簽它的切倒數(shù)淺是電聚導(dǎo)，耳公式G=容1/題R飲G的單壞位是努西門蔽子理想塑電器幕元件制——翻理想棗電容師元件理想撥電容丸元件——我們緊也稱四它是插一總冬記憶坊元件消，因奧為它朱只具躺有貯傻藏電傅能的革作用池，而笨不消擾耗電賣能，肯也不支貯藏哨磁能保。（鹽符號C）電容秩器的緣瑞模型診如右憂圖：（圾圖中胡用C表示奴電容費）下面鍋我們膨來看抹看電即壓與嫂電流撐的關(guān)到系：微分嗎關(guān)系或：i（t）=C射dU（t）/d（t）百這個圣式子如表示電容稅上任會意時釣刻的袖電流i（t）正嫩比于菌該時在刻電臣容上孔電壓反的導(dǎo)疤數(shù)。理想雕電器胞元件米——吹理想唐電感拼元件理想脅電感梯元件——它具語有貯把藏磁痕場能棗的功劣能；宵符號L。（猴單位H，亨漁利）關(guān)聯(lián)嫩參考顯方向伙：U=凈L×散dI首/d燦t非關(guān)挑聯(lián)參插考方甜向：U=槍-L犁×d遇I/債dt基爾沖霍夫容定律1、支狀路——我們瞎從三揪個方做面來尸說明技它：（1）每惜個元潤件就殊是一撈條支附路，脫如圖ab、bd；（2）串暑聯(lián)的也元件聚我們溪視它怕為一拖條支令路，燙如圖ae害c；（3）流瓜入等憲于流話出的搜電流足的支現(xiàn)路。2、節(jié)適點——我們埋也從睛三個玩方面賴來說肅明它瘋：（1）支柔路與館支路俗的連障接點心；（2）兩扭條以雕上的季支路懂的連乓接點華，如饒圖a，b，c，d；（3）廣肝義節(jié)技點（梢任意詞閉合懸面）縮慧。3、回疑路——我們莫從二飽個方選面來托說明碑它：（1）閉閃合的捏支路亭，如ab嫌da，bc員db；（2）閉羞合節(jié)微點的育集合鳴。4、網(wǎng)購孔——我們享從二障個方施面來自說明稅它：（1）其魔內(nèi)部福不包縫含任塵何支當路的投回路壇如ab境ce受a；（2）網(wǎng)址孔一胳定是考回路開，但勞回路犬不一馬定是噸網(wǎng)孔則如ab專cd抱a電流則定律閑（KC齒L）電流附定律營（KC扣L）——它的明內(nèi)容嚷是：在電枯路中節(jié)，任黃意時需刻流扭入任遍意節(jié)等點的識電流趙之和樸等于畜流出譯該節(jié)尖點的塌電流痛之和舉例輸說明撫：例：籍如上貧圖所某示，惕兩個臭電阻藍都為3Ω，電上源為3V，求裙電流I=？分析卷：因徑為A點接扯地，擁所以Ua洋=0，根鬧據(jù)KC汗L定律拾我們蘇來求揀解；解：冊先求I1適=3巴V/彎3=斷1A名I忠2=廊3V宰/3魔=1妥A再由KC圈L定律穴得：-I抗=I位1+冬I2卷=1殖+1府=2硬A則：I=彩-2拉A電壓構(gòu)定律豎（KV宣L）電壓殖定律帥（KV絹L）它的須內(nèi)容槐是：對任賓何電下路，貓在任旨意時韻刻沿憶任意灘閉合肚路徑牛各段愿電路載電壓趴的代供數(shù)和爺為零舉例鐵說明危：例：橋如圖奸所示位，求源電流典源產(chǎn)斜生的頂功率廚？分析何：要否求功奧率，怖先得河求出年電壓瘡，設(shè)舉電流概源兩利端的箭電壓咽為Ui；解：譜由KV漿L定律做：-U原i+摸3×情2-寒1=未0賭∴U膛i=杠5V求功牌率，P=緊-U蒜×I息=-丑5×綱2=淺-1么0W（電品流與角電壓堅參考廊方向眨為非烏關(guān)聯(lián)米）元件系的串槽聯(lián)與把并聯(lián)電阻年的串山聯(lián)和芒并聯(lián)電阻損的串趴聯(lián)串聯(lián)屢的特育點：述流過職每個閘電阻唯的電循流都笑是同煌一的鋤。上圖ab兩端聯(lián)的電胃壓Ua孝b=朵U1孝+U冒2+頑U3謙R=百R1小+R供2+歌R3總結(jié)吃：電投阻串捧聯(lián)起筑分壓幻玉作用疏，電眉路消椒耗的僅總功械率等辜于各杏個電講阻消沾耗的怠功率磨之和失。電阻鐵的并形聯(lián)并聯(lián)渡的特稀點：龜每個心電阻蒸兩端穩(wěn)的電錦壓是妥同一良的。上圖艷總電血流I=廣i1（t）+i寧2（t）+i畝3（t）1/間R=筆1/立R1秘+1哭/R滋2+統(tǒng)1/宿R3總結(jié)淡：電土阻并透聯(lián)起保分流鼓作用物，電幣路消貨耗的巧總功稈率等墾于相怎并各瓶電阻婦消耗曬的功重率之囑和。電感子的串瞎聯(lián)和魯并聯(lián)電感理的串榜聯(lián)串聯(lián)堂的特牌點：祖流過蛇每個柔電感耳的電嘉流都銳是同蹦一的藍；L總=L勵1+伙L(fēng)2化+L控3各個法電感既的電丙壓等直于各馳自電惱感值佳與電絡(luò)流的畏乘積尾；總心的電替壓等牧于各脫個電或感的伍電壓支之和何。電感享的并朝聯(lián)并聯(lián)余的特紹點：矩每個午電感財兩端占的電促壓是槐同一皇的。1/技L=殖1/盟L1砍+1達/L儉2+屯1/失L3各個療電感難的電炭流等烈于各括自電毛感電臨壓與障各自席電感沉值的滅商；航總的纖電流沿等于表各個史電感樣的電愛流之竄和。電容瓶的串座聯(lián)和堤并聯(lián)電容寶的串咬聯(lián)串聯(lián)蜻的特變點：汽流過棄每個獄電容德的電窯流都雕是同盤一的故；1/案C=寬1/倍C1第