第一章、电路基本概念
第一章电路的基本概念和基本定律
开关
实际电路
电源
电路模型 3
（1）电源：供给电能的设备。
把其它形式的能量转换为电能。
（2）负载： 消耗电能的设备。
把电能转换为其它形式的能量
（3）中间环节（又称传输控制环节）：
各种控制电器和导线，起传输、分 配、控制电能的作用。
4
1.1.2 电路中的物理量 1、电流
定义 电荷有规律的定向运动即形成电流
(2) 列电路方程：
Uab UR E
UR Uab E
IR
UR R
Uab E R
15Leabharlann R aIR E UR
b U
IR
U
R
E
(3) 数值计算
U 3V
IR
3-2 1
1A
（实际方向与假设方向一致）
U 1V
IR
1 2 1
1A
（实际方向与假设方向相反）
16
（共7 个）
31
(一) 克氏电流定律（KCL）
对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点
流出的电流, 即： I 入= I 出 或者说，在任一瞬 间，一个节点上电流的代数和为 0。 即： I =0
例
I2
I1 I3 I2 I4
I1
I3
或：
I4
I1 I3 I2 I4 0
(二) 克氏电压定律（KVL）
对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其 电位升等于电位降。或各电压的代数和为 0。
I1
a
I2
即： U 0
R1
R2
例如： 回路 #3
电路的基本原理(第一章)
参考方向 实际方向
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I （负载）
若 P = UIa 0
I
+ + “发出功率”
-
U_ b
（电源）
(２)当U和I参考方向选择不一致的前提下
若 P = UI 0
a +
b U_ R
“吸收功率” I （负载）
若 P = UI 0
I
+
-
+
U_
“发出功率” （电源）
中间环节：连接电源和负载的部分，其传输和分 配电能的作用。例如：输电线路
举例：（电子电路，即信号电路）
放 大 器
电源 （信号源） 中间环节
负载
电路的作用之二：传递和处理信号。
1.2 电路模型
I
电 池
灯 泡
+ E
_
+
RU
_
电源
负载
理想电路元件：在一定条件下，突出其主要电磁性能， 忽略次要因素，将实际电路元件理想化
对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于 由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节
点上电流的代数和为 0。 即： I =0
例
I2
I1 I3 I2 I4
I1
I3
或：
I4
I I I I 0
1
3
2
4
克氏电流定律的依据：电流的连续性
克氏电流定律的扩展
电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。
例 I1 A
I
a
+
RO
+
U
E_
-
b
I=0
第一章电路基本知识
负载：指电动机、电灯等各类用电器，在电路中是接收 电能的装置，可将其它形式的能量转换成电能。
中间环节：将电源和负载连成通路的输电导线、控制电路 通断的开关设备和保护电路的设备等。
电工电子技术
第一节 电路及其主要物理量 直流电路基本知识
例：手电筒
s
1 3 2
弹簧
电池
电珠
开关 金属连片6
电工电子技术
直流电路基本知识第三节 电路的基本状态
三种状态： 开路状态 短路状态 有载状态
R0
A +
C + U2
S R
+ E –
电源
U1
– B
– D 负载
用U1表示电源的端电压UAB
用U2表示负载的端电压UCD
3
电工电子技术
一、有载状态
直流电路基本知识第三节 电路的基本状态
电路的一般工作状态。 （一）特征 （1）电路中的电流为
一般电容为线性电容。
2
电工电子技术
直流电路基本知识
第二节 电路模型
电容元件的种类
2
电工电子技术
直流电路基本知识
第二节 电路模型
电容元件
3
电工电子技术
直流电路基本知识
第二节 电路模型
3.电容元件上通过的电流与元件两端的电压 对时间的变化率成正比。 I +
电压变化越快， 电流越大
dq du i C dt dt
1 WC 0 uidt 0 Cudu Cu 2 2
t u
3
电工电子技术
直流电路基本知识
理想电路元件又分有有源和无源两大类
无源二端元件 有源二端元件
+ R
第1章(电路的基本概念与基本定律)
U与 I 的参考方向选择亦 为非关联参考方向。
电阻
而电压U’与电流 I 的参考方向为关联 参考方向。
电源
电功率
功率的概念：设电路任意两点间的电压为 U ,流入部分
电路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为:
a
b
I
U
P U I
R
W
功率有无正负？ 如果U I方向不一 致结果如何？
在 U、 I 正方向选择一致的前提下：
U=－IR
例题1
如图所示
I=0.28A E=3V + I =-0.28A
电动势为E=3V 方向由负极指向正极
U=2.8V U =-2.8V
电压为U=2.8V 由指向 电流为I=0.28A 由左流向右 R0 其参考方向为关联参考方向。
U 与 I 的参考方向选择亦 为关联参考方向。 而电压U 与电流 I 的参考方向为非关 联参考方向。
负载电阻两端 的电压为
为电源外特性关系式
U=IR
有载工作状态
一般常见电源的内阻都 很小当R0« 时， R 则 U E
a
E R0 b U
I
此时当电流(负载)变动 时，电源的端电压变化 不大。
R
有载工作状态（功率平衡式）
由 得：
U=E-IR0 UI=EI-I2R
I
0
a
E R0 U R
负载吸收的功率
转换成电能，是向电路提供能量的装置。
负载：指电动机、电灯等各类用电器，在电路中是接
收 电能的装置，可将其它形式的能量转换成电能。
中间环节：将电源和负载连成通路的输电导线、控
制电路通断的开关设备和保护电路的设备等。
《电工电子学》知识点
第一章、电路的基本概念和基本定律一、基本概念：1、电路：电流的通路。
作用：实现电能的转传输和转换；传递和处理信号。
2、电源：供应电能的设备。
将其它形式的能量转换成电能3、负载：取用电能的设备。
将电能转换为其它形式的能量。
4、中间环节：连接电源和负载的部分。
起传输和分配电能的作用。
5、电路分析：在已知电路结构和元件参数的条件下，讨论电路的激励与响应之间的关系。
6、激励：电源或信号源的电压或电流叫激励。
7、响应：由于激励在电路各部分产生的电压和电流叫响应。
8、电路模型：由一些理想电路元件所组成的电路，称电路模型，简称电路。
9、电压和电流的方向：（1）电流的方向：1实际方向：规定正电荷定向运动的方向或负电荷定向移动的反方向为电流的实际方向。
2参考方向：在电路分析和计算时，可任意选定某一方向作为电流的方向，称为参考方向，或称为正方向。
在电流的参考方向选定后，凡实际电流（电压）的方向与参考方向相同时，为正值；凡实际电流（电压）的方向与参考方向相反时，为负值（2）电压的实际方向：规定由高电位（“+”极）端指向低电位（“-”极）端，即为电位降低的方向。
电源电动势的实际方向：规定在电源内部由低电位端指向高电位端，即电位升高的方向。
注：电路图上所标的电流、电压、电动势的方向，一般都是参考方向。
电流的参考方向通常用箭头表示；电压的参考方向除用“+”、“—”表示外，还常用双下标表示。
例：表示a 点的参考极性为“+”，b 点的参考极性为“-”。
故有：10、1V 的含义：表示当电场力把1C 的电荷从一点移动到另一点所做的功为1J 时，这两点间的电压为1V.11、电位：两点间的电压就是两点的电位差。
计算电位时，必须选定电路中某一点作为参考点，它的点位称为参考电位，通常设参考电位为零。
比参考电位高的为正，低点为负。
参考点在电路图上通常标上“接地”符号。
二、基本规律：1、Ⅰ.部分电路欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，即：式中R 为该段电路的电阻。
第一章内容,电路与电子技术基础
+
E3
_
R3
回路：abda、 bcdb、 … ... （共7 个）
一、基尔霍夫电流定律(KCL) 对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于
由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节
点上电流的代数和为 0。 例
即： I =0
I2
I1 I 3 I 2 I 4
I3
或：
I1
I4
I1 I 3 I 2 I 4 0
电能： 电路元件在一段时间内消耗的能量为电能。
A Pt UIt
当电压选用伏特、电流选用安培、时间选用秒时，能量的单位为焦耳。
学习中注意：额定值和实际值的区别！
第二节 电压源、电流源及其等效转换
一、电压源 1.理想电压源 （恒压源）: RO= 0 时的电压源. I a Uab 伏安特性
+
US
+
I=?
- E3
R4
Is
应 用 举 例
R5
E1 I1 R1 E3 I3 R3
R1 I1
R2
I
I3
R3 R4
Is
Ed I1 I 3 R1 // R2R // R 5 3 R d R1 // R2 // R3 E4 I S R4
R1 R2
I
(接上页) R5 Rd Is + Ed R5 I R4 I R4 E4 + -
三、电路的几种工作状态 1. 有载工作状态 I a RO + -E Uab RL
E I R R
0
L
RL越小，I越大，RL小称为 负载重、RL大称为负载轻
b
E
L O
Uab
第一章电路的基本概念和定律
§1.1 电路与电路模型
基本的电路参数有3个，即电阻、电容和电感。 基本的集中参数元件有电阻元件、电感元件和电容元件，分别用图13(a)，(b)和(c)来表示。
图1-3 三种基本的集中参数元件
返回
§1.2 电路中的基本描述量
电流 电压 电阻 电功及电功率
§1.2 电路中的基本描述量
电流——它是指电荷在电路中做规则的定向运动 (如图案1.2-1) 。电流分直流和 交流两种。电流的大小和方向不随时间变化的叫做直流，用符号DC 表示。 电流的大小和方向随时间变化的叫做交流，用符号ＡＣ表示。
我们以d为参考点（即Ud=0） 设Uc=15V，R=5欧姆则电流 I=（Uc-Ud）/R= 15/5=3A Ub=IR=3×（4+5）
=3×9=27V Ua=IR=3×（2+4+5）=3×11=33V 我们再以b为参考点（即Ub=0）设Ua=6V R=2欧姆 则电流I=（UaUb）/R=6/2=3A
Ｐ＝Ｕ×Ｉ （Ｐ＞０吸收能量 Ｐ＜０释放能量） 非关联参考方向：（电路图如右）－──→─□───＋（电压为U，电流为I， 电阻为R） Ｐ＝-Ｕ×Ｉ （Ｐ＞０吸收能量 Ｐ＜０释放能量） 举例如下：
如下图所示：R=6欧姆、电压1和2分别为2V和6V，求两个电压元件各自的功 率？并判断吸收和释放 分析：首先要求功率必须先求出电流，然后在利用公 式P=UI来求解。
Uc=;5）=-27V （可见c、d两 点的电位为负） 总结：电路中某点电位数值随选参考点的不同而改变，但参考点一经 选定，那么某点电位就是唯一确定的数值。
返回
§1.2 电路中的基本描述量
电功—电流通过负载时，将电场能转换成 其他形式的能，即电流做功叫做电功。 电功用符号“W”表示，单位为焦耳（J）。 电功W可用下式表示：
电路第1章电路的基本定律
图1.15（b）
3、短路
图1.16（c）
短路电流：
IS
E R0
电源端电压： U 0
负载消耗功率：P 0
短路时，由于电源内阻R0很小，故短
路电流很大，电源所产生功率全部消
电耗源在短内路阻是上一。种非常严重的事故，应该
在电路中设置短路保护装置。
例1-4 。试
在图1.16所示电路中，已知E=100V，
例如，图示复杂电路各支路电流关系 可写成： I1 I2 I3
或
I1 I2 I3 0
基尔霍夫定律不仅适用于电路中的任一节点，也可 推广至任一 封闭面如图1.19。
节点a： Ica Ia Iab
节点b： 节点c：
Iab Ibc Ib
Ibc Ica Ic
图1.19 KCL推广形式
图1.18 复 杂电路
1、基尔霍夫电流定律（KC L）任一瞬间流入某个节点的电流之和等于流出该节点的
电流之和。其表示式为
Ii I0
也可写成
Ii I0 Ii (I0 ) 0
I 0
也可表述成，任一瞬间流入某个节点的电流代 数和为0。若流入节点的电流为正，那么流出节 点的电流就取负。
图1.14 线性电容元件
1.3 电气设备的额定值及电路的 工作状态
• 1.3.1 电气设备的额定值 • 1.3.2 电路的3种工作状态
1.3.1 电气设备的额定值
基本概念：
• 额定电流 I N ：为使电气设备工作温度不超过其最高允许温度，对电气设 备长期运行时的最大容许电流设定了一个限制值，该限制值便是电气设备 的额定电流。
• 信号的处理．如电话机、电视机、收音机等。将 声音或图像信号转换成电信号经各种处理后，送 到负载，负载再将电信号转换成声音或图像信号 。
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第一章：电路的基本概念
一．考纲要求：
1．了解电路的组成作用，电流电阻、电能的概念；焦耳定律，电器设备额定值；
标准电路图符号和电路图的概念。
2．理解掌握：有载、开路、短路时电路的工作状态和特征；欧姆定律；电路的概念及计算。
1课时：
二．知识点综述：
一）．电路：
1．定义：
由各种元器件（或电工设备）按一定的方式连接起来的总体，电流所流过的路径叫电路。
2．电路的组成：（略）
3．电路的状态：
通路（闭路、有载）、开路（断路、空载）、短路（捷路）三种
4．电路的运行状态：
①满载：在额定条件下正常运行
②轻载：在低于额定条件下运行
③过载：在超过其额定条件下运行
5．电路功能：实现电能的传送、转换和控制；或实现电信号的传递、处理和存贮。
6．电路图（电路模型）：由理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模型（又叫电路原理图），简称为电路图
又：定义（见P4）
理想元件：用理想的元件符号来代替实际元件的主要性质的元件
二）．电流：
1．定义（略）
2．形成条件：（两点）
①内因：导体中有自由电荷。
②外因：导体两端有电压，内部存在电场
3．意义及其恒量：
（1）意义：既是一种物理现象，又是一个表示带电粒子的定向移动
（2）恒量公式
①定义：（略）
②公式：I= q / t
4．种类：…
5．国际单位及其换算：…
例题…
2课时：
三）．电阻：
1．形成原因及其定义：
（1）原因：导体中自由电子与金属正离子间的频繁碰撞（1015次/秒左右），引起阻碍
（2）定义：导体对电流的阻碍作用
2．电阻定律：
（1）内容：…
（2）公式：R ＝ρ
S
l （3）有关符号的意义：
ρ：①导体电阻率，
②物理意义：
反映各种材料的导电属性能ｌ＝1ｍ，S ＝1ｍ2时的导体电阻值
③决定于导体材料性质和所处的条件（如温度）
④温度一定时，即温度一定时，对同一种材料，ρ是常数
（4）适用条件：温度不变或温度变化较小的场合
3．导电材料的分类：
（1）导体： ρ＜10－6 Ω·ｍ
（2）绝缘体：ρ＞107Ω·ｍ
（3）半导体：10－6 Ω·ｍ＞ρ＜107Ω·ｍ
4．电阻与温度的关系：
（1）ｔ↑→①碰撞次数增加，R ↑
②带电质点数目增多，R ↓
（2）一般金属中自由电子的数目几乎不随温度变化，因此，ｔ↑→R ↑[（3－6）
/0%]
（3）温度变化较小时，金属导体电阻可以认为α不变，温度变化较大时，电阻
的变化不可忽略，利用这一特性可以制成电阻温度计（P ｔ丝：－263 ~1000 0C ）
（4）少数合金的电阻几乎不受温度影响，常用于制成标准电阻 ( 5 )计算式：α＝）－ｔ（ｔ－12112R R R 单位：1/0C ①一般纯金属材料均有α＞0
②碳、电解液、绝缘体及大多数
半导体材料具有α＜0
③康铜、锰铜等合金α≈0
5．线性电阻、非线性电阻…
6．电阻器：（P 12）
作用和分类、主要参数（包括色环电阻标注方法）
6．超导现象…
0I
U
3课时：
四)．部分电路欧姆定律：
1．定义…
2．公式…
3．物理量及单位…
4．伏安特性曲线：U—I关系曲线
4．注意：①R与U、I无关
②其斜率就是电阻值
五）．电能和电功率
1．电能；
电场力所做的功就是电路所消耗的电能：W＝ｑU＝UIｔ
讨论：
①电功是电场能与其它形式能转化的的量度
②1千瓦·时＝1度电1KWｈ＝3.6×106J
③电能做功的过程实际上是电能转化成其它形式能的过程
④公式：W＝ｑU＝UIｔ适用于任何电路；若是纯电阻电路，还可以写成：
W＝U2ｔ/R＝I2Rｔ
⑤单位…
2．电功率：
1）P＝W/ｔ或P＝UI=I2R
2）单位…
3．焦耳定律：
1）内容：电流通过导体所产生的热量，跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比
2）公式：Q＝KRI2ｔ国际单位中，Q=I2Rｔ
六）．电荷、电荷守恒、库仑定律
1．电荷：种类、性质、单位、三种起电方式（摩擦，接触，感应）
2．电荷守恒：不能创造，不能消灭，只能转移（物－物，部分－部分），系统电荷的代数和不变
3．库仑定律：
1）真空中两点电荷间的作用力跟它们的电荷量乘积成正比，跟它们之间的距离平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
2）公式：F＝ｋ
22
1 r q
q
ｋ＝9×109N·ｍ2/C2（为静电力常量）
4．基本电荷（元电荷）：符号ｅ表示，质子和电子是目前自然界中最小的带电体，二者所带的电量分别为±1.6×10－19C，任何带电体均是它的整数倍
七）．电场、电场强度、电力线
1．电场：存在于带电体周围的一种特殊物质；
①是电荷间相互作用的媒介，
②是客观存在的，
③具有力和能的特性。
4课时：
2．电场强度：E ＝ｑ
F ①是矢量，②其方向是下电荷在该点的受力方向，③单位：N/C
3．电场线（电力线）：
1）定义：电场线是形象描述电场的假想曲线，每一点的切线方向都跟该点的场 强方向一致。
2）主要特点：
①起于正电荷，终于负电荷（或伸向无穷远处）；
②彼此不相交；
③不表示电荷在电场中的运动轨迹；
④其疏密反映了电场的强弱；
⑤并非真实存在；
3）匀强电场：各点的场强和方向都相同；其电力线是间隔相等且相互平行的直线
三．例题分析：
1．一个标有“220V ，60W ”的白炽灯，加上的电压由零逐渐增加到220V ，在此过程中，电压和电流的关系：
1）表示正确的是哪一个？为什么？
2）其它三个图中各表示什么意义？
2．A 、B 是两根完全相同的金属导线，如果把导线A 均匀拉长到原来的两倍，再将导线对折，
1）则它们的电阻之比R A ∶R B 是多少？（16/1）
2）如果分别给它们加上相同的电压，在相同的时间内，通过导体横截面的电量之比q A ∶q B 又是多少？（1/16）
（4）
0U
I 0U I 0U I 0U I。