电路的基本概念及基本定律

i dq dt
图1.5 导体中的电子与电流
如果电流的大小和方向均不随时间变化而变化，这种电 流称为恒定电流，简称直流电流。直流电流通常用大写字母 I表示，即 q I t 随时间变化的电流一般用小写字母i表示。 完整地表示电路中的电流应该既有电流的大小又要有其 方向。在简单电路中，电流的实际方向较易判别，但在复杂 电路中，电路中各电流的实际方向往往很难事先确定。此外， 有些电路中电流的实际方向是随着时间在改变的，很难标明 其实际方向。因此，在分析和计算电路时引入了一个重要的 概念——电流的参考方向。
图1.8 电压参考方向的表示法
3) 电动势
为维持恒定电流不断在电路中通过，必须保持恒定，
因此需要电源力不断克服电场力，使正电荷由负极b移向 正极a。
电源力对电荷做功的能力用物理量电动势来衡量。
电源电动势在数值上等于电源力把单位正电荷从负极 b经电源内部移到正极a所做的功，用E表示。 电动势的方向规定为由低电位指向高电位，即电位升 方向，其单位也为V(伏[特])。
图1.3 理想电路元件的符号
用理想电路元件构成的电路
叫电路模型，用特定的符号代
表元件连接成的图形叫电路图 ，如图1.4所示就是图1.1所示
照明电路的电路图。
图1.4 电路图
任务二 电路的基本物理量和参考方向
在电路中需要分析研究的物理量很多，主 要是电流、电压和电功率这3个，其中电流、 电压是电路中的基本物理量。
uab ua ub
为分析电路方便起见，一般在电路中任选一点为参考点
，令参考点电位为零，则电路中某点相对于参考点的电压 就是该点的电位。
电压方向规定为由高电位指向低电位，即电位降方向。 在电路分析中也可选取电压的参考方向。电压的参考方向 可用箭头表示，即设定沿箭头方向电位是降低的；也可以 用“+”、“－”表示；还可用双下标表示，如图1.8所示 。若计算所得电压为正值，实际方向与参考方向一致；反 之，则相反。 在分析电路时电压和电流参考方向的选择是独立无关 的，但为了方便分析问题，常常把两者的参考方向选择为 一致，即选取成关联参考方向。
电流的参考方向是任意设定的，在电路图中一般用箭头
表示。分析计算电路时，首先应设定电路中各个电流的参 考方向，并在电路图上标出。若计算结果为正值，则表示 电流的实际方向与参考方向一致；若电流为负值，则表示 实际方向与参考方向相反。图1.6表示了电流的实际方向 与参考方向的联系。
图1.6
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电流的实际方向和参考方向的联系
uab dw dq
式中，Uab电压的单位为V( 伏[特])。通常直流电压用大
写字母U来表示。
图1.7 电源电压
2) 电位
电场力将单位正电荷从电场内的a点移动至无限远处所 做的功，被称为a点的电位 u a 。由于无限远处的电场为零 ，所以电位也为零。因此，电场内两点间的电位差，也就 是a、b两点间的电压。即
源、受控源的伏安特性；
二是介绍了电路中电压与电流相互之间应遵循的规律— —基尔霍夫定律。此外，在本章中还运用上述基本理论，对
电路中的电位进行分析和计算。
项目一 电路的基本概念及其基本定律

任务一 电路及其组成


任务二 电路的基本物理量和参考方向
任务三 电气设备的额定值及电路的工作状态


任务四 电路的基本定律
任务五 电路中电位的计算
任务六 电源
任务一 电路及其组成
电路是电工技术中的主要研究对象， 电路理论是电路基础的主要部分。为了研 究电路理论，首先要了解什么是电路，即 给电路下一个定义。
任务一 电路及其组成
1.1.1 电路及其组成
1.1.2 电路的功能

1.1.1 电路及其组成
基本概念：

电路：有电流通过的路径。
图1.1电路的组成
电路一般由三部分组成：

电源：供给电路电能的设备。它把其他形式的能量转 换成电能，如发电机把机械能转换为电能。
负载：各种用电设备。它是将电能转换成其他形式能 量的装置，如电灯把电能转换为光能和热能。 中间环节：连接电源和负载的部分。最简单的中间环 节就是导线和开关，起到传输和分配电能或对电信号 进行传递和处理的作用。
项目一 电路的基本概念及基本定律
（时间：4次课，8学时）
本章首先阐述了电路的基本知识，包括电路的组成、功 能，电路的基本物理量——电压、电流、功率和电路的工作 状态。在此基础上，重点介绍了两方面内容： 一是基本电路元件及其伏安特性，即电路元件中电压与 电流的关系，包括电阻、电感、电容元件的伏安特性和独立
2. 电压和电压的参考方向
1) 电压
在图1.7中，极板a带正电，极板b带负电，在a、b间存 在电场，其方向是由a指向b。在电场力的作用下，正电荷由 a经外电路流向b。电场力对电荷做了功。用物理量来衡量电 场力做功大小，引入了电压。其定义为：把单位正电荷从a 点移动到b点电场力所做的功定义为a、b两点间的电压，即


1.1.2 电路的功能
按工作任务划分，电路功能有两类。

能量的转换、传输和分配．如供电电路用发电机将其 他形式的能量转换成电能，再通过变压器和输电线送 到负载，将电能转换成其他形式的能量 ． 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。
任务二 电路的基本物理量和参考方向
1.2.1 电路的基本物理量和参考方向


1.2.2 元件的伏安关系
1.2.1 电路的基本物理量和参考方向
1. 电流和电流的参考方向
电荷的定向移动形成电流。习惯上规定正电荷的运动 方向为电流的方向(事实上，金属导体内部的电流是由带 负电的自由电子定向运动形成的)，如图1.5所示。 表征电流强弱的物理量叫电流 强度，简称电流。电流在数值 上等于单位时间内通过导体横 截面的电荷量，一般用符号表 示，即

图1.2 电路的功能
实际电路由各种作用不同的电路元件或器件所组成且 电路元件种类繁多，电磁性质复杂。如图1.1中所示的白 炽灯，除了具有消耗电能的性质外，当电流通过时，还具 有电感性。为了便于对实际复杂问题进行研究，常常采用 一种“理想化”的科学抽象方法，即把实际元件看作是电 阻、电感、电容与电源等几种理想的电路元件。理想的电 路元件是具有某种确定的电或磁性质的假想元件。常见理 想元件的符号如图1.3所示。