第章 电路的基本概念与基本定律()
电路的基本概念和基本定律
总而言之，虽然实际电路种类繁多，但从本质上 来说，都是由电源、负载和中间环节三部分组成，因 此又称为组成电路的三要素。
1.1.2 电路模型
实际中的电路种类很多，较复杂的电路中有成千上万个元 器件，所以用实物画出的电路元器件让人们直观就认出来是什 么肯定是不现实的，例如图1.1所描述的手电筒电路是最简单的 电路，虽然人们一眼就能认出哪个是电池、哪个是开关、哪个 是灯泡，但画起来很烦，就不要说更复杂的电路了，所以人们 把组成电路的实际元器件加以理想化。采用足以反映实物主要 性质的一些符号来近似代替所用的元器件，这些符号就称为元 件的模型，用这些符号画出的电路图就称为电路模型。这里给 出电路中最基本的三种元器件，理想电阻、电容、电感的元件 模型，分别如图1.2(a)、(b)、(c)所示。
图1.2 理想化电路元件模型
关于理想化，这里还要强调一下：所谓“理想”，是指对 某一个元件仅仅是近似它的主要功能，而有些影响在某种条件 下是可以忽略不计的，例如一个电感元件是用漆包铜线绕制而 成，那么用的这一段铜线就会存在一些电阻，而所绕的电感元 件的线圈之间也会存在一些分布电容，在理想电感中把存在的 微量电阻和电容都忽略不计了。所以说，真正理想电路元件在 实际中并不存在，但又源于实际电路中，这种只抓主要矛盾的 方法在电路分析中起到重要作用。
(1) 电源：它是向电路提供电能的装置，其作用是可以 将其他形式的能量，如化学能、光能、热能、机械能 等非电能转换为电能。
(2) 负载：它是电路中的用电器，各种负载进行能量转 换的形式各有不同，如电灯是将电能转变成热能和光 能。
(3) 中间环节：它是利用各种元部件将电源和负载连接 起来构成闭合电路，并对整个电路起着传输和分配能 量、控制、保护和测量的作用。
于很小的电流可用毫安(mA)、微安(μA)甚至用纳安(nA)，它们 之间的换算关系为
电路原理 第1章 电路的基本概念与基本定律
1.2.3 电功率
1. 电功率的定义 电功率的定义 图1.11(a)所示方框为电路中的一部分a、b段，图中采用了关 联参考方向，设在dt时间内，由a点转移到b点的正电荷量为dq， ab间的电压为u，根据对式(13)的讨论可知，在转移过程中dq失去 的能量为
dω (t ) = u (t )dq (t )
I1 a b I3 I2 c
d
图1.4例1.1图
1.2.2 电压及其参考方向 电压及其参考方向 1. 电压的定义及单位
u=
dω dq
（1—3）
在电路中，电压的单位为伏特，简称伏(V)，实用中还有千 伏(kV)，毫伏(mV)和微伏(µV)等。 2. 用电位表示电压及正负电压的讨论 （1—4） （1）如果正电荷由a点移到b点，获得能量，由a点到b点为电 位升(电压升)，即 u ab = u a − ub < 0 （2）如果电荷由a点移到b点， 失去能量， 则a点为高电位端 (正极)， b点为低电位端(负极)由a点到点b为电位降(电压降)， 即 u ab = u a − ub > 0 3.直流电压的测量 直流电压的测量 在直流电路中， 测量电压时， 应根据电压的实际极性将直流 电压表跨接在待测支路两端 。
电路模型与电路图 所谓电路模型，就是把实际电路的本质抽象出来所 构成的理想化了的电路。将电路模型用规定的理想元件 符号画在平面上形成的图形称作电路图。 图1.1就是一个 最简单的电路图。
＋ US － RS RL
图1.1电路模型图
1.2 电路变量
电学中几个重要的物理量，如：电流 电压 电功率 电流、电压 电功率和 电流 电压、电功率 电能量等是研究电路过程中必然要涉及的电路变量。 电能量 1.2.1 电流及其参考方向 1. 电流的表达式及单位 dq i= （1—1） dt q （1—2） I= t 国际单位制(SI)中，电荷的单位是库仑(C)，时间的单 位是秒(s)，电流的单位是安培， 简称安(A)， 实用中还有 毫安(mA)和微安(µA)等。
【学习】第1章电路的基本概念与基本定律
参考方向：分析计算时，任意设定， 电路中用箭头表示。
根据计算结果的正负确定实际方向：
若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反。
参 考 方 向 元 件
实 际 方 向 I＞ 0
参 考 方 向 元 件
实 际 方 向 I＜ 0
例： I aR
若 I = 2A，则电流从 a 流向 b； b 若 I = –2A，则电流从 b 流向 a 。
电 压 uab
dW电场力 dq
概念：电荷在导体中作定向运动时，一定要受到 力的作用。如果这个力源是电场，则电荷运动就 要消耗电场能量，或者说电场力对电荷作了功。 为衡量电场力对电荷作功的能力，引入一新的物 理量——电压
大小：a、b两点间电压 Uab 在数值上等于电场 力把单位正电荷从a点移到b点所作的功。也就 是单位正电荷在移动过程中所失去的电能。
电流源或电压源所在支路 —— 受控支路 控制电流或电压所在支路 —— 控制支路
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U1
U1
UU1
I1
I1
U r I1
U1
gU1
I2 gU1
I1
I1
编辑ppt
I2 I1
电路中的基本物理量
例：下U2图=-所3V示,U电3=路2V为,I1某=电2A路,I2的=4一A部,I3分=-，1A已,求知各U元1=件4吸V,
电气器件－－泛指实际的电路部件， 如电阻、电容器、电感线圈、晶体 管、变压器等。
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电子学概论
电路－由电气器件按一定方式连接起 来的电流的电源通：路可。将其他形式的能量转换成电能、向
电路提供电能或电信号的设备。 电路组成 负载： 可将电能转换成其他形式的能量、在
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。
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。
电工技术第一章 电路的基本概念和基本定律习题解答
第一章 电路的基本概念和基本定律本章是学习电工技术的理论基础，介绍了电路的基本概念和基本定律：主要包括电压、电流的参考方向、电路元件、电路模型、基尔霍夫定律和欧姆定律、功率和电位的计算等。
主要内容： 1．电路的基本概念（1）电路：电流流通的路径，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的系统。
（2）电路的组成：电源、中间环节、负载。
（3）电路的作用：①电能的传输及转换；②信号的传递及处理。
2．电路元件及电路模型（1）电路元件：分为独立电源和受控电源两类。
①无源元件：电阻、电感、电容元件。
②有源元件：分为独立电源和受控电源两类。
（2）电路模型：由理想电路元件所组成反映实际电路主要特性的电路。
它是对实际电路电磁性质的科学抽象和概括。
采用电路模型来分析电路，不仅使计算过程大为简化，而且能更清晰地反映该电路的物理本质。
（3）电源模型的等效变换①电压源及电阻串联的电路在一定条件下可以转化为电流源及电阻并联的电路，两种电源之间的等效变换条件为：0R I U S S =或0R U I SS =②当两种电源互相变换之后，除电源本身之外的其它外电路，其电压和电流均保持及变换前完全相同，功率也保持不变。
3．电路的基本物理量、电流和电压的参考方向以及参考电位 （1）电路的基本物理量包括：电流、电压、电位以及电功率等。
（2）电流和电压的参考方向：为了进行电路分析和计算，引入参考方向的概念。
电流和电压的参考方向是人为任意规定的电流、电压的正方向。
当按参考方向来分析电路时，得出的电流、电压值可能为正，也可能为负。
正值表示所设电流、电压的参考方向及实际方向一致，负值则表示两者相反。
当一个元件或一段电路上的电流、电压参考方向一致时，称它们为关联参考方向。
一般来说，参考方向的假设完全可以是任意的。
但应注意：一个电路一旦假设了参考方向，在电路的整个分析过程中就不允许再作改动。
（3）参考电位：人为规定的电路种的零电位点。
电路分析-第1章 电路的基本概念和基本定律
Uad=φa—φd=10—(—3)=13V
Ubd=Uba+Uad=—2+13=11V
以上用两种思路计算所得结果完全相同，由此可 (1) 两点之间的电压等于这两点之间路径上的
(2) 测Uab和Ubd的电压表应按图(b)所示跨接在 待测电压的两端，其极性已标注在图上。
§1－3 电功率与电能
一 、电功率 1. 定义 图中表示电路中的一部分 a 、 b 段，图中采 用了关联参考方向，设在 dt 时间内，由 a 点转移 到b点的正电荷量为dq，ab间的电压为u，在转移 过程中dq失去的能量为 d udq 因此，ab段电路所消耗的功率为
(a)开路状态；
(b)短路状态
§1－5电压源和电流源
例1.5 某电压源的开路电压 为30V，当外接电阻R后， 其端电压为25V，此时流经 的电流为5A，求R及电压源 内阻RS。 解： 用实际电压源模型表征该 电压源，可得电路如图所示。 即： 设电流及电压的参考方向如图 中所示，根据欧姆定律可得：
＋ 30 V － RS R I ＋ U －
U＝U －R I S S
(a)
(b)
内阻
电阻Rs表示实际 电源的能量损耗
§1－5电压源和电流源
电路的两种特殊状态 开路状态。如图(a)所示。此时不接负载，电 流为零，端电压等于开路电压。可用开路电压 和内阻两个参数来表征。
＋ US － RS － U＝UOC ＋ ＋ US － RS ISC ＝ UOC RS
§1－5电压源和电流源
U R I
根据
S S
U R I
25 5 5
U U R I
30 25 1 5
U S U 可得：R S I
§1－5电压源和电流源
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第1章电路的基本概念与基本定律
一、填空题:
1. 下图所示电路中，元件消耗功率200W
P=，U=20V,则电流I为 10 A。
2. 如果把一个24伏的电源正极作为零参考电位点，负极的电位是_-24___V。
3．下图电路中，U = 2 V，I = 1
A
3 A，P
2V
=
2
W
3 W ，
P 1A = 2 W，P
3Ω
=
4
W
3 W，其中电流源（填电流源或电压源）在发出功
率，电压源（填电流源或电压源）在吸收功率。
U
4. 下图所示中，电流源两端的电压U= -6 V，电压源是在发出功率
5．下图所示电路中，电流I＝ 5 A ，电阻R＝ 10 Ω。
B C
6．下图所示电路U=___-35 ________V。
7．下图所示电路，I=__2 __A，电流源发出功率为_ 78 ___ W，电压源吸收功率20 W。
8. 20. 下图所示电路中，根据KVL、KCL可得U＝2 V，I
1＝ 1 A，I
2
＝ 4 A ；电流源的
功率为 6 W；是吸收还是发出功率发出。
2V电压源的功率为 8 W，是吸收还是发出功率吸收。
9．下图所示的电路中，I
2= 3 A，U
AB
= 13 V。
10．电路某元件上U = －11 V，I = －2 A，且U 、I取非关联参考方向，则其吸收的功率是22 W。
11. 下图所示的电路中，I1= 3 A，I2= 3 A，U AB= 4 V。
12．下图所示的电路中，I= 1 A；电压源和电流源中，属于负载的是
电压源。
13. 下图所示的电路中，I=-3A；电压源和电流源中，属于电源的是电流源。
14．下图所示的电路，a 图中U AB 与I 之间的关系表达式为 155AB U I
=+ ；b 图中U AB 与I 之间
的关系表达式为
510
AB U I =- 。
a 图
b 图
15. 下图所示的电路中，1、2、3分别表示三个元件，则U = 4V ；1、2、3这三个元件中，属于电源的是 2 ，其输出功率为 24W 。
16．下图所示的电路中，电流I= 6 A ，电流源功率大小为 24 W ，是在 发出 （“吸收”，“发出”）功率。
17. 下图所示的电路中，I= 2 A ，5Ω电阻消耗的功率为 20W W ，4A 电流源的发出功率为 40 W 。
18．下图所示的电路中，I= 1A A 。
19. 下图所示的电路中，流过4Ω电阻的电流为 0.6 A ，A 、B 两点间的电压为 5.4 V ，
3Ω电阻的功率是 3 W 。
20. 下图所示电路，A 点的电位V A 等于 27 V 。
21．下图所示的电路中，（a ）图中Uab 与I 的关系表达式为3AB U I
=- ，(b) 图中Uab 与I 的关系
表达式为
103AB U I
=+ ，(c) 图中Uab 与I 的关系表达式为
62
AB U I =+，（d ）图中Uab 与I
的关系表达式为
62
AB U I =+ 。
（a ） (b) (c) （d ） 22. 下图中电路的各电源发出的功率为Us P = 0W ， Is P = 8W 。
23. 额定值为220V 、40W 的灯泡，接在110V 的电源上，其功率为 10 W 。
二、选择题：
1. M Ω是电阻的单位，1M Ω=（ B ）Ω。
A.103 B.106 C. 109 D. 1012
2.下列单位不是电能单位的是（ B ）。
A.W S ⋅
B.kW
C.kW h ⋅
D.J
3. 任一电路，在任意时刻，某一回路中的电压代数和为0，称之为（ B ）。
A.KCL
B.KVL
C.VCR
D.KLV
4. 某电路中，B 点电位-6V ，A 点电位-2V ，则AB 间的电压U AB 为（ C ）。
A.-8V
B.-4V
C.4V
D.8V 5. 下图电路中A 点的电位为（ D ）V 。
A ．0V
B ．－15V
C ．15V
D ．4V 6．下图中的I 为( C )。
A. 0A
B. 1A
C. 2A
D. 4A
7. 有甲灯“220V 、60W ”和乙灯“220V ，40W ”的白炽灯，将它们串联后接在220V 的电源上时，下列说法正确的是（ B ）。
A.甲灯较亮
B.乙灯较亮
C.甲灯和乙灯一样亮
D.不能确定
8. 某电阻元件的额定参数为“1K Ω、2.5W ”，正常使用时允许流过的最大电流为（ A ）。
A.50mA C.250 mA D.500 mA
9. 已知电路中A 点的对地电位是65V ，B 点的对地电位是35V ，则U BA =（ B ）。
A.100V B.－30V C.30V D.100V
10. 12V/6W 的灯泡，接入6伏电路中，灯泡的实际功率是（ B ）。
A.1W C.3W D.6W
11. 下图所示电路，已知U=2V ，则电阻R 等于( B )。
A ．2Ω B ． 4Ω C ．6Ω D ．8Ω 12. 电路如下图所示, 若U I R S S >, I S >0, R >0, 则 ( D ,C )。
A. 电阻吸收功率, 电压源与电流源供出功率 B. 电阻与电压源吸收功率, 电流源供出功率 C. 电阻与电流源吸收功率, 电压源供出功率
D. 电流源吸收功率, 电压源供出功率
13．下图所示一条支路，其电压电流关系为（ A ）。
A.34ab U I +=
B ．34ab U I -=
C ．34ab U I -=
D ．34ab
U I --=
14．下图所示电路中电流i 为（ C ）。
A.5A B ．0 C ．7A D ．3A 15．下图所示电路中
的u 是( A )。
A ．-5V
B ． 0
C ． 5V D.10V
16．电路如上图所示，当开关打开后，P 点（P 点悬空）电位为（ C ）。
A ．0V
B ．5V
C ．10V
D ．不能确定
17. 下图所示电路中，当开关S 闭合后，则（ C ）。
A. I 增大，U 不变
B. I 不变，U 减小
C. I 增大，U 减小
D. I 、U 均不变
18. 标明“100Ω4W ”和“100Ω25 W ”的两个电阻串联时，允许加的最大电压是（ A ）。
A ．40V B.50 V C ．70V D.140V 19. 下图所示电路中，当开关S 接通后，灯A 将（ A ）
A.较原来暗
B.与原来一样亮
C.较原来亮
D.无法判断
20．下图所示电路中A 点的电位V A 等于（ C ）
A. IR ＋E
B. IR －E
C. －IR ＋E
D.－IR －E 21. 下图所示电路，结点A 的电位应为( B )。
A ．-15V B ．-3.75V C ．3.75V D ．15V 22. 下图所示电路中，伏安关系表示正确的是 ( B ) A. U=15+2I B. U= -15+2I C. U= -15-2I D. U=15-2I 23. 下图所示电路中，电阻消耗的功率由（ B ）供给。
A ． 20V 电压源 B. 2A 电流源 C. 20V 电压源和2A 电流源 D.无法确定 三、计算题：
1.求下图所示电路，A 、B 间处于开路状态，求U AB 。
解：105
132
I A -=
=+ 2．求下图所示电路中当A 、B 间开路时的U AB 。
解：9
1333
I A =
=++
3. 计算下图所示电路中A 、B 间的开路电压U AB 及2A 电流源的输出功率。
解：621022AB U V =⨯+=
4．求下图所示的二端网络U 与I 之间的关系表达式。
解：10(2)15105U I I =-+=-
5．求下图所示电路，A 、B 间处于开路状态，求U AB 。
解：1105
132
I A -=
=+ 6. 图6所示的电路，试分析电压表的读数（设电压表内阻无穷大）。
解：=10+40+20//10+20=30R Ω总（）（
）。