电工基础-第1章 电路的基本概念(修改)

＋ a I 1 3 4 b I 2 5 c I 3 a V 1 1 － b c
1
2
2 ＋
3 ＋ A 1 － 4
V 2 － A 3
5
d
d
＋
－
( a )
( b )
图1.8
例1.2图
解 (1)验证I1、I2数值的电流表应按图1.8(b)所示串入所测 支路，其极性已标注在图上。 (2)Uab=φa—φb=10—8=2V
1 2
a
I3
c
d
图1.4例1.1图
1.2.2
1. 电压的定义及单位 电路中a、b两点的电压就是将单位正电荷由a点 移动到b点时电场力所作的功。
d u dq
(1-3)
在 SI 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 电路中某点的电位表示该点对参考点的电 压。电位用 表示。两点之间的电压就是这两 点的电位之差。在电路中，规定电位真正降低 的方向为电压的实际方向，故电压又称电位差 或电压降。 如果电压的大小和方向都不随时间变化， 则称为恒定电压，引入电位概念后，两点的电 压可以表示为：
＋ ＋
－ ＋
电 压 的 实 际 极 性
U ＞ 0
U ＜ 0
图1.5电压的参考极性
3.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 。 如图 1.6 所示，若 Uab=10V ， Ubc=-3V ， 测量这两个电 压时应按图示极性接入电压表。电压表两旁标注的“+”、 “-”号分别表示电压表的正极性端和负极性端。
V1 a ＋ ＋ US1 － c R1 － b － US2 ＋ R2 V2 ＋ －
图1.6直流电压测试电路
4 关联参考方向 在电路分析中，电流的参考方向和电压的参考极性 都可以各自独立地任意设定。但为了方便，通常采用关 联参考方向，即：电流从标电压“+”极性的一端流入， 并从标电压“ —” 极性的另一端流出，如图 1.7 所示。这 样，在电路图上只要标出电压的参考极性，就确定了电 流的参考方向，反之亦然。如图1.7(a)只须用图1.7(b)、 (c)中的一种表示即可。
R 2 I ＝ － 1A 2 R 3 U S － ＋ I ＝ 2A 1 R 1 － A 2 ＋
＋
A 1
－
图1.3直流电流测试电路图
例1.1 图 例1.1 在图1.4中， 各电流的参 考方向已设定。 已知 I1=10A, I2=—2A, I3=8A。 试确定I1、 I2、 I3的实际方向。 解 I1>0, 故I1的实际方向与参考方向相同， I1由a点流向b点。 I2<0, 故 I2 的实际方向与参考方向相反， I2由b点流向c点。 I3>0, 故 I3 的实际方向与参考方向相同， I3由b点流向d点。 I I b
4. 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1.1一个最简单的电路图
1.2 电流、电压及其参考方向
1.2.1 电流及其参考方向 1. 电流的表达式及单位 电荷的定向移动形成电流，且规定正电荷移动的方向 为电流的方向。其大小用电流强度来度量。
第1章 电路的基本概念和定律
• • • • • • • • 1.1 1.2电流、 电压及其参考方向 1.3 1.4电 阻元件 1.5电压源和电流源 1.6 1.7
1.1 电路和电路模型
1. 电路的定义及功能 电路是由电路元 ( 器) 件按一定要求连接而成，为电 流的流通提供路径的集合体。 电路的基本功能是实现电能的传输和分配或者电信 号的产生、 传输、 处理加工及利用。
dq i dt q I t
（1—1） （1—2）
直流：
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。
2.电流的参考方向 参考方向可以任意设定， 在电路中用箭头表示， 并且规定，如果电流的实际方向与参考方向一致， 电 流为正值；反之，电流为负值， 如图1.2所。
2. 对实际电路元件理想化的意义 为了分析电路方便起见， 必须在一定条件下对实 际电路元(器)件加以近似化， 忽略其次要性质， 用一 些以表示实际电路元(器)件主要物理性质的模型来代替 实际电路元(器)件。 构成模型的元(器)件称为理想电路 元件。 3. 三种理想电路元件 常用的三种最基本的理想元件是：电阻元件 、电 容元件、电感元件 ；另外还有电压源和电流源两种理 想电源元件。
U
ab a b
在电路中，用“+”，“-”号标出电压的参考极性；或 用带双下标的字母表示，如uab表示这两点间的电压， 且表明a为电压参考方向的正极，b为负极。 当设定了参考方向后，若计算结果uab为正值，说明 a点电位实际比b点电位高；否则相反。
电 压 的 参 考 极 性 ＋ － U － － U
参 考 方 向 元 件 实 际 方 向 I ＞ 0 实 际 方 向 参 考 方 向 元 件 I ＜ 0
图1.2电流的参考方向
也可以用双下标来表示电流的参考方向，如Iab;当参考方 向改变时有Iab＝-Iቤተ መጻሕፍቲ ባይዱa。 不设定参考方向而谈电流的正负是没有意义的。
3. 直流电流的测量 在直流电路中， 测量电流时， 应根据电 流的实际方向将电流表串入待测支路中， 如图 1.3 所示， 电流表两旁标注的“ +”“—” 号为电流 表的极性。
I ＋ U － ＋ U － I
( a )
( b )
图1.7 关联参考方向
( c )
3V。
例1.2 在图1.8中，各方框泛指元件。已知 I1=3A,I2=2A, I3= -1A,φa=10V ， φb=8V ， φd=—
(1)欲验证I1、I3数值是否正确，问电流表在图中 应如何连接? 并标明电流表极性。 (2)求Uab和Ubd，若要测量这两个电压，问电压表 如何连接? 并标明电压表极性。
Ubd=φb—φd=8—(—3)=11V
或 而 故 Ubd=φb—φd=φb—φa+φa—φd=Uba+Uad Uba=φb—φa=8—10=—2V 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，由此可得两条重要结论：