电工技术第一章
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《电工技术基础》第一章
分电路消耗功率，为负载性质
➢ 当计算的
时，说明U、I的实际方向相反，此部
分电路产生功率，为电源性质
相关知识
二、电路的基本物理量
4.电能与功率
例题1-2
图1-6所示直流电路中，
，
，
，
，求各电路元件消耗或产生的
功率 、 、 及整段电路的功率P
➢ 对元件1，
，电流和电
压的参考方向一致，元件1消耗功率16 W
任务导入
相关知识
一、电路的组成
电流流过的回路称为电路
它可以实现电能的传输、分 配与转换，还可以实现信号 的传递与处理
电源
0 1 向电路提供电能的设备，如发电机、信号源、电池等
负载
0 2 在电路中接收电能的设备，如电灯、空调、电动机等
中间环节
0 3 连接电源和负载的导线、控制电路通断的开关、检测 和保护电路的控制设备及仪器仪表等
0 1 可用于测量交直流电压、电流、电阻等多种电量 0 2 可用于测量电容、电感以及晶体管的某些特性
0 3 可用于检测多种电子器件的好坏及调试各种电子设备
相关知识
三、万用表的使用
万用表根据显示方式的不 同，可分为指针式（模拟 式）和数字式两大类
指针式万用表--图1-7〔a〕 0 1 以指针式电流表作为表头，测量结果通过指针在表盘上显示
机械调零螺钉
0 2 在测量前用来调零，测量前表针如果不在0刻度线，可用螺丝刀调整该螺钉使表针复位
欧姆调零旋钮
0 3 测量电阻前，先让红、黑两表笔短接，此时表针应指在电阻〔欧姆〕挡的零刻度线上 如果未指在零刻度线上，可调整该旋钮使表针复位
相关知识
三、万用表的使用
2 . MF-47型万用表的面板
电工电子技术 第一章直流电路 第七节戴维宁定理
5
E
B
1A
U U 9V
S
ABO
R 57 0
R0 57 +
US _ 9V
33
Ｕ
三、戴维宁定理中等效电阻的求解方法
求简单二端网络的等效内阻时，用串、并联 的方法即可求出。如前例：
A
R1 C
R2 D R0
R3
R4
B
R R // R R // R
0
1
2
3
4
求某些二端网络的等效内阻时，用串、并联的方 法则不行。如下图：
二、戴维南定理应用举例
例1 R1
R2
I5
R5
等效电路
R3
R4
E
+_
R1 +
R2 _
I5
E
R5
已知：R1=20 、 R2=30 R3
R4
R3=30 、 R4=20
E=10V
求：当 R5=10 时，I5=?
有源二端 网络
第一步：求开端电压US
A
R1
R2
C +_ D
US
E
R3
R4
B
U U U
S
AD
R1 C
R3
A R2
R0 D
R4 B
串/并联方法?
R0
不能用简单 串/并联 方法 求解， 怎么办？
方法（1）: 开路、短路法
有源 网络
有源
Uabo
网络
IS
求 开端电压 Uabo 与 短路电流 IS
等效 内阻
R 0
U abo
I
S
R + -E
R Uabo=E + E
第一章 电路的基本概念和基本定律
江苏大学电工电子教研室
电路的基本概念和基本定律
伏-安关系： 电压电流关系 （u，i关联参考方向下）
i u e
N
d e dt dLi di L dt dt
di u e L dt
电磁感应定律 感应电动势阻碍电流 变化，且其大小与电 流变化快慢有关
对于线性电感
伏安关系
说明1： 电压与电流的变化率成正比，电感是动态元件 当
如果U 、I方向不 一致该如何？
江苏大学电工电子教研室
电路的基本概念和基本定律
二、功率的计算：
U、 I 为关联参考方向时： U、 I 为非关联参考方向时：
P = UI或 p＝ui
三、功率性质： 若计算结果 P（p） 0
若计算结果P（p） 0
Hale Waihona Puke + u –+
i
i
u –
P = －UI或 p＝－ui
电工技术（电工学I）
第一章 电路的基本概念和基本定律 Basic conception and Laws of circuit
江苏大学电气信息工程学院
School of electric and information，UJS
电路的基本概念和基本定律
内容
1.1 电路的作用与组成
1.2 电路模型 1.3 电流和电压的参考方向 1.4 电路的功率
江苏大学电工电子教研室
电路的基本概念和基本定律
4.关联与非关联参考方向 对任一元件或一段电路 关联方向：
I
与
U
的参考方向一致
a
I U
b
非关联方向：
I
与
U
的参考方向相反
a
电路的基本概念和基本定律
伏-安关系： 电压电流关系 （u，i关联参考方向下）
i u e
N
d e dt dLi di L dt dt
di u e L dt
电磁感应定律 感应电动势阻碍电流 变化，且其大小与电 流变化快慢有关
对于线性电感
伏安关系
说明1： 电压与电流的变化率成正比，电感是动态元件 当
如果U 、I方向不 一致该如何？
江苏大学电工电子教研室
电路的基本概念和基本定律
二、功率的计算：
U、 I 为关联参考方向时： U、 I 为非关联参考方向时：
P = UI或 p＝ui
三、功率性质： 若计算结果 P（p） 0
若计算结果P（p） 0
Hale Waihona Puke + u –+
i
i
u –
P = －UI或 p＝－ui
电工技术（电工学I）
第一章 电路的基本概念和基本定律 Basic conception and Laws of circuit
江苏大学电气信息工程学院
School of electric and information，UJS
电路的基本概念和基本定律
内容
1.1 电路的作用与组成
1.2 电路模型 1.3 电流和电压的参考方向 1.4 电路的功率
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电路的基本概念和基本定律
4.关联与非关联参考方向 对任一元件或一段电路 关联方向：
I
与
U
的参考方向一致
a
I U
b
非关联方向：
I
与
U
的参考方向相反
a
徐淑华电工电子技术 第一章
5
1.1.2 电流和电压的参考方向
电流和电压的正方向： 实际正方向：
物理量 电流I 电动势E 电压U
实际正方向 假设正方向
物理中对电量规定的方向。
正方向 正电荷移动的方向 单位 A, kA, mA, A V, kV, mV, V V, kV, mV, V
6
电源驱动正电荷的方向
低电位 高电位 电位降落的方向
di dt
0
u 0
29
所以,在直流电路中电感相当于短路.
电感的储能
u L
di
dt 电感是一种储能元件, 储存的磁场能量为：
WL
t 0
uidt WL
i 0
Lidi
2
1 2
Li
2
1 2
Li
？
电感中的电流是直流时, 储 存的磁场能量是否为0？
否！W L
1 2
LI
2
30
5.电容 C
C
q = Cu
du dt
直流电 路中， 电容两 端的电 压是否 为0？
i
dq dt
C
i C
du
dt 1 u idt C
当u
U (直流) 时,
du dt
0
i0
33
所以,在直流电路中电容相当于开路。
电容的储能
i C
du dt
电容是一种储能元件, 储存的电场能量为：
WC
t 0
11
例2 假设: I R 与 UR 的方向一致
a
IR UR
（关联参考方向）
b
U R = I R· R
假设: I R 与 UR 的方向相反 a IR UR b
1.1.2 电流和电压的参考方向
电流和电压的正方向： 实际正方向：
物理量 电流I 电动势E 电压U
实际正方向 假设正方向
物理中对电量规定的方向。
正方向 正电荷移动的方向 单位 A, kA, mA, A V, kV, mV, V V, kV, mV, V
6
电源驱动正电荷的方向
低电位 高电位 电位降落的方向
di dt
0
u 0
29
所以,在直流电路中电感相当于短路.
电感的储能
u L
di
dt 电感是一种储能元件, 储存的磁场能量为：
WL
t 0
uidt WL
i 0
Lidi
2
1 2
Li
2
1 2
Li
？
电感中的电流是直流时, 储 存的磁场能量是否为0？
否！W L
1 2
LI
2
30
5.电容 C
C
q = Cu
du dt
直流电 路中， 电容两 端的电 压是否 为0？
i
dq dt
C
i C
du
dt 1 u idt C
当u
U (直流) 时,
du dt
0
i0
33
所以,在直流电路中电容相当于开路。
电容的储能
i C
du dt
电容是一种储能元件, 储存的电场能量为：
WC
t 0
11
例2 假设: I R 与 UR 的方向一致
a
IR UR
（关联参考方向）
b
U R = I R· R
假设: I R 与 UR 的方向相反 a IR UR b
电工技术(西电第二版)第1章 电路的基本概念与基本定律
第 1 章 电路的基本概念与基本定律
图1-8 电动势与电压的方向
第 1 章 电路的基本概念与基本定律
1.2.5 电能和电功率
当正电荷从电源正极经过元件移动到负极时， 电场力 要对电荷做功， 这时元件吸收能量， 此元件可看作是负载， 如电阻等； 反之， 当正电荷从负极经过元件移动到正极时， 外力做功， 电场力做负功， 这时元件对外释放电能， 此元 件可看作电源， 如电池等。
第 1 章 电路的基本概念与基本定律
在电源内部， 电动势的实际方向是正电荷所受外力的方 向， 因此从低电位（负极）指向高电位（正极）。 而电压的 实际方向是正电荷所受电场力的方向， 所以是从高电位（正 极）指向低电位（负极）， 即在电源内部， 电动势与电压方 向相反。 在电源内部， 电流从低电位流向高电位， 与电源 外部电流方向相反。 电动势的单位与电压相同， 也用伏特 （V）表示。 电源电动势与电压的方向如图1-8所示。
第 1 章 电路的基本概念与基本定律
信号电路在电子技术、 电子计算机和非电量电测中广泛 应用， 其主要目的是实现信号（例如语言、 音乐、 文字、 图像、 温度、 压力等）的传递、 存储和处理。 电视机就是通 过有线或无线的方式接收电视信号， 然后进行转换处理并输 出图像和声音的。 在这类电路中，虽然也有能量的传输和转 换问题， 但最主要的是信号传递的质量， 一般要求传输的过 程中信号不能失真， 应尽可能准确、 快速。
(3) ① 如果已知A、 B两a)所示， 可证明如下
UAB=UAO+UOB=UAO－UBO=VA－VB 图1-6(a)中， 电压UAB=VA－VB=2－(－4)=6 V。
第 1 章 电路的基本概念与基本定律
② 电路中某一点的电位随参考点（零电位点）选择的不 同而不同， 但两点间的电压（电位差）不变。
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
习题解答
1-1 在图 1-39 所示的电路中，若 I1=4A，I2=5A，请计算 I3、U2 的值；若 I1=4A， I2=3A，请计算 I3、U2、U1 的值，判断哪些元件是电源？哪些是负载？并验证功率是 否平衡。 解：对节点 a 应用 KCL 得 I1+ I3= I2 即 4+ I3=5, 所以 I3=1A
在右边的回路中，应用 KVL 得 6 I2+20 I3= U2，所以 U2=50V 同理，若 I1=4A，I2=3A，利用 KCL 和 KVL 得 I3= -1A，U2= -2V 在左边的回路中，应用 KVL 得 20 I1+6 I2= U1，所以 U1=98V。 U1，U2 都是电源。 电源发出的功率：P 发= U1 I1+ U2 I3=98 4+2=394W 负载吸收的功率：P 吸=20 I 1 +6 I 2 2 +20 I 3 =394W 二者相等，整个电路功率平衡。 1-2 有一直流电压源，其额定功率 PN=200W，额定电压 UN=50V，内阻 Ro=0.5Ω， 负载电阻 RL 可以调节，其电路如图 1-40 所示。试求：⑴额定工作状态下的电流及负 载电阻 RL 的大小；⑵开路状态下的电源端电压；⑶电源短路状态下的电流。 解：⑴ I N
1-3 一只 110V、8W 的指示灯，现在要接在 220V 的电源上，问要串多大阻值的
8
电阻？该电阻的瓦数为多大？ 解：若串联一个电阻 R 后，指示灯仍工作在额定状态，电阻 R 应分去 110V 的电 压，所以阻值 R
110 2 1512.5 8
110 2 该电阻的瓦数 PR 8W R
(b)
1-7 某照明电路中已知电源的电动势 E=220V，内阻 R=0.2Ω，线路电阻 Rl=0.3× 2Ω，负载为一只额定值为 220V、100W 的白炽灯，试求： ⑴电源端电压及电灯的实际工作电压、功率及电源总电流； ⑵若将电灯两端再并联接上一只额定值为 220V、2kW 的电阻炉时，求此时的电 源端电压及电灯的实际工作电压、功率及电源总电流； ⑶负载总功率 P。当负载增大时，总的负载电阻、线路中电流、负载功率、电源 端及负载端的电压如何变化？ 解：⑴白炽灯电阻 电路中的电流 电源端电压 电灯的实际工作电压 电灯的实际功率 ⑵电阻炉的阻值 电路中的电流 电源端电压 电灯的实际工作电压 电灯的实际功率
电路的基本概念和基本定律
习题解答
1-1 在图 1-39 所示的电路中，若 I1=4A，I2=5A，请计算 I3、U2 的值；若 I1=4A， I2=3A，请计算 I3、U2、U1 的值，判断哪些元件是电源？哪些是负载？并验证功率是 否平衡。 解：对节点 a 应用 KCL 得 I1+ I3= I2 即 4+ I3=5, 所以 I3=1A
在右边的回路中，应用 KVL 得 6 I2+20 I3= U2，所以 U2=50V 同理，若 I1=4A，I2=3A，利用 KCL 和 KVL 得 I3= -1A，U2= -2V 在左边的回路中，应用 KVL 得 20 I1+6 I2= U1，所以 U1=98V。 U1，U2 都是电源。 电源发出的功率：P 发= U1 I1+ U2 I3=98 4+2=394W 负载吸收的功率：P 吸=20 I 1 +6 I 2 2 +20 I 3 =394W 二者相等，整个电路功率平衡。 1-2 有一直流电压源，其额定功率 PN=200W，额定电压 UN=50V，内阻 Ro=0.5Ω， 负载电阻 RL 可以调节，其电路如图 1-40 所示。试求：⑴额定工作状态下的电流及负 载电阻 RL 的大小；⑵开路状态下的电源端电压；⑶电源短路状态下的电流。 解：⑴ I N
1-3 一只 110V、8W 的指示灯，现在要接在 220V 的电源上，问要串多大阻值的
8
电阻？该电阻的瓦数为多大？ 解：若串联一个电阻 R 后，指示灯仍工作在额定状态，电阻 R 应分去 110V 的电 压，所以阻值 R
110 2 1512.5 8
110 2 该电阻的瓦数 PR 8W R
(b)
1-7 某照明电路中已知电源的电动势 E=220V，内阻 R=0.2Ω，线路电阻 Rl=0.3× 2Ω，负载为一只额定值为 220V、100W 的白炽灯，试求： ⑴电源端电压及电灯的实际工作电压、功率及电源总电流； ⑵若将电灯两端再并联接上一只额定值为 220V、2kW 的电阻炉时，求此时的电 源端电压及电灯的实际工作电压、功率及电源总电流； ⑶负载总功率 P。当负载增大时，总的负载电阻、线路中电流、负载功率、电源 端及负载端的电压如何变化？ 解：⑴白炽灯电阻 电路中的电流 电源端电压 电灯的实际工作电压 电灯的实际功率 ⑵电阻炉的阻值 电路中的电流 电源端电压 电灯的实际工作电压 电灯的实际功率
电工电子技术基础第1章 电路的基本理论及基本分析方法
-
电流源模型
实际电源可用一个电流为IS的理想电流源与电阻并 联的电路作为实际电源的电路模型，称为电流源模型。
其中
IS
U0 R0
称为短路电流
实际电源内阻R0越大，越接近于理想电流源。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
3.实际电源模型的等效变换
R0 + US -
等效电压源模型
IS
US R0
US R0IS
2.理想电流源：理想电流源是从实际电流源抽象出来的 理想二端元件，流过它的电流总保持恒定，与其端电压 无关。理想电流源简称电流源。 电流源的两个基本性质
①电流是给定值或给定的时间函数，与电压无关；
②电压是与相连的外电路共同决定的。
IS或iS
+ U或i
－
电流源的图形符号
电流源的伏安关系
i IS
o
u
直流电流源伏安特性
uR（ i 关联u ） R（ 或 i 非关联）
电阻参数R：表示电阻元件特性的参数。 线性非时变电阻：R为常数；简称为线性电阻。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
应当注意，非线性电阻不满足欧姆定律。
单位：SI单位是欧[姆]（Ω）。计量大电阻时，以千欧 （KΩ）、兆欧（MΩ）为单位。
电阻的参数也可以用电导表示，其SI单位是西［门 子］（S）。线性电阻用电导表示时，伏安关系为
②箭头，如图(a) i。
参考方向的意义：若电流的参考方向和实际方向一致， 则电流取正值，反之则取负值。如图（a）、(b)所示。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
二、电压、电位、电动势及其参考方向
1. 电压、电位、电动势
⑴电压
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。
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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 电源有载工作、 1.6 基尔霍夫定律 1.7 电路中电位的概念及计算
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第1章 电路的基本概念与基本定律
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电气设备的额定值 额定值: 额定值 电气设备在正常运行时的规定使用值 1. 额定值反映电气设备的使用安全性； 额定值反映电气设备的使用安全性； 2. 额定值表示电气设备的使用能力。 额定值表示电气设备的使用能力。 注意： 注意：电气设备工作时的实际值不一定都等于其 额定值，要能够加以区别。 额定值，要能够加以区别。 一只220V, 60W的白炽灯 接在 的白炽灯, 例：一只 的白炽灯 接在220V的电源 的电源 试求通过电灯的电流和电灯在220V电压下工作 上，试求通过电灯的电流和电灯在 电压下工作 时的电阻。如果每晚工作3h(小时 小时)， 时的电阻。如果每晚工作 小时 ，问一个月消耗 多少电能? 多少电能 解: 通过电灯的电流为 P 60 I= A = 0.273 A = U 220
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I + U
开关 R
R0 干电池 导线 电珠
手电筒的电路模型
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手电筒的电路模型
I + E R0 干电池 导线 电珠 + U 开关 R
今后分析的都是指电 路模型，简称电路。 路模型，简称电路。在 电路图中， 电路图中，各种电路元 件都用规定的图形符号 表示。 表示。
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1.5.1 电源有载工作
开关闭合,接通 开关闭合 接通 电源与负载。 电源与负载。 1. 电压电流关系 + E –
I
R
E I= R0 + R
U = IR 负载端电压
R0 或 U = E – IRo
UI = EI – I2Ro 2. 功率与功率平衡 P = PE – ∆ P (3) 电源输出的功率由负载决定。 电源输出的功率由负载决定。 负载大小的概念: 负载大小的概念 负载 电源 内阻 负载增加指负载取用的 取用 产生 消耗 功率 功率 功率 电流和功率增加 电压一定 。 电流和功率增加(电压一定 电压一定)。
U、I 参考方向相同时 、 + U – I R U=IR U、I 参考方向相反时 + U – I U = – IR R
ห้องสมุดไป่ตู้
表达式中有两套正负号： 表达式中有两套正负号： (1) 式前的正负号由 、I 参考方向的关系确定； 式前的正负号由U、 参考方向的关系确定； (2) U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向 、 之间的关系。 之间的关系。 通常取 U、I 参考方向相同。 、 参考方向相同。
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3. 电源与负载的判别 (1) 根据 U、I 的实际方向判别 电源： 电源： U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出， 端流出， 、 实际方向相反，即电流从“+”端流出 发出功率） （发出功率） 负载： 负载： U、I 实际方向相同，即电流从“-”端流出。 端流出。 、 实际方向相同，即电流从“ 吸收功率） （吸收功率） (2) 根据 U、I 的参考方向判别 U、I 参考方向相同，P = UI > 0，负载； 、 参考方向相同， ，负载； P = UI < 0，电源。 ，电源。 U、I 参考方向不同，P = UI > 0，电源； 、 参考方向不同， ，电源； P = UI < 0，负载。 ，负载。
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应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。 例: 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻 。 + + I I U U R 6V 2A R 6V –2A – – (a) (b)
U 6 对图(a)有 解: 对图 有, U = IR 所以 : R = = = 3 I 2 对图(b)有, U = – IR 所以 : R = − U = − 6 = 3 对图 有 I −2
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2.电路的组成部分 2.电路的 电路的组成部分 信号源: 信号源 提供信息
信号处理： 信号处理： 放大、调谐、 放大、调谐、检波等
话筒
放 大 器
扬声器
直流电源: 直流电源 提供能源
负载 直流电源
电源或信号源的电压或电流称为激励， 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。 工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
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电池是电源元件， 电池是电源元件，其 是电源元件 参数为电动势 E 和内阻 Ro； 灯泡主要具有消耗电能 灯泡主要具有消耗电能 的性质，是电阻元件， 的性质，是电阻元件，其 参数为电阻R； 参数为电阻 ； 筒体用来连接电池和灯 筒体用来连接电池和灯 其电阻忽略不计， 泡，其电阻忽略不计，认 为是无电阻的理想导体。 为是无电阻的理想导体。 开关用来控制电路的通 开关用来控制电路的通 断。
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′ I = 0.28A I′ = – 0.28A E 3V + + U U´ 2.8V – 2.8V +
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R0
电流I的参考方向 电流 的参考方向 与实际方向相同， 与实际方向相同， I=0.28A,由⊕流向 , 由 反之亦然。 反之亦然。
1.4 欧姆定律
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2. 电路基本物理量的参考方向
I
(1) 参考方向 + 在分析与计算电路时， 在分析与计算电路时，对 E 3V 电量任意假定的方向。 电量任意假定的方向。 (2) 参考方向的表示方法 电流： 电流： 箭 标 a I R b
R0
+ U _
电压： 电压： 正负极性 + a
U– b
Iab 双下标 Uab 双下标 注意： 注意： 在参考方向选定后,电流 或电压)值才有正负之分 电流(或电压 值才有正负之分。 在参考方向选定后 电流 或电压 值才有正负之分。
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(3) 实际方向与参考方向的关系 实际方向与参考方向的关系 实际方向与参考方向一致 电流(或电压 值为正值 一致， 或电压)值为正值； 实际方向与参考方向一致，电流 或电压 值为正值； 实际方向与参考方向相反 电流(或电压 值为负值 相反， 或电压)值为负值。 实际方向与参考方向相反，电流 或电压 值为负值。 电路如图所示。 例: 电路如图所示。 电动势为 电动势为E =3V 指向正极⊕ 方向由负极 指向正极⊕； 电压U的参考方向与实际 电压U的参考方向与实际 方向相同, 方向相同 U = 2.8V, 方向由 ⊕指向 ； 电压U 电压 ´的参考方向与实际 方向相反, 方向相反 U´= –2.8V; 即: U = – U´
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1. 2 电路模型
为了便于用数学方法分析电路, 为了便于用数学方法分析电路 一般要将实际电 路模型化， 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， 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。 路相对应的电路模型。 理想电路元件主要有 电阻元件、电感元件、 电阻元件、电感元件、电 E + 容元件和电源元件等。 容元件和电源元件等。 例：手电筒 手电筒由电池、 手电筒由电池、灯 开关和筒体组成。 泡、开关和筒体组成。
(2)实现信号的传递与处理 (2)实现信号的传递与处理 话筒 扬声器
放 大 器
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2. 电路的组成部分 电路的组成部分 电源: 电源 提供 电能的装置
升压 变压器 输电线
负载: 负载 取用 电能的装置
电灯 电动机 电炉 ...
发电机
降压 变压器
中间环节：传递、 中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
U/V
线性电阻的伏安特性
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1.5 电源有载工作、开路与短路 电源有载工作、
1.5.1 电源有载工作
+ 开关闭合, 开关闭合 接通电源与负载 E – 1. 电压电流关系 R0
I
R
E I= R0 + R
(1) 电流的大小由负载决定。 电流的大小由负载决定。
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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 电动势E 电动势 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) (电位降低的方向) 低电位 → 高电位 电位升高的方向) (电位升高的方向) 单 位 kA 、A、mA、 A、mA、 µA kV 、V、mV、 、 、 µV kV 、V、mV、 、 、 µV
电压与电流参 考方向相反
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电流的参考方向 与实际方向相反
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线性电阻的概念： 线性电阻的概念： 遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻， 遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段 电路电压与电流的比值为常数。 电路电压与电流的比值为常数。 U 即： R = = 常数 I 电路端电压与电流的关系称为伏安特性。 电路端电压与电流的关系称为伏安特性。 I/A 线性电阻的伏安特性 是一条过原点的直线。 是一条过原点的直线。 o
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 电源有载工作、 1.6 基尔霍夫定律 1.7 电路中电位的概念及计算
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第1章 电路的基本概念与基本定律
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电气设备的额定值 额定值: 额定值 电气设备在正常运行时的规定使用值 1. 额定值反映电气设备的使用安全性； 额定值反映电气设备的使用安全性； 2. 额定值表示电气设备的使用能力。 额定值表示电气设备的使用能力。 注意： 注意：电气设备工作时的实际值不一定都等于其 额定值，要能够加以区别。 额定值，要能够加以区别。 一只220V, 60W的白炽灯 接在 的白炽灯, 例：一只 的白炽灯 接在220V的电源 的电源 试求通过电灯的电流和电灯在220V电压下工作 上，试求通过电灯的电流和电灯在 电压下工作 时的电阻。如果每晚工作3h(小时 小时)， 时的电阻。如果每晚工作 小时 ，问一个月消耗 多少电能? 多少电能 解: 通过电灯的电流为 P 60 I= A = 0.273 A = U 220
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I + U
开关 R
R0 干电池 导线 电珠
手电筒的电路模型
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手电筒的电路模型
I + E R0 干电池 导线 电珠 + U 开关 R
今后分析的都是指电 路模型，简称电路。 路模型，简称电路。在 电路图中， 电路图中，各种电路元 件都用规定的图形符号 表示。 表示。
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1.5.1 电源有载工作
开关闭合,接通 开关闭合 接通 电源与负载。 电源与负载。 1. 电压电流关系 + E –
I
R
E I= R0 + R
U = IR 负载端电压
R0 或 U = E – IRo
UI = EI – I2Ro 2. 功率与功率平衡 P = PE – ∆ P (3) 电源输出的功率由负载决定。 电源输出的功率由负载决定。 负载大小的概念: 负载大小的概念 负载 电源 内阻 负载增加指负载取用的 取用 产生 消耗 功率 功率 功率 电流和功率增加 电压一定 。 电流和功率增加(电压一定 电压一定)。
U、I 参考方向相同时 、 + U – I R U=IR U、I 参考方向相反时 + U – I U = – IR R
ห้องสมุดไป่ตู้
表达式中有两套正负号： 表达式中有两套正负号： (1) 式前的正负号由 、I 参考方向的关系确定； 式前的正负号由U、 参考方向的关系确定； (2) U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向 、 之间的关系。 之间的关系。 通常取 U、I 参考方向相同。 、 参考方向相同。
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3. 电源与负载的判别 (1) 根据 U、I 的实际方向判别 电源： 电源： U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出， 端流出， 、 实际方向相反，即电流从“+”端流出 发出功率） （发出功率） 负载： 负载： U、I 实际方向相同，即电流从“-”端流出。 端流出。 、 实际方向相同，即电流从“ 吸收功率） （吸收功率） (2) 根据 U、I 的参考方向判别 U、I 参考方向相同，P = UI > 0，负载； 、 参考方向相同， ，负载； P = UI < 0，电源。 ，电源。 U、I 参考方向不同，P = UI > 0，电源； 、 参考方向不同， ，电源； P = UI < 0，负载。 ，负载。
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应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。 例: 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻 。 + + I I U U R 6V 2A R 6V –2A – – (a) (b)
U 6 对图(a)有 解: 对图 有, U = IR 所以 : R = = = 3 I 2 对图(b)有, U = – IR 所以 : R = − U = − 6 = 3 对图 有 I −2
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2.电路的组成部分 2.电路的 电路的组成部分 信号源: 信号源 提供信息
信号处理： 信号处理： 放大、调谐、 放大、调谐、检波等
话筒
放 大 器
扬声器
直流电源: 直流电源 提供能源
负载 直流电源
电源或信号源的电压或电流称为激励， 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。 工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
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电池是电源元件， 电池是电源元件，其 是电源元件 参数为电动势 E 和内阻 Ro； 灯泡主要具有消耗电能 灯泡主要具有消耗电能 的性质，是电阻元件， 的性质，是电阻元件，其 参数为电阻R； 参数为电阻 ； 筒体用来连接电池和灯 筒体用来连接电池和灯 其电阻忽略不计， 泡，其电阻忽略不计，认 为是无电阻的理想导体。 为是无电阻的理想导体。 开关用来控制电路的通 开关用来控制电路的通 断。
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′ I = 0.28A I′ = – 0.28A E 3V + + U U´ 2.8V – 2.8V +
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R0
电流I的参考方向 电流 的参考方向 与实际方向相同， 与实际方向相同， I=0.28A,由⊕流向 , 由 反之亦然。 反之亦然。
1.4 欧姆定律
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2. 电路基本物理量的参考方向
I
(1) 参考方向 + 在分析与计算电路时， 在分析与计算电路时，对 E 3V 电量任意假定的方向。 电量任意假定的方向。 (2) 参考方向的表示方法 电流： 电流： 箭 标 a I R b
R0
+ U _
电压： 电压： 正负极性 + a
U– b
Iab 双下标 Uab 双下标 注意： 注意： 在参考方向选定后,电流 或电压)值才有正负之分 电流(或电压 值才有正负之分。 在参考方向选定后 电流 或电压 值才有正负之分。
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(3) 实际方向与参考方向的关系 实际方向与参考方向的关系 实际方向与参考方向一致 电流(或电压 值为正值 一致， 或电压)值为正值； 实际方向与参考方向一致，电流 或电压 值为正值； 实际方向与参考方向相反 电流(或电压 值为负值 相反， 或电压)值为负值。 实际方向与参考方向相反，电流 或电压 值为负值。 电路如图所示。 例: 电路如图所示。 电动势为 电动势为E =3V 指向正极⊕ 方向由负极 指向正极⊕； 电压U的参考方向与实际 电压U的参考方向与实际 方向相同, 方向相同 U = 2.8V, 方向由 ⊕指向 ； 电压U 电压 ´的参考方向与实际 方向相反, 方向相反 U´= –2.8V; 即: U = – U´
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1. 2 电路模型
为了便于用数学方法分析电路, 为了便于用数学方法分析电路 一般要将实际电 路模型化， 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， 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。 路相对应的电路模型。 理想电路元件主要有 电阻元件、电感元件、 电阻元件、电感元件、电 E + 容元件和电源元件等。 容元件和电源元件等。 例：手电筒 手电筒由电池、 手电筒由电池、灯 开关和筒体组成。 泡、开关和筒体组成。
(2)实现信号的传递与处理 (2)实现信号的传递与处理 话筒 扬声器
放 大 器
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2. 电路的组成部分 电路的组成部分 电源: 电源 提供 电能的装置
升压 变压器 输电线
负载: 负载 取用 电能的装置
电灯 电动机 电炉 ...
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降压 变压器
中间环节：传递、 中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
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线性电阻的伏安特性
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1.5 电源有载工作、开路与短路 电源有载工作、
1.5.1 电源有载工作
+ 开关闭合, 开关闭合 接通电源与负载 E – 1. 电压电流关系 R0
I
R
E I= R0 + R
(1) 电流的大小由负载决定。 电流的大小由负载决定。
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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 电动势E 电动势 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) (电位降低的方向) 低电位 → 高电位 电位升高的方向) (电位升高的方向) 单 位 kA 、A、mA、 A、mA、 µA kV 、V、mV、 、 、 µV kV 、V、mV、 、 、 µV
电压与电流参 考方向相反
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电流的参考方向 与实际方向相反
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线性电阻的概念： 线性电阻的概念： 遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻， 遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段 电路电压与电流的比值为常数。 电路电压与电流的比值为常数。 U 即： R = = 常数 I 电路端电压与电流的关系称为伏安特性。 电路端电压与电流的关系称为伏安特性。 I/A 线性电阻的伏安特性 是一条过原点的直线。 是一条过原点的直线。 o