第1章电路的基本概念和基本定律

要养成良好的书写习惯！ 要养成良好的书写习惯！
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三、电功率
功率：某元件在单位时间内电能的变化量（ 功率：某元件在单位时间内电能的变化量（吸 释放）。 ）。—— 收/释放）。—— 标量
dw(t ) p (t ) = dt
dw dw dq p (t ) = = ⋅ = u ⋅i dt dq dt
p = u ⋅i
思考： 元件是电阻， 会怎样？ 思考：（1）若A元件是电阻，u、i 会怎样？
（2）若A元件是电源，u、i 会怎样？ 元件是电源， 会怎样？
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注意： 注意： 电路变量的大小写规则
习惯上，表示电路中电压、电流、 习惯上，表示电路中电压、电流、功率等 物理量时，若其不随时间变化， 物理量时，若其不随时间变化，用大写的英文 字母表示，称之为直流量；除此之外， 字母表示，称之为直流量；除此之外，物理量 均用小写英文字母表示。 均用小写英文字母表示。 大写——直流量 大写——直流量、恒定量 直流量、 小写——时变量 小写——时变量
三、电路的作用
1、实现电能的传输和转换—— 试举例 实现电能的传输和转换—— 试举例 2、对电信号进行传递和处理——
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四、激励与响应
激励：电源或信号源的电压或电流，起推动电 激励：电源或信号源的电压或电流， 路工作的作用。 路工作的作用。 响应：由激励在电路各部分产生的电压和电流 . 响应：

五、电路分析
i ab = i1
由矢量的性质可知： 由矢量的性质可知：
iab = −iba
, iba = −i1
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二、电压与电动势
电路中a 电路中a、b两点间的电压，在数值上等于把 两点间的电压， 单位正电荷从a点移动到b点电场力所做的功。 单位正电荷从a点移动到b点电场力所做的功。
u ab
dw = dq
1V = 103 mV = 10 6 µV 单位: 伏特、毫伏和微伏。 单位: 伏特、毫伏和微伏。
表示: 箭头、极性、角标顺序。 表示: 箭头、极性、角标顺序。
uab = u1 目录
电位： 电位：电路中任一点的电位定义为单位正电荷由该 点移动到电路中电位参考点电场力所做的功。 点移动到电路中电位参考点电场力所做的功。 a点电位用ua表示。参考点电位为0。 表示。参考点电位为0 电路中任意两点间的电压 = 两点的电位差
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参考方向：在实际电路中，由于结构复杂，往往很 参考方向：在实际电路中，由于结构复杂， 难直观判断出电压、电流的实际方向， 难直观判断出电压、电流的实际方向，而且在交流 电路中，电压、电流的方向又是随时间变化的， 电路中，电压、电流的方向又是随时间变化的，这 些情况下需要假设电压、电流的方向， 些情况下需要假设电压、电流的方向，以便简化计 算，只需求解其数值。 只需求解其数值。 任意假设的方向——参考方向 任意假设的方向——参考方向 电压、电流的参考方向与实际方向一致 一致时 电压、电流的参考方向与实际方向一致时，取“+” 参考方向与实际方向相反 相反时 值，参考方向与实际方向相反时，取“-”值。
电容上存储的能量与电容电压建立的过程无关，只与 电容上存储的能量与电容电压建立的过程无关， 电容在所考察时刻电压的平方成正比。 电容在所考察时刻电压的平方成正比。 又称为：储能元件、 又称为：储能元件、记忆元件
电容元件上的电压不可以跃变！！ 电容元件上的电压不可以跃变！！
dq ( t ) i(t ) = dt
单位：安培、毫安和微安。 单位：安培、毫安和微安。
1 A = 10 3 mA = 10 6 µ A
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表示方式： 表示方式：
①在电路图中用箭头表示。如图所示：i1 。 在电路图中用箭头表示。如图所示： ②在文字中以下标的形式表示，如：iab 。 在文字中以下标的形式表示 下标的形式表示，
u 功率： 功率： p = ± u ⋅ i = i R = R 而且： 而且： p ≥ 0
2
2
电阻在电路中是消耗功率的元件。 电阻在电路中是消耗功率的元件。 4、电导： 电导：
1 G = R
单位：西门子（s） 单位：西门子（
功率：？ 功率：？ 举例说出几种实际的电阻器， 举例说出几种实际的电阻器，它的额定 思考： 参数都有什么？什么含义？ 思考： 参数都有什么？什么含义？
+
U=2V (b ) I= - 1A
－
P<0，产生 ，产生2W功率。 功率。 功率 （c）非关联方向， 非关联方向， P=－UI=－ (－2) ×(－1)= － 2W， － － － ， P < 0，产生 功率。 ，产生2W功率。 功率 目录
+
U=-2V (c )
－
思考题： 思考题： 如图，三个电路元件构成闭合回路， 如图，三个电路元件构成闭合回路，电压表和电流表 的极性如图所示，观察到电流表正偏转指示2A，用电 的极性如图所示，观察到电流表正偏转指示2A， 压表的正负表笔分别测量元件两端的电压，接于ab两 压表的正负表笔分别测量元件两端的电压，接于ab两 端指针反偏，指示4V，接于bc两端指针正偏 两端指针正偏， 端指针反偏，指示4V，接于bc两端指针正偏，指示 9V ，接于cd两端指示近似0V，接于da两端反偏，显 接于cd两端指示近似 ，接于da两端反偏 两端指示近似0V 两端反偏， 示5V，问1、2、3元件在电路中各起什么作用？ 5V， 元件在电路中各起什么作用？
uab = ua − ub
思考： 思考： 若uab= 5V，那么ub – ua=？ 5V，那么u
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电动势：电源内部的非电场力。数值上等于电源内 电动势：电源内部的非电场力。数值上等于电源内 部力将单位正电荷从电源负极推向正极所作的功。 部力将单位正电荷从电源负极推向正极所作的功。
注意： 注意： 电动势只存在于电源内部， 电动势只存在于电源内部，方向由低电 位指向高电位。数值与电压相等。 位指向高电位。数值与电压相等。 E=Uab U=? U=?
！
u 、i ＞0代表参考方向与实际方向一致； 代表参考方向与实际方向一致； u 、i ＜ 0代表参考方向与实际方向相反； 代表参考方向与实际方向相反； p＞0代表元件吸收电能； 代表元件吸收电能； 目录 p＜0代表元件释放电能。 代表元件释放电能。
I=1A
+
U=2V (a ) I= - 1A
－
例：求图示各元件的功率. 求图示各元件的功率. 关联方向， （a）关联方向， P=UI=2×1=2W， × ， P>0，吸收 功率。 ，吸收2W功率。 功率 （b）关联方向， 关联方向， P=UI=2×(－1)=－2W， ×－ － ，
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dq dCu du i= =± = ±C dt dt dt
3、电容的单位： 1F = 10 电容的单位：
6
µF = 10 pF
12
4、功率
5、能量
t
du p = u ⋅ i = Cu dt
t
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w(t ) =
−∞
∫ p(t )dt = ∫ Cu (t )
−∞
du (t ) dt
1 2 dt = Cu (t ) 2
单位：兆瓦、千瓦、瓦特、毫瓦（ 单位：兆瓦、千瓦、瓦特、毫瓦（W）， 1 MW = 103 KW = 106 W = 109 mW
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若已知A元件上电压u 5V，流过1A电 若已知A元件上电压u = 5V，流过1A电 是电阻时， =?， 流，问：当A是电阻时，电流 i =?，功率 p =？； A 是电源时， =?， 功率= 是电源时，电流 i =?，功率 p =？功率=？
二、电路模型
把理想元件按实际的工作情况连接起来构成 的电路图——电路模型 电路模型。 的电路图——电路模型。
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1.3 电路的物理量和参考方向
一、电流 i
电荷的定向运动形成电流。 电荷的定向运动形成电流。是矢量 方向：正电荷运动方向。 方向：正电荷运动方向。 大小：单位时间内通过导体横截面的电量 大小：
讨论激励与响应之间的关系。 讨论激励与响应之间的关系。
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1.2 电路模型
一、理想元件
把电器特性相同的设备或元器件抽象为统一 的符号在书面上加以描， 的符号在书面上加以描，忽略它们在电路中产生 的次要因素——理想元件 理想元件。 的次要因素——理想元件。 电阻、电容、电感、电压源、电流源、 电阻、电容、电感、电压源、电流源、受控源
配套教材及参考书目： 配套教材及参考书目：
[1] 席志红 . 电工技术 . 哈尔滨工程大 学出版社， 学出版社，2008 [2] 卢守平 . 电工与电子技术实验教程 . 哈尔滨工程大学出版社， 哈尔滨工程大学出版社，2008 [3]张忠民 . 电工技术学习指导 . 哈尔 [3]张忠民 滨工程大学出版社， 滨工程大学出版社，2006
思考： 思考：
求得的功率， 各代表什么含义？ 求得的功率，p＞0，p＜0各代表什么含义？
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欧姆定律及功率计算的扩展
关联参考方向下： 关联参考方向下： 非关联参考方向下： 非关联参考方向下：
欧姆定律：u = Ri Ri 欧姆定律： 功率: p = ui 功率:
欧姆定律：u = —Ri 欧姆定律： 功率: p= —ui 功率:
思考： 思考：
各元件上的电压、 各元件上的电压、 电流方向？ 电流方向？ 目录
关联参考方向：在某一具体元件或支路上，电压、 关联参考方向：在某一具体元件或支路上，电压、 电流的参考方向一致。 电流的参考方向一致。 非关联参考方向：在某一具体元件或支路上，电压、 非关联参考方向：在某一具体元件或支路上，电压、 电流的参考方向相反。 电流的参考方向相反。
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1.4 电路元件
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电路元件——实际器件的理想模型 电路元件——实际器件的理想模型。 实际器件的理想模型。 一、电阻元件 定义： 件上电压、电流有一一对应的关系。 1、定义：元件上电压、电流有一一对应的关系。 2、特性描述：伏安关系——u、i 之关系 特性描述：伏安关系——u 线性电阻： 非线性电阻： 线性电阻： 非线性电阻： 伏安 特性 u R=± i 符号 3、单位： 1MΩ = 10 3 kΩ = 10 6 Ω 单位：