电路的作用与组成部分

理解电功率和额定值的意义； 4. 会计算电路中各点的电位。
1.1 电路的作用与组成部分
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。
1. 电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
(2)实现信号的传递与处理
电灯 电动机 电炉
...
Uab
电源的低电位端 b 经电源内
b
部移到高电位端 a 所做的功。
单位：电动势与电压的单位相同。为伏特(V)
1.3 电压和电流的参考方向
1. 电路基本物理量的实际方向 物理中对基本物理量规定的方向
物理量 电流 I
电压 U
实际方向
正电荷运动的方向
高电位 低电位 (电位降低的方向)
单位
kA 、A、mA、 μA
(2) 参考方向的表示方法
b
电流： I
箭标 aR b
电压：
正负极性 a + U –
b
双下标 Iab
双下标 Uab
常用理想元件如下：
电阻(resistance)
R
电感(inductance)
L
电容(capacitance)
C
电压源(voltage source)
电流源(current source)
E
Is
电路的基本物理量
1.电流(current)
概念:电荷有规则的定向运动 大小:单位时间通过导体横截
面的电荷量
kV 、V、mV、 μV
电动势E
低电位 高电位 (电位升高的方向)
kV 、V、mV、 μV
电路分析中的假设正方向（参考方向）
问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量
的实际方向，电路如何求解？
电流方向 AB？
A IR B
电流方向 BA？
R
U1
U2
解决方法
(1) 在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；
电路模型：
由理想电路元件所组成的电路，就是实 际 电路的电路模型。
理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、 电容元件和电源元件等。
例：手电筒
手电筒由电池、灯 泡、开关和筒体组成。
手电筒的电路模型
I
++
E
–U
Ro
–
电池
S 开关
导线
R 灯泡
手电筒的电路模型
I
++
E
–U
Ro
–
电池
S 开关
导线
R 灯泡
今后分析的都是指电 路模型，简称电路。在 电路图中，各种电路元 件都用规定的图形符号 表示。
3. 电位（electric potential)
电路中某点的电位就是该点到参考点之间的 电压，数值上等于电场力把单位正电荷从该点移 到参考点所做的功。参考点用 或 表示。
Va=Uao
4.电动势（electromotive force)
I
电源的电动势 Eba 在数值上
a
等于电场力把单位正电荷从
Eba
话筒 放 扬声器 大 器
2. 电路的组成部分
电源: 提供 电能的装置
发电机
升压 变压器
输电线
负载: 取用 电能的装置
降压 变压器
电灯 电动机
电炉
...
中Байду номын сангаас环节：传递、分 配和控制电能的作用
2.电路的组成部分
信号处理：
信号源:
放大、调谐、检波等
提供信息 话筒
放 扬声器
大
器
直流电源:
负载
提供能源
直流电源
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。
电路的组成：电源，负载和中间环节
电源：将非电能转换成电能的装置， 例如：发电机、干电池
负载：将电能转换成非电能的装置 例如：电动机、电炉、灯
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。例如：输电线路
第1章 电路的基本概念与基本定律
1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 欧姆定律 1.5 电源有载工作、开路与短路 1.6 基尔霍夫定律 1.7 电路中电位的概念及计算
第1章 电路的基本概念与基本定律
本章要求: 1.理解电压与电流参考方向的意义； 2. 理解电路的基本定律并能正确应用； 3. 了解电路的有载工作、开路与短路状态，
电池是电源元件，其 参数为电动势 E 和内阻 Ro；
灯泡主要具有消耗电能 的性质，是电阻元件，其 参数为电阻R；
筒体用来连接电池和灯 泡，其电阻忽略不计，认 为是无电阻的理想导体。
开关用来控制电路的通 断。
电路与电路模型
导线
• 实际电路：
灯
开开关关
电
泡
池
• 电路模型：
+
S E 开关
IR
R0
干电池
电珠
(2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式；
(3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。
2. 电路基本物理量的参考方向
(1) 参考方向
在分析与计算电路时，对 +
电量任意假定的方向。
E _
Ia +
RU _
方向:正电荷移动的方向 单位:安培(A)
毫安(mA) 微安(A)
Iab b
a
S
i =dq / dt I = q / t (直流)
2. 电压(voltage)
I
ab两点间的电压Uab 在数值上等于电场力把单
a
位正电荷从a点移到b点所
Eba
Uab
做的功。
b
Uab=Va-Vb
单位：伏特(V)
千伏(kV) 毫伏(mV)
实际电路都是根据人们的需要将实际的电路元 件或器件搭接起来，以完成人们的预想要求。
如发电机、变压器、电动机、电阻器及电容器 等，但是，实际元器件的电磁特性十分复杂。为 便于对电路的分析和数学描述，常将实际元器件 理想化（即模型化）
理想电路元件：
在一定条件下，突出其主要电磁性，忽略次 要因素，将实际电路元件理想化（模型化）。
简单电路：
S E 电源 中间环节 负载
复杂电路：
发电机
升压 变压器
输电线
降压 变压器
电灯 电动机
电炉
电源
中间环节
负载
我们常将具有一定功能的电路视为一个系统。
对一个系统而言，电源（或信号源）的作 用称为激励，由激励引起的结果（如某个元件 上的电流、 电压）称为响应。
激励和响应的关系就是作用和结果的关系， 往往对应着输入与输出的关系。
分析 “电路” 问题的 核心点
• 任何电路，都是在电动势、电 压或电流的作用下进行工作的， 对于电路的分析和计算就是要 讨论电压、电动势和电流状态 以及它们之间的关系。
即讨论响应的状态及与激励的关系
1. 2 电路模型（circuit model)
为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路 模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其 组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路 相对应的电路模型。