电工电子技术 第1章
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《电工电子技术》(曹建林) PPT课件：1.1 电路概述
电流的参考方向和实际方向
导体中的电子和电流
a
电流是指单位时间内通过导体横截面的 电荷量。
实际方向
实际方向
b
a
b
参考方向 (a)I>0
参考方向 (a)I>0
电流的参考方向
1.1电路概述
电路及其组成
电路的主要物理量
电路的3种工作状态
2 电压
（1）电压
电源电压与电动势
电场力做功产生电流 用物理量电压来衡量电场力做功的能 力，其定义为：单位正电荷q从a点移动到 b点电场力所做的功Wab，记为
电场力所做的功为
单位时间内电场力所做的功定义为功率，即
电源电压与电动势
1.1电路概述
电路及其组成
电路的主要物理量
1 通路
将图中的开关S 闭合，电路中就有电流和能 量的传输与转换。电源处于有载工作状态，电路 形成通路。
电路电流
负载电压
负载消耗功率
电路的3种工作状态
电路的通路状态
1.1电路概述
电路及其组成
（2）电位
把单位正电荷在电路中某点所具有
的能量称为该点的电位，用V 表示。 如a点的电位Va，b点的电位为Vb ，电 路中两点之间的电压就是这两点电位之
差，即
电压的参考方向与关联参考方向
+ 实际方向 -
- 实际方向 +
a
ba
b
+U -
+U -
参考方向
参考方向
(a) U > 0
I
(a) U < 0
a
b
+U -
(c)关联参考方向
1.1电路概述
电路及其组成
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
电工电子技术(少学时) 第一章直流电路 林平勇 高嵩
电路 ——由实际元器件构成的电流的通路。
电源：电路中提供电能的装置。如发电机、蓄电 池等。
电路组成 负载：在电路中接收电能的设备。如电动机、电
灯等。
中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、控 制和保护部件，如连接导线、开关设 备、测量设备以及各种继电保护设备 等。
电路的功能：完成能量传输、转换；信号处理、传递等。如： 电力系统、广播电视等。
q-u 特性
q
C Ou
电容的单位换算：
1F 106 μF 1μF 106 pF
4.线性电容电压电流关系如图示
iC
u、i 取关联参考方向时，将q=Cu代入
i dq dt
得 i C du dt
u
表示：电容电流正比于电压对时间的变化率。该式还可表为：
u(t) 1
t
idt 1 [ 0 idt
教学重点和难点 重点：电流、电压的参考方向及关联参考方向和电功率
的计算。 难点：电功率的计算及对电路发出和吸收功率的判断。
1-1实际电路和电路模型
一、实际电路 实际电路元件：实际中电气元件的物理实体。如：电灯等。 实际电路：由实际电路元件按一定方式连接起来的物理实体。
如：日光灯等。
电路的组成与功能
2.分类：
电容元件
线性电容
时变 时不变
非线性电容
时变 时不变
与电阻元件类似
3.线性电容元件（线性时不变）
定义：元件上电荷正比于电压，该元件称为线性电容。
可表为
q=Cu
C q
其中： q：正极板上的电荷。C
+u _
u：电容电压（参考方向如图示）。V
C：电容系数，简称电容（线性电容为常数）。F
电源：电路中提供电能的装置。如发电机、蓄电 池等。
电路组成 负载：在电路中接收电能的设备。如电动机、电
灯等。
中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、控 制和保护部件，如连接导线、开关设 备、测量设备以及各种继电保护设备 等。
电路的功能：完成能量传输、转换；信号处理、传递等。如： 电力系统、广播电视等。
q-u 特性
q
C Ou
电容的单位换算：
1F 106 μF 1μF 106 pF
4.线性电容电压电流关系如图示
iC
u、i 取关联参考方向时，将q=Cu代入
i dq dt
得 i C du dt
u
表示：电容电流正比于电压对时间的变化率。该式还可表为：
u(t) 1
t
idt 1 [ 0 idt
教学重点和难点 重点：电流、电压的参考方向及关联参考方向和电功率
的计算。 难点：电功率的计算及对电路发出和吸收功率的判断。
1-1实际电路和电路模型
一、实际电路 实际电路元件：实际中电气元件的物理实体。如：电灯等。 实际电路：由实际电路元件按一定方式连接起来的物理实体。
如：日光灯等。
电路的组成与功能
2.分类：
电容元件
线性电容
时变 时不变
非线性电容
时变 时不变
与电阻元件类似
3.线性电容元件（线性时不变）
定义：元件上电荷正比于电压，该元件称为线性电容。
可表为
q=Cu
C q
其中： q：正极板上的电荷。C
+u _
u：电容电压（参考方向如图示）。V
C：电容系数，简称电容（线性电容为常数）。F
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
电工电子技术实训教程 第1章 安全用电
2．判断触电程度轻重
触电者一经脱离电源，应立即进行检查。如果 触电者神志清醒，应让其充分休息，尽量少予移 动；若已经失去知觉，就应马上用看、听、试的 方法判定伤员呼吸心跳情况。 (1)看：看伤员的胸部、腹部有无起伏动作； (2)听：用耳贴近伤员的口鼻处，听有无呼气声音； (3)试：试测口鼻有无呼气的气流，再用两手指轻 试喉结旁处的颈动脉有无波动。若触电者为昏迷不 醒，但还有呼吸和脉搏，最好马上送往就近医院； 若呼吸脉搏均已停止，应立刻采用心肺复苏法。
3．心肺复苏法
（1）人工呼吸方法 一手捏住患者鼻翼两侧，另一手食指与中指抬起 患者下颌，深吸一口气，用口对准患者的口吹入， 吹气停止后放松鼻孔，让病人从鼻孔呼气。依此反 复进行。成人患者每分钟14 —16 次，儿童每分钟 20次。最初六七次吹气可快一些，以后转为正常速 度。同时要注意观察患者的胸部，操作正确应能看 到胸部有起伏，并感到有气流逸出。
1.1 电流对人体的伤害及触电方式 1.2 触电的原因和预防措施 1.3 触电急救常识
1.1 电流对人体的伤害及触电方式
1.1.1 电流对人体的伤害
当人体触及带电体时，就会有电流通过人体，对人体 造成伤害。电流对人体的伤害分为电击和电伤两种。 电击: 电流通过人体，影响呼吸系统、心脏和神经 系统，造成人体内部组织的破坏乃至死亡。 电伤:由电流的热效应、化学效应或机械效应对 人体造成的伤害。
1.3 触电急救
1.3.1 触电急救的原则
“迅速、就地、准确和坚持”
准确”就是抢救的方法和施行的动作姿势要合 “迅速”就是要争分夺秒，千方百计使触电者 ““ 坚持”就是抢救必须坚持到底。有时 “就地”是指在安全地方就地抢救触电者，早争取 适得当。 脱离电源，并将受害者放到安全地方。 抢救需长达几小时，直到医务人员判定 一分钟就有可能救活触电者。实验研究和统计表明， 1.3.2 触电急救的操作 触电者已经死亡，无法抢救时，才能停 如果从触电后 1分钟开始救治，则90%可以救活；如 1．迅速切断电源 止抢救。 6分钟开始抢救，则仅有10%的救活机会； 果从触电后 而从触电后12分钟开始抢救，则救活的可能性极小。 （1）救护人不可直接用手或其他潮湿的 物件作为救护工具，必须使用适当的绝缘 注 工具。 意： （2）要防止触电者脱离电源后可能的摔 伤。
电工与电子技术 第一章
10V
10
I1 = -1A
《电工学》—电工技术
(1.4 )电流方向的表示方法
用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。 (图中标出箭头）
i
参考方向
用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A
指向B。 (图中标出A、B）
A
i AB 参考方向
B
《电工学》—电工技术
(2) 电压
电位的概念 –单位正电荷在电场中某点所具有的电位能称为该 点的电位。它表示外力将单位正电荷从参考点（0 电位）移动到的该点所作的功
即：R U 常数 I
电路端电压与电流的关系称为伏安特性。
线性电阻的伏安特性
I/A
是一条过原点的直线。
o
U/V
线性电阻的伏安特性
《电工学》—电工技术
电阻的开路与短路 i R
+
u
u
对于一电阻R
（1）当 R = 0 ，视其为短路。
0
i
i为有限值时，u = 0。
短路伏安特性曲线
u
（2）当 R = ，视其为开路。
-+ + -
1
2
4
3
5
U1 30V, U2 20V, U3 60V, U4 30V, U5 80V I1 3A, I2 1A, I3 2A, I4 3A, I5 1A
确定各元件的功率，指出哪些是电源、哪些是负载？
《电工学》—电工技术
U1 30V, U2 20V, U3 60V, U4 30V, U5 80V
+
U
+
U
I
关联参考方向
I
非关联参考方向
电工电子技术第一章习题答案
10A
4Ω
5Ω
此时有： I3 =10A*4Ω /（2Ω +4Ω +5Ω ）=40/11A
（4）保留 4V 理想电压源，其余部分按理想电压源短路，理想电流源开路处置，由此 可得下图： I4 2Ω + 4V 5Ω 4Ω
由于上图不能形成电流，故 I4 =0. 综合以上，利用叠加定理： IX =I1 +I2 +I3 +I4 =20/11A-45/11A+40/11A+0=15/11A=1.364A 1-16.试求如图电路中的电流 I。 3Ω 1A 4Ω 20Ω 16V + 8Ω 解：利用戴维南定理 （1） 首先求等效电阻 R0 ，将理想电压源视为短路，理想电流源视为开路，如下图： R0 3Ω U1 3Ω
2Ω I1 4Ω + 20V 5Ω
此时通过整个电路的电流 I1 可得 I1 =20V/（2+4+5） Ω =20/11A （2）保留 5A 理想电流源，此电流方向与正方向相反，其余部分按理想电压源短路，理 想电流源开路处置，得下图： I2 2Ω
4Ω
5A
5Ω
此时可得： I2 =（-5）A*9Ω /（2 Ω +4Ω +5Ω ）=-45/11A （3）保留 10A 理想电流源，电流方向与正方向一致，其余部分按理想电压源短路，理想电 流源开路处置，得下图： I3 2Ω
此时通过整个电路的电流i1可得i120v2452011a2保留5a理想电流源此电流方向与正方向相反其余部分按理想电压源短路理想电流源开路处置得下图
电工电子技术第一章习题答案
1-1.电路如题所示，求图中的 u,i 或 R。
解：(a)电压与电流同向，则 R=
电工与电子技术第一章课后习题参考答案
习题11-1 在题图1-1中，已知2I A =-,5R =Ω。
求各图中的电压U 。
U+U+U+U (a)(b)(c)(d)解：（a ）U 、I 关联，(2)510U IR V ==-⨯=- （b ）U 、I 非关联，(2)510U IR V =-=--⨯= （c ）U 、I 非关联，(2)510U IR V =-=--⨯= （d ）U 、I 关联，(2)510U IR V ==-⨯=-1-2 在题图1-2中，已知2I A =-，15U V =。
计算各图元件中的功率，并说明它们是电源还是负载。
(a)(b)(c)(d)解：（a ）U 、I 关联，(2)1530P UI W ==-⨯=-,0P <,元件A 是电源性。
（b ）U 、I 非关联，(2)1530P UI W =-=--⨯=,0P >,元件B 是负载性。
（c ）U 、I 非关联，(2)1530P UI W =-=--⨯=,0P >,元件C 是负载性。
（d ）U 、I 关联，(2)1530P UI W ==-⨯=-,0P <,元件D 是电源性。
1-3某电路中需要接入一个限流电阻，已知接入的电阻两端电压10R U V =，流过电阻的电流20R I mA =。
试选择这个电阻的参数。
解：3105002010U R I -===Ω⨯ 31020100.2R P UI W -==⨯⨯=规格化以后，0.5R P W =1-4一只15V 、5W 的白炽灯接在36V 的电源上，试选择需要串联的电阻。
解：51153P I A U === 361521R U V =-=216313R U R I===Ω 12173R R P U I W ==⨯=1-5 在题图1-5中，已知112U V =,14S U V =,26S U V =,1232R R R ===Ω.试求2U 。
2解：1211()S I R R U U ++=111212424S U U I A R R --===+221222462S S U IR U U V =+-=⨯+-=1-6在题图1-6中，已知电位器6W R K =Ω。
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1.1 电路与电路模型 3. 关联参考方向 在分析电路时，既要为电流选定参考方向，又要为电 压选定参考极性，彼此可以独立无关地任意选定。但为了分析 方便，常常采用关联的参考方向：电流的参考方向与电压降的 参考方向一致，如图(a)所示。在关联参考方向下，电路图上 只需标出电流的参考方向或电压的参考极性，如图 (b)、(c) 所示。
1.1 电路与电路模型 1.1.2 电路模型
电路分析中常见的三种最基本的理想电路元件模型 符号如图1.1-3所示。
图1.1-3 三种基本理想电路元件模型符号
1.1 电路与电路模型 任何实际电路都能用理想元件模型通过适当连接组 合构成实际电路模型。例如，图1.1-2所示的手电筒电路可 用图1.1-4所示的电路作为它的电路模型。
习惯上规定电压方向为由高电位指向低电位，即电位 降低的方向为电压的真实方向。
1.1 电路与电路模型 如果正电荷由a点移到b点获得能量，即能量增加， 则a点为低电位(负极)，b点为高电位(正极)，如图1.1-7(a) 所示；反之a点为高电位(正极)，b点为低电位(负极)，如 图1.1-7(b)所示。
电工电子技术 西安电子科技大学出版社
第1章 电路的基本概念与基本定律
1.1 电路与电路模型 1.2 电路基本元件 1.3 电压源和电流源 1.4 基尔霍夫定律
1.1.1 电路
1.1 电路与电路模型
为实现特定功能将相应电器设备按一定方式连接而 成的电流通路。 电源、负载和中间环节是电路的基本组成部分。
（a）
（b）
（c）
解：（1）a为参考点图时1，.1如-1图0 1.1例-110.(1b-)2所电示路，则有
图
Ua 0 Ub iR (210) 20V Uc i(R R) [2 (10 10)] 40V Ubc Ub Uc 20V
1.1.4 电功率
1.1 电路与电路模型
功率是衡量能量变化率的物理量。单位时间内电路消耗 的能量称为电路的电功率，用p或P表示，即
S
R0
+
U0
E
-
U1
R
电源
中间环节
负载
图1.1-1 最简单的电
1.1 电路与电路模型 日常生活中常见的手电筒电路就是一个简单的电路， 如图1.1-2所示。
图1.1-2 常见手电筒电路
1.1 电路与电路模型
按照功能电路可分为： (1)电力电路：主要完成电能的传输和转换。 (2)信号电路：主要完成电信号的传递和处理。
图1.1-4 手电筒实际电路要能用集总参数电路来近似表述，需 要满足的条件为；实际电路的尺寸d要远远小于电路工作时 的电磁波的波长l，即
其中
d
c
f
(1.1-1)
(1.1-2)
1.1 电路与电路模型 1.1.3 电流、电压及其参考方向
1. 电流及其参考方向
图1.1-7 电压极性说明图
1.1 电路与电路模型
电压大小和方向都不随时间变化，则称为恒定电压 或直流电压，用U表示。
电压大小和方向都随时间变化，则称为时变电压， 周期性变化的称交流电压，用u表示。
1.1 电路与电路模型
电压的参考方向可以任意选定，在电路图中用“+”、
“-” 符号表示（如图1.1-7所示）；或用带下标的电压符号
电压u的单位为伏特(V)，d其w他的常用电压单位有千伏(kV)、
毫伏(mV)以及微伏(μuaVb )。dq
(1.1-6)
1.1 电路与电路模型
电路中两点之间的电压也可以用两点之间的电位差 来表示。
ua、ub分别表示两点的u电ab位 ，ua即 au、b b两点与参(1考.1点-7)（零电位 点）间的电压。
所以元件B的电压与电流方向关联。
1.1 电路与电路模型
【例1.1-2】电路如图1.1-10(a)所示，其中，R=10Ω，i=2A。 分别求： （1）当a点为参考点时，Ua、Ub、Uc的值和Ubc； （2）当d点为参考点时，Ua、Ub、Uc的值和Ubc；
ai R b R c R d ai R b R c R d ai R b R c R d
电路中正电荷有规则移动形成电流。电流的大小用
电流强度来衡量，即单位时间内通过导体横截面的电荷量，
用符号
表示。
i(t) dq dt
i(t)
(1.1-3)
1.1 电路与电路模型 电荷的单位为库伦(C)，时间的单位为秒(s)，电流 的基本单位为安培，用符号A表示。
其他常用电流单位还有千安(kA)、毫安(mA)、微 安(μA)和纳安(nA)。
图1.1-8 电压、电流关联的参考方向
1.1 电路与电路模型
【例1.1-1】在图1.1-9电路中，判断电压u和电流i是否关联？
i
+
A
u
B
-
解：对于元件A：电流从电压的“-”极流入，“+”极流出，
所以元件A的电压与图电1.流1-方9 向例非1关.1联-1。 电路图
对于元件B：电流从电压的“+”极流入，“-”极流出，
表示，如电压uab表示电压u的参考方向为由a点指向b点，即a
点为“+”，b点为“-”，并且有
。
uab uba
1.1 电路与电路模型
注意： （1）求解电路时，必须设定电流、电压的参考方向； （2）电路图中所标注的均为参考方向，不是真实方向；
（3）参考方向可任意选定，但计算过程中一经选定就不应 改变。
功率的单位是瓦p(特t)(W)d，w常用u的dq功率u单i 位还有兆(瓦1.(1M-W8))、千瓦 (kW) 、毫瓦(mW) 、微d瓦t (μWd)。t
1.1 电路与电路模型 在分析时，为列写表达式，须预先假定电流的参考方 向。习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的真实方向。 图1.1-5为电流参考方向的两种表示方法。
ai
A
b
(a) 箭头表示
iba
a
B
b
(b) 双下标表示
图1.1-5 电流及其参考方向
1.1 电路与电路模型 如果电流的大小和方向不随时间变化，即
则这种电流称为恒定dq电流dt，=常简称数直流，常用大(1写.1字-4母) I来表示：
IQ t
(1.1-5)
1.1 电路与电路模型 如果电流大小和方向都随时间变化，则称为时变电流， 变化为周期性的称为交变电流，简称交流。如图1.1-6所示。
图1.1-6 直流电流与交流电流波形示意 图
1.1 电路与电路模型 2. 电压及其参考方向 电压的定义：单位正电荷(dq)由a点移动到b点电场 力做的功(dw)称为a、b两点的电压，用符号 U 、u表示， 则