第1章-电路的基本概念与基本定律PPT课件
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第一章电路的基本概念和基本定律
电路：电流的通路.
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
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
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。
电工基础周绍敏ppt课件
第一章 电路的基本概念和基本定律
第一章 电路的基本概念和基本定律
教学难点：
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。
教学重点：
1. 了解电路的基本组成、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、焦耳定律，了解电阻与温 度的关系。
第一节 电 路
一、电路的基本组成 二、电路模型(电路图)
一、电路的基本组成
1．什ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是电路
电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式连接起来 的总体，为电流的流通提供了路径。
动画 M1-1 电路的状态
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)。
设在 t = t2－t1 时间内，通过导体横截面的电荷量为 q = q2－q1，则在 t 时间内的电流强度可用数学公式表示为
i (t) q t
式中，t 为很小的时间间隔，时间的国际单位制为 秒(s)，电量 q 的国际单位制为库仑 (C)。电流 i(t) 的国际单 位制为安培 (A) 。
常用的电流单位还有毫安 （mA）、微安（ A）、千安 （kA） 等，它们与安培的换算关系为
到 t2 时电阻值为 R2 ，则该电阻在 t1 ~ t2 温度范围内的(平均)温度
第三节 电 阻
一、电阻元件 二、电阻与温度的关系
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
R l S
——制成电阻的材料电阻率，国际单位制为欧姆·米 ( ·m) ；
第一章 电路的基本概念和基本定律
教学难点：
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。
教学重点：
1. 了解电路的基本组成、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、焦耳定律，了解电阻与温 度的关系。
第一节 电 路
一、电路的基本组成 二、电路模型(电路图)
一、电路的基本组成
1．什ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是电路
电路是由各种元器件(或电工设备)按一定方式连接起来 的总体，为电流的流通提供了路径。
动画 M1-1 电路的状态
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)。
设在 t = t2－t1 时间内，通过导体横截面的电荷量为 q = q2－q1，则在 t 时间内的电流强度可用数学公式表示为
i (t) q t
式中，t 为很小的时间间隔，时间的国际单位制为 秒(s)，电量 q 的国际单位制为库仑 (C)。电流 i(t) 的国际单 位制为安培 (A) 。
常用的电流单位还有毫安 （mA）、微安（ A）、千安 （kA） 等，它们与安培的换算关系为
到 t2 时电阻值为 R2 ，则该电阻在 t1 ~ t2 温度范围内的(平均)温度
第三节 电 阻
一、电阻元件 二、电阻与温度的关系
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
R l S
——制成电阻的材料电阻率，国际单位制为欧姆·米 ( ·m) ；
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
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§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。
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§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：
第1章 电路的基本知识.ppt
来代替，如图1-24所示.这种实际电流源的伏安关系式为
（1-24）
图1-25为实际电流源的伏安特性曲线。其中，实际电流源 的开路电压UOC=R0′Is，短路电流ISC=IS。
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1.6 基尔霍夫定律
基尔霍夫定律(Kirchhoff's Law)是德国物理学家基尔霍 夫于1845年提出来的。基尔霍夫定律是电路中各电流、电 压都必须遵守的基本规律。基尔霍夫定律有两大定律:第一定 律，也叫电流定律(Kirchhoff's Current Law)，简写为 KCI;第二定律，也叫电压定律(Kirchhoff's Voltage Law)，简写为KVI。
线性电阻元件的图形符号如图1-9所示。在电压和电流参考
方向关联的情况下，其伏安特性曲线如图1-10所示，表达
式为
u=Ri
（1-10）
满足欧姆定律。其中，R为电阻元件，它一方面表示了这个 元件是电阻元件，另一方面也表示了该元件的参数。
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1. 3 电阻元件
线性电阻元件也可用另一个参数电导表征，电导用符号G表 示，其定义为
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1. 2 电路的主要物理量
我们规定电压降低的方向为电压的实际方向。其表示方法有 三种，如图1-3所示，且都表示电压的参考方向由A指向B。
对于任意一个元件的电流或电压参考方向可以独立设定。如 果电流和电压的参考方向相同，则称为关联参考方向，如图 1-4(a)所示;如果电流和电压的参考方向不相同，则称为非 关联参考方向，如图1-4(b)所示。
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1.5 电压源和电流源
1.5.2电流源
理想电流源是一种能给电路提供稳定电流的理想元件。理想 电流源输出的电流始终保持恒定值Is或为给定的时间函数is， 而与加在它上面的电压无关，简称电流源。实际电路元件中 的光电池，其输出电压受外电路的影响很大，但输出的电流 却近似恒定，可近似地视为电流源。常用的晶体管也可看作 输出电流受控制的电流源。电流源在电路中的图形符号如图 1-18所示，其中Is和is、为电流源的源电流，箭头表示其参 考方向。
第一章 电路的基本概念与基本定律
元件
想想 练练
电压、电位、 电动势有何异 同？
电功率大的用电器， 电功也一定大，这种说 法正确吗？为什么？
思考 回答
在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？ 应用参考方向时，你能说明“正、负”、“加、 减” 及“相同、相反”这几对词的不同之处吗？ 电路分析中引入参考方向的目的是为分析和计算电路提 供方便和依据。应用参考方向时，“正、负”是指在参考方 向下，电压和电流的数值前面的正、负号，若参考方向下一 个电流为“－2A”，说明它的实际方向与参考方向相反，参考 方向下一个电压为“＋20V”，说明其实际方向与参考方向一 致；“加、减”指参考方向下列写电路方程式时，各项前面 的正、负符号；“相同、相反”则是指电压、电流是否为关 联参考方向， “相同”是指电压、电流参考方向关联，“相 反”指的是电压、电流参考方向非关联。
1.2.2 电压、电位和电动势
a
电动势E 只存 在于电源内部 ，其大小反映 了电源力作功 的本领。其方 向规定由电源 “负极”指向 电源“正极” 。
S
I
R0
+
U
+ _
b E
RL
–
电压U是反映电 场力作功本领的 物理量，是产生 电流的根本原因 。电压的正方向 规定由“高”电 位指向“低”电 位。
电位V是相对于参考点的电压。参考点的 电位:Vb=0；a点电位： Va=E-IR0=IR
电压和电位的关系：Uab=Va－Vb
电动势和电位一样属于一种势能，它能够将低 电位的正电荷推向高电位，如同水路中的水泵能够 把低处的水抽到高处的作用一样。电动势在电路分 析中也是一个有方向的物理量，其方向规定由电源 负极指向电源正极，即电位升高的方向。
电压、电位和电动势的区别
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可表为
电容的单位换算:
q-u 特性
u
C
q
O
Chapter 1
4.线性电容电压电流关系如图示
Chapter 1
得
表示:电容电流正比于电压对时间的变化率。该式还可表为:
若u(0)=0,则
即:电容电压在 t 时刻的值等于从0~t电流对时间的积分。
单位:u~V i~A C~F t~s
Chapter 1
电导的定义:
Chapter 1
单位:电导为S,电阻为。
欧姆定律还可表为:
i =G u
或
单位:电导为S,电流用A,电压用V。
4.线性电阻元件吸收的功率任意电路段u、i 取关联参考方向时,吸收的功率为:
Chapter 1
四、电功率与电能1.电功率:单位时间电路消耗的能量。表为直流时
p=ui
功率随时间变化时,则有
即
将dw=udq,且dq=idt 代入得:
单位:瓦特(W)
单位换算:
Chapter 1
u、i 方向与 p 的关系:(1)u、i 取关联参考方向时: p>0为吸收功率, p<0为发出功率;(2)u、i 取非关联参考方向时: p>0为发出功率, p<0为吸收功率;
Chapter 1
2.电能定义:一段时间内电路消耗的功率。可表为: W=P t 若功率随时间变化,则:
单位:焦耳J
u、i 方向与w的关系: u、i 方向如图示:
(k=0,1,2…) 相同,ab
(k=0,1,2…) 相反,ba
Chapter 1
二、电压、电位及电压的参考方向 1.电压的定义:单位正电荷从电路的一点移至另一点的过程中能量变化的数值,称为该两点间的电压。可表为
电容的单位换算:
q-u 特性
u
C
q
O
Chapter 1
4.线性电容电压电流关系如图示
Chapter 1
得
表示:电容电流正比于电压对时间的变化率。该式还可表为:
若u(0)=0,则
即:电容电压在 t 时刻的值等于从0~t电流对时间的积分。
单位:u~V i~A C~F t~s
Chapter 1
电导的定义:
Chapter 1
单位:电导为S,电阻为。
欧姆定律还可表为:
i =G u
或
单位:电导为S,电流用A,电压用V。
4.线性电阻元件吸收的功率任意电路段u、i 取关联参考方向时,吸收的功率为:
Chapter 1
四、电功率与电能1.电功率:单位时间电路消耗的能量。表为直流时
p=ui
功率随时间变化时,则有
即
将dw=udq,且dq=idt 代入得:
单位:瓦特(W)
单位换算:
Chapter 1
u、i 方向与 p 的关系:(1)u、i 取关联参考方向时: p>0为吸收功率, p<0为发出功率;(2)u、i 取非关联参考方向时: p>0为发出功率, p<0为吸收功率;
Chapter 1
2.电能定义:一段时间内电路消耗的功率。可表为: W=P t 若功率随时间变化,则:
单位:焦耳J
u、i 方向与w的关系: u、i 方向如图示:
(k=0,1,2…) 相同,ab
(k=0,1,2…) 相反,ba
Chapter 1
二、电压、电位及电压的参考方向 1.电压的定义:单位正电荷从电路的一点移至另一点的过程中能量变化的数值,称为该两点间的电压。可表为
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-
16
1.3.2 电压、电位和电动势
1、电压的定义
电场中某两点A , B间的电压（降）UAB 等于将 单位正电荷q从A点移至B点电场力所做的功 WAB， 即
U AB
dWAB dq
单位：伏特（V）
单位换算：1V＝10－3kV＝103mV
-
17
2、电压（降）的参考方向
＋ 实际方向 －
＋
U
－
（参考方向）
称为线性元件，否则称为非线性元- 件。
11
在实际应用中，电路基本物理量的单位常使用国 际单位制（SI）的主单位。但有时感到这些单位太 大或太小，不大方便，因此常在这些单位前面加上 词头，用来表示这些单位乘以10n后所得到的辅助单 位。
因素 10－12 10－9 10－6 10－3 103 106 109 1012
-
5
1.1 电路组成与功能
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设 备或电路元件按一定方式组合而成。
开关
电
池
灯泡
导线 手电筒的实体电路
计算机网卡电路
-
6
1、电路的组成
中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
电灯 电动机 电炉
电源: 提供 电能的装置
负载: 取用 电能的装置
的参考方向。
UAB
A
-
B
19
4、关联参考方向
i
a
b
＋u －
关联参考方向
i
a
b
＋u－
非关联参考方向
关联参考方向：电流 i 从“＋”极性端流入，从“－” 极性端流出
非关联参考方向：电流 i 从“－”极性端流入，从“＋” 极性端流出
-
20
电压电流参考方向如图中所标，问：对A、B两部分 电路电压电流参考方向关联否？
电路的参考点可以任意选取
a
b
设c点为电位参考点，则 Vc= 0
d c
Va Uac Vb Ubc Vd Udc
电压也称为电位差：电路中a、b之间的电压就是a点
电位与b点电位之差。UabVaVb
-
22
1.3.3 功率和能量
＋u－
功率：单位时间内电场力所做的功。
i
p(t)dW(t) ui dt
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电
路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
-
7
2、电路的功能
（1）实现电能的传送、分配和转换
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
（2）实现电信号的传递和处理
话筒
放大器
扬声器
-
电灯 电动机 电炉
8
1.2 电路模型
在电路分析中，为了方便于对实际电气装置的分析 研究，通常在一定条件下需要对实际电路采用模型化处 理，即用抽象的理想电路元件及其组合近似地代替实际 的器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。
符号 p n m k M G T
读法 皮 纳 微 毫 千 兆 吉 太
-
12
1.3 电路的基本物理量
1.3.1 电流 1、电流的形成：电荷的定向运动形成电流。
电流的大小用电流强度表示：单位时间内通过导体横截 面的电荷量
表达式为：
de f Δq dq i(t)lim
Δt0 Δt dt
电流的单位：安培（A） mA、 A、nA
-
第1章 电路的基本概念及电路元件
1.1 电路组成与功能 1.2 电路模型 1.3 电路的基本物理量 1.4 基本电路元件模型 1.5 电路的工作状态与元件额定值 1.6 基尔霍夫定律
-
4
本章重点 电压、电流的参考方向 基本电路元件R、L、C的伏安特性 电压源、电流源的特性 基尔霍夫定律
-
10
理想电路元件分有有源和无源两大类
无源二端元件
有源二端元件
＋
IS
R
L
C
US
－
电阻元件 只具耗能 的电特性
电感元件 只具有储 存磁能的
电特性
电容元件 只具有储 存电能的
电特性
理想电压源 输出电压恒定， 输出电流由它和
负载共同决定
理想电流源 输出电流恒定， 两端电压由它和
负载共同决定
如果表征元件端子特性的数学关系式是线性关系，该元件
i
A电压、电流参考方向非关联； B电压、电流参考方向关联。
＋ Au B
－
注意
1、分析电路前必须选定电压和电流的参考方向
2、参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注（包括 方向和符号），在计算过程中不得任意改变。
3、参考方向不同时，其表达式相差一负号，但电压、
电流的实际方向不变。
-
21
5、电位
在电路中任选一个点O作参考点（零电位点）， 则 电路中一点A到O点的电压UAO称为A点的电位，记为VA， 单位：伏特（V）。
U> 0
－ 实际方向 ＋
＋
U
－
（参考方向）
U< 0
＋
10V
U1 10
－
U1＝10V -
－
10V
U2 10
＋
U2＝－10V 18
3、电压参考方向的三种表示方式
（1）用正负极性表示：由正极指向负极的方向为电压的
参考方向
＋
U
－
（2）用箭头表示：箭头指向为电压的参考方向
U
（3）用双下标表示：如 UAB , 由A指向B的方向为电压
开关
电
池
灯泡
导线
手电筒的实体电路
中间环节 S
电源
Ro
＋
＋ －US
RL U －负
载
-
手电筒的电路模型
9
今后分析的都是指电路模型，简称电路(集总参 数电路)。在电路图中，各种电路元件都用规定的 图形符号表示。
S
Ro
＋
＋ －US
RL U －
电路分析是在已知电路结构和参数的条件下， 讨论激励与响应的关系。
电路与模拟电子技术
----计算机类2016级
-
1
关于本课程：
•为什么学该门课，难度多大 •有什么要求 •应该怎样学 •科代表:照片名册
自我介绍：
Name:蓝章礼 Tel:13883835998 Email:Lanzhangli@
-
2
五、主要参考书
电路与模拟电子技术(第二版) 殷瑞祥 电路分析基础（第3版，第4版） 李瀚荪 电路分析习题精解 李瀚荪 模拟电子技术基础 华成英
电流的实际方向：规定为正电荷移动的方向。
-
13
2、电流的参考方向
参考方向：任意选定的一个方向作为电流的参考方向。
i 参考方向
i＞0 表示电流的参考方向与实际方向相同
i＜0 表示电流的参考方向与实际方向相反
I1
I2
10V
10
I1 = 1A
-
10V
10
I2 = －1A
14
电流参考方向的两种表示：
用箭头表示
I
用双下标表示
IAB
A
B
注意：1、无参考方向，电流的正负无意义。 2、参考方向一旦选定，中途不得更改。
3、为什么要引入参考方向 ？
（a）复杂电路的某些支路
？
事先无法确定实际方向。
-
15
（b）电流是交变的
i
i
iImsin t
o T/2
T
t
当 0tT2 , i0 电流实际方向与参考方向相同
当 T2tT, i0 电流实际方向与参考方向相反