电路的基本概念
电路的基本概念和基本定律
电路的基本概念和基本定律
电路基本概念和基本定律
电路是由电工设备或元件按照一定方式组合而成，用于实现电能的传输和转换，以及传递和处理信号。
一般电路由电源、负载和连接导线组成。
电源是一种将其他形式的能量转换成电能或电信号的装置，如发电机、电池和各种信号源。
负载是将电能或电信号转换成其他形式的能量或信号的用电装置，如电灯、电动机、电炉等。
变压器和输电线是连接电源和负载的部分，起到传输和分配电能的作用。
电路分为外电路和内电路。
从电源一端经过负载再回到电源另一端的电路称为外电路，而电源内部的通路则称为内电路。
电路有三种状态：通路、开路和短路。
通路是连接负载的正常状态。
开路是电路中某处的连接导线断开，电路中的电流
为零，电源不输出电能。
短路是非正常连接，外电路的电阻可视为零，电流有捷径可通，不再流过负载。
电路中产生电流的条件是电路中有电源供电且电路必须是闭合回路。
电路的功能包括传递和分配电能，以及传递和处理信号。
电路的基本定律包括欧姆定律、基尔霍夫定律和电功率定律。
欧姆定律指出电流与电阻成正比，与电压成反比。
基尔霍夫定律分为节点定律和回路定律，用于分析电路中的电流和电压分布。
电功率定律则描述了电路中能量的转换和损失。
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
电路基本概念
一、电路的基本概念●电流电荷的定向移动叫做电流。
电路中电流常用I表示。
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。
电流的大小和方向随时间变化的叫做交流。
电流的单位是安（A），也常用毫安（mA)或者微安(uA)做单位。
1A=1000mA,1mA=1000uA。
电流可以用电流表测量。
测量的时候，把电流表串联在电路中，要选择电流表指针接近满偏转的量程。
这样可以防止电流过大而损坏电流表。
●电压河水之所以能够流动，是因为有水位差；电荷之所以能够流动，是因为有电位差。
电位差也就是电压。
电压是形成电流的原因。
在电路中，电压常用U表示。
电压的单位是伏（V），也常用毫伏（mV）或者微伏（uV）做单位。
1V=1000mV，1mV=1000uV。
电压可以用电压表测量。
测量的时候，把电压表并联在电路上，要选择电压表指针接近满偏转的量程。
如果电路上的电压大小估计不出来，要先用大的量程，粗略测量后再用合适的量程。
这样可以防止由于电压过大而损坏电压表。
●电阻电路中对电流通过有阻碍作用并且造成能量消耗的部分叫做电阻。
电阻常用R表示。
电阻的单位是欧（Ω），也常用千欧（kΩ）或者兆欧（MΩ）做单位。
1kΩ=1000Ω,1MΩ=1000000Ω。
导体的电阻由导体的材料、横截面积和长度决定。
电阻可以用万用表欧姆挡测量。
测量的时候，要选择电表指针接近偏转一半的欧姆档。
如果电阻在电路中，要把电阻的一头引脚断开后再测量。
●欧姆定律导体中的电流I和导体两端的电压U成正比，和导体的电阻R成反比，即I=U/R。
这个规律叫做欧姆定律。
如果知道电压、电流、电阻三个量中的两个，就可以根据欧姆定律求出第三个量，即I=U/R，R＝U／I，U＝I×R在交流电路中，欧姆定律同样成立，但电阻R应该改成阻抗Z，即I＝U／Z●电源把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源。
发电机能把机械能转换成电能，干电池能把化学能转换成电能。
发电机、干电池等叫做电源。
电路的基本概念和定律、定理
基尔霍夫电流定律
总结词
基尔霍夫电流定律也称为节点电流定 律，它指出在电路中，流入一个节点 的电流总和等于流出该节点的电流总 和。
详细描述
这意味着对于任意一个封闭的电路或 节点，所有流入的电流必须等于所有 流出的电流。这个定律是电路分析中 的一个基本原则，适用于任何电路中 的节点。
基尔霍夫电压定律
对于高频交流信号，诺顿定理可能不适用， 因为电路的分布参数效应需要考虑。
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05
CATALOGUE
诺顿定理
诺顿定理的定义
01
诺顿定理：在任何线性无源二端 网络中，对其外部任一节点，流 入该节点的电流代数和等于零。
02
诺顿定理是电路分析中的重要定 理之一，它与基尔霍夫电流定律 （KCL）相似，但适用于更广泛 的电路情况。
诺顿定理的应用
01
02
03
验证电路的正确性
通过应用诺顿定理，可以 验证电路中电流的正确性 ，确保电路设计无误。
电路的组成
总结词
电路的组成包括电源、负载、开关、导线等部分。
详细描述
电源是电路中提供电能的设备，如电池、发电机等；负载是电路中消耗电能的 设备，如灯泡、电机等；开关用于控制电路的通断；导线用于连接各元件，形 成电流的通路。
电路的状态
总结词
电路的状态分为开路、短路和闭路三种。
详细描述
开路是指电路中无电流通过的状态，通常是由于开关未闭合或导线断开等原因造成的；短路是指电流不经过负载 直接由电源正负极流过的状态，会导致电流过大、发热甚至烧毁电源；闭路是指电路中电流正常流通的状态，负 载正常工作。
总结词
基尔霍夫电压定律也称为回路电压定律，它指出在电路中，沿着任意闭合回路的电压降总和等于零。
第1章 电路的基本概念和基本定律
1.1 电路的基本概念 1.2 电路的工作状态及最大功率传输 1.3 电路的基本元件 1.4 基尔霍夫定律及其应用 习题
第1章 电路的基本概念和基本定律
1.1 电路的基本概念
1.1.1 电路的组成与模型 1. 电路是电流的通路，它是根据不同需要由某些电工设备
或元件按一定方式组合而成的。电路通常由电源或信号源、 中间环节和负载组成。
第1章 电路的基本概念和基本定律
1.1.3 在分析电子电路时，常用电位这个概念。譬如二极管，
只有当它的阳极电位高于阴极电位时，管子才导通，否则截 止。分析三极管的工作状态时，也常要分析各个极的电位高
第1章 电路的基本概念和基本定律 两点间的电压表明了两点间电位的相对高低和相差多少， 但不表明各点的电位是多少。要计算电路中某点的电位，就 要先设立参考点。参考点的电位称为参考电位，通常设其为 零。其他各点电位与它比较，比它高的为正电位，比它低的 为负电位。电路中各点电位就是各点到参考点之间的电压， 故电位计算即电压计算。
第1章 电路的基本概念和基本定律
又如一台直流发电机，标有额定值10 kW，230 V，实际 使用时一般不允许所接负载功率超过10 kW，实际供出的功 率值可能低于10 kW。
在一定电压和额定功率范围内，电源输出的功率和电流 决定于负载的大小，就是负载需要多少电源就供多少，电源 通常不一定工作在额定工作状态。对电动机也是这样，它的 实际功率和电流决定于其轴上所带机械负载的大小，通常也 不一定处于满载状态，但一般不应超过额定值。电源设备工 作于额定状态时称满载运行。
第1章 电路的基本概念和基本定律 电能或电信号的发生器(信号源)即为电源。如图 1.1.1(a) 所示的电力系统，发电机是电源，是供应电能的，它可以将 热能、水能或核能转换为电能。电池也是常用的电源，可将 化学能或光能转化为电能。电压和电流是在电源的作用下产 生的，因此，电源又称为激励源，也称输入。
电路的基本概念和规律
电路基本概念和规律一、电流1．电流（1）定义：电荷的定向移动形成电流。
（2）条件：①有自由移动的电荷；②导体两端存在电压。
注意：形成电流的微粒有三种：自由电子、正离子和负离子。
其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷是正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷是电子、正离子和负离子。
（3）公式①定义式：qIt=，q为在时间t内穿过导体横截面的电荷量。
注意：如果是正、负离子同时定向移动形成电流，那么q是两种离子电荷量的绝对值之和。
②微观表达式：I=nSve，其中n为导体中单位体积内自由电子的个数，q为每个自由电荷的电荷量，S 为导体的横截面积，v为自由电荷定向移动的速度。
（4）方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，与负电荷定向移动的方向相反。
注意：电流既有大小又有方向，但它的运算遵循算术运算法则，是标量。
（5）单位：国际单位制中，电流的单位是安培（A），常用单位还有毫安（mA）、微安（μA），1 mA=10–3 A，1 μA=10–6 A。
2．电流的分类方向不改变的电流叫直流电流；方向和大小都不改变的电流叫恒定电流；方向周期性改变的电流叫交变电流。
3．三种电流表达式的比较分析1．电源：通过非静电力做功使导体两端存在持续电压，将其他形式的能转化为电能的装置。
2．电动势（1）定义：电动势在数值上等于非静电力把1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
（2）表达式：qW E =。
（3）物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量。
注意：电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关。
（4）方向：电动势虽然是标量，但为了研究电路中电势分布的需要，规定由负极经电源内部指向正极的方向（即电势升高的方向）为电动势的方向。
（5）电动势与电势差的比较1．电阻（1）定义式：I U R =。
（2）物理意义：导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小。
电路概念的定义
电路概念的定义电路是指由电子元件（如电阻、电容和电感等）以特定方式连接起来，用以实现电流的流动以及实现特定电气功能的系统。
电路是电子技术的基础，广泛应用于电力系统、通信系统、计算机系统、家用电器等各个领域。
首先，电路的基本概念是电子元件的连接方式。
电子元件是电路的基本构成单位，如电阻、电容和电感等。
这些元件通过导线连接在一起，形成了一个封闭的电路回路。
在电路中，电流会沿着回路流动，形成闭合的电流路径。
这种连接方式决定了电路的工作特性和实现的电气功能。
电路的基本特点是电流的流动。
电路中存在着电流的流动，这是电路存在的必要条件。
电流是电子在导线中的流动，是带电粒子的移动。
电流的流动使得电路中的元件能够发挥作用，完成特定的电气功能。
电路中的电流大小和方向可以通过欧姆定律和基尔霍夫电流定律等计算得到。
电路的功能是指电路在特定应用中所起的作用。
电路的功能可以是信号放大、滤波、调节等。
不同的电路在不同的应用领域具有不同的功能要求。
例如，在音频放大电路中，电路的功能是将输入的微弱音频信号放大到合适的功率输出，以驱动扬声器；在电源电路中，电路的功能是将交流电转化为直流电，用于给各种电子设备提供电源。
电路的分类是按照电流的流动方式和信号的频率范围进行划分的。
按照电流的流动方式，电路可以分为直流电路和交流电路。
直流电路中电流的方向是恒定的，电压也是恒定的；交流电路中电流的方向和电压的大小都会随时间变化。
按照信号的频率范围，电路可以分为低频电路、中频电路和高频电路。
低频电路适用于频率较低的信号处理，如音频信号处理；中频电路适用于中等频率范围的信号处理，如频率调谐器；高频电路适用于高频信号处理，如无线电通信。
电路的基本原理是电流、电压和电阻之间的关系。
电路中的电流通过欧姆定律与电压成正比，通过基尔霍夫电压定律与电阻成反比。
根据这一原理，可以通过改变电压来控制电流，通过改变电阻来控制电流和电压的大小。
这一原理被广泛应用于电路的设计和分析中，使得电路能够按照特定的要求工作。
电路的基本概念
电路的基本概念新授课一、电路1、概念：电流所经过的路径。
2、组成：电源——将其他形式能转变为电能的装置。
负载——将电能转变为其他形式能的装置。
中间环节——导线、开关。
3、作用：实现电能的传输和转换、传递和处理电信号。
4、电路模型：由一些理想元件组成的电路。
5、电路图：6、内电路：电源内部的通路。
外电路：电源外部的电路。
7、电路状态：（1）：通路：a：电源的端电压U与负载电流I的关系可用电源的外特性来确定。
U=E-rI 或 I=E/R+rb：满载：工作在额定条件下的电路状态。
例：轻载：低于额定条件下的电路状态。
过载：高于额定条件下的电路状态。
（2）：开路：电路中I=0；端电压U=E，且U方向与电动势的E方向相反。
此时端电压称为开路电压。
（3）：短路：短路I sC很大，I sC =E/r端电压U=0,负载中的电流I=0,内压降U r=E二、电流和电流密度1、电荷的定向移动形成电流。
导体中有持续电流的条件是导体两端保持一定的电压。
2、电流强度（简称---电流）：a：定义：Ib：单位：安（A）、毫安（mA）、微安（uA）1A=103 mA=106 uA3、电流方向：（1）规定：正电荷移动的方向。
（2）参考方向：假定的电流方向。
注意：在电路中所标出的方向均为参考方向。
例：设定参考方向后，代入方程求解，若得Ｉ＞０，则说明参考方向与实际方向相同；若得Ｉ＜０，则说明参考方向与实际方向相反。
４、电流分类：直流电流（ＤＣ） I交流电流（ＡＣ） i５、电流密度：（1）定义：当电流在导体的横截面上均匀分布时，电流与导体横截面积的比。
（2）公式：J=I/S单位：安/毫米2三：电压U1、电压就是电路中两点的电为之差。
2、方向∶（1）规定：从高电位指向低电位。
（2）参考方向：参考极性假定的电压方向。
表示方法：（1）双下标；例：（2）箭头；例：（3）用“+ ”和“ - ”极性符号；例：3、单位：伏特4、求解方法：（1）利用两点电位之差。
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精心整理 图1-2手电筒的电路原理图
第一章 电路的基本概念
序号 内 容 学 时 1 绪论 0.5 2 第一节 电路 1 3 第二节 电流和电压
4 第三节 电阻
1 5 第四节 部分欧姆定理
6 第五节 电能和电功率 1.5
7 本章小结与习题
8 本章总学时 4 第一节 电 路
一、电路的基本组成
1．什么是电路
电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式联接起来的总体，为电流的流通提供了路径。
2．电路的基本组成
电路的基本组成包括以下四个部分：
(1) 电源(供能元件)：为电路提供电能的设备和器件(如电池、发电机等)。
(2) 负载(耗能元件)：使用(消耗)电能的设备和器件(如灯泡等用电器)。
(3) (3)控制器件：控制电路工作状态的器件或设备(如开关等)。
(4)联接导线：将电器设备和元器件按一定方式联接起来(如各种铜、铝电缆线等)。
3．电路的状态
(1)通路(闭路)：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换。
(2)开路(断路)：电路中没有电流通过，又称为空载状态。
(3)短路(捷路)：电源两端的导线直接相连接，输出电流过大对电源来说属于严重过载，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。
二、电路模型(电路图)
图1-1简单的直流电路 1．电路的基本组成、电路的三种工作状态和额定电压、 电流、功率等概念。
2．掌握电流、电压、电功率、电能等基本概念。
3．掌握电阻定律、欧姆定律、焦尔定律，了解电1．了解电路的三种工作状态特点。
2．理解理想元件与电路模型、线性电阻与非线性电阻的概念。
由理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模型，也叫做实际电路的电路原理图，简称为电路图。
例如，图1-2所示的手电筒电路。
理想元件：电路是由电特性相当复杂的元器件组成的，为了便于使用数学方法对电路进行分析，可将电路实体中的各种电器设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的理想元件(模型)来代替，而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁特性不予考虑。
第二节 电流和电压
一、电流的基本概念
电路中电荷沿着导体的定向运动形成电流，其方向规定为正电荷流动的方向(或负电荷流动的反方向)I 或i (t )设在式中，?t i (t ) 母I 交流1．电压用从A 特的换算关系为
1mV =10?3V ；1?V =10?6V ；1kV =103V
2．直流电压与交流电压
如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压，用大写字母U 表示。
如果电压的大小及方向随时间变化，则称为变动电压。
对电路分析来说，一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压)，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。
交流电压的瞬时值要用小写字母u 或u (t )表示。
表1-1常用理想元件及符号
第三节 电 阻
一、电阻元件
电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件，例如灯泡、电热炉等电器。
电阻定律：S
l
R ρ= ?——制成电阻的材料电阻率，国际单位制为欧姆·米(?·m)；
l ——绕制成电阻的导线长度，国际单位制为米(m)；
S ——绕制成电阻的导线横截面积，国际单位制为平方米(m 2)；
R ，在t 1~t 如果2<R 1，则?<0 其中G =R =常数)I －U 电阻值R 与通过它的电流I 和两端电压U 有关(即R ?常数)的电阻元件叫做非线性电阻，其伏安特性曲线在I －U 平面坐标系中为一条通过原点的曲线。
通常所说的“电阻”，如不作特殊说明，均指线性电阻。
第五节 电能和电功率
一、电功率
电功率(简称功率)所表示的物理意义是电路元件或设备在单位时间内吸收或发出的电能。
两端电压为U 、通过电流为I 的任意二端元件(可推广到一般二端网络)的功率大小为
P =UI
功率的国际单位制单位为瓦特(W)，常用的单位还有毫瓦(mW)、千瓦(kW)，它们与W 的换算
关系是
1mW=10?3W；1kW=103W
吸收或发出：一个电路最终的目的是电源将一定的电功率传送给负载，负载将电能转换成工作所需要的一定形式的能量。
即电路中存在发出功率的器件(供能元件)和吸收功率的器件(耗能元件)。
习惯上，通常把耗能元件吸收的功率写成正数，把供能元件发出的功率写成负数，而储能元件(如理想电容、电感元件)既不吸收功率也不发出功率，即其功率P=0。
通常所说的功率P又叫做有功功率或平均功率。
二、电能
Q=I2Rt
I——通过导体的直流电流或交流电流的有效值，单位为A。
R——导体的电阻值，单位为?。
T——通过导体电流持续的时间，单位为s。
Q——焦耳热单位为J。
本章小结
本章介绍了电路的基本概念，内容包括：
一、电路
电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式联接起来的总体,为电流的流通提供了路径。
电路的基本组成电源、负载、控制器件和联结导线等四个部分。
电路有通路、开路、短路等三种状态。
由理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模型，也叫做实际电路的电路原理图，简称为电路图。
二、电流
在电场力作用下，电路中电荷沿着导体的定向运动即形成电流，其方向规定为正电荷流动的方向(或负电荷流动的反方向)，其大小等于在单位时间内通过导体横截面的电量，称为电流强度(简称电流)。
点移动到B
1.
2.
3.。