第一讲2 电路的状态、参考方向、理想电路元件
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电路分析基础第一章 电路模型和电路定律
+
–
+
–
+
实际方向
实际方向
+
U >0
U<0
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电压参考方向的两种表示方式
(1) 用正负极性表示
+
(2) 用双下标表示
U
A
UAB
B
UAB =UA- UB= -UBA
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3. 关联参考方向 元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为关联 采用相同的参考方向称之为 参考方向,即电流从电压的“+”极流入,从“-” 极流出该元件。反之，称为非关联参考方向。 极流出该元件
P6吸 = U 6 I 3 = (−3) × (−1) = 3W
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注
对一完整的电路，发出的功率＝吸收的功率
3. 电能（W ,w）
在电压、电流一致参考方向下，在t0到t的时间内 该部分电路吸收的能量为
w(t0 , t ) = ∫ p (τ ) dτ = ∫ u (τ )i (τ ) dτ
t0 t0
电源 Sourse
灯 Lamp
RS US 电路模型
R
Circuit Models 干电池 Battery
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电路理论中研究的是 理想电路元件构成的电路（模型）。
电路模型，不仅能够反映实际电路及 其器件的基本物理规律，而且能够对 其进行数学描述。这就是电路理论把 电路模型作为分析研究对象的实质所 在。
干电池 Battery 电路理论中，“电路”与“网络”这两个术语可通用。“网络” 的含义较为广泛，可引申至非电情况。
例：手电筒电路
开关 灯泡
10BASE-T wall plate
电工技术及应用1.1 电路的组成和电路状态
U
–
U
+
R
+
关联参考方向
非关联参考方向
例1 电压、电流的参考方向如图所示。已知：I1= 2A， I2= –3 A，U1= 8 V，U2= –10 V，试判断电压、电流的实际 方向。
I1
a
I2
a
U1
+
b
b
解: I1 0，所以I1由a 流向b，大小为2 A。 I2 0，所以I2由a 流向b，大小为3 A。 U1 0，所以U1的实际由b指向a，大小为8 V。 U2 0，所以U2的实际方向由b指向a，大小为10 V。
b
四、电路的工作状态
1．有载工作（通路状态）
电路各部分连接成闭合回路，有
电流通过。这时电路中流过的电流称
为负载电流。 当电气设备的电流等于额定电流时，称为满载工作状态； 当电气设备的电流小于额定电流时，称为轻载工作状态；
当电气设备的电流大于额定电流时，称为过载工作状态。
2．开路状态（断路状态） 在如图所示的电路中，当S断开 时，电路处于开路(断路) 状态，电路 中无电流通过。 3．短路状态 电源未经负载而直接由导线接通成闭合回路，如图所 示。由于电源内阻 R0 很小，短路电流很大，此时电源所产 生的电能全被内阻R0所消耗。
b
用字母顺序表示
参考方向
实际方向
U<0
注意： 1. i、u、e 的参考方向可任意假定。但一经选定，分析 过程中不应改变。
2. 电路中标出的方向一律指参考方向。 3. 同一元件的 u、 i 同方向，称为关联参考方向。 如 不一致，称非关联参考方向。 + U – I – R U I + R – I R I
电工电子技术基础第1单元 电路基本概念及基本定律(自学版)
50
(2) 功率平衡关系
电压源“吸收”电功率： PUS＝US I＝( 3 3 ) W = 9 W
电流源发出电功率： PIS＝U IS＝( 6 3 ) W = 18 W
I US
R
+
IS
U
−
电阻 R 消耗的电功率： PR＝RI 2 ＝( 1 32 ) W = 9 W
功率平衡关系：
PIS ＝ PUS＋ PR
1820 年，法国物理学家安培（1775－1836）确定了通有电流的线 圈的作用与磁铁相似。同年，丹麦物理学家奥斯特(1777-1851)发现了电 流对磁针有力的作用，他们共同揭开了电学理论新的一页。
安培
14
2. 电位
电场力将单位正电荷从电 路的某一点移至参考点时所消
I
＋
＋
耗的电能。 参考点的电位为零。
电路的这一状态称为通路。
E
US
UL
－
－
通路时，电源向负载输出电能，电源这时的状态称为
有载或称电源处于负载状态。
额定值 各种电气设备在工作时，其电压、电流和功率 都有一定的限制，这些限制用来表示它们的正常工作条件 和工作能力，称为电气设备的额定值。使用时不可超过额 定值。
26
2. 开路
当某一部分电路与其它电路
16
1800 年意大利物理学家伏特(1745-1827)发明了伏打电池，从 而使化学能可以转化为源源不断的电能。电学研究迈出了静电范围。 电学的重要里程碑。
用导体将伏打 电池的两极连 接起来，这就 是人类历史上 的第一个电路。
伏特
17
3. 电压 电场力将单位正电荷从电路
的某一点移至另一点时所消
耗的电能。
y
(2) 功率平衡关系
电压源“吸收”电功率： PUS＝US I＝( 3 3 ) W = 9 W
电流源发出电功率： PIS＝U IS＝( 6 3 ) W = 18 W
I US
R
+
IS
U
−
电阻 R 消耗的电功率： PR＝RI 2 ＝( 1 32 ) W = 9 W
功率平衡关系：
PIS ＝ PUS＋ PR
1820 年，法国物理学家安培（1775－1836）确定了通有电流的线 圈的作用与磁铁相似。同年，丹麦物理学家奥斯特(1777-1851)发现了电 流对磁针有力的作用，他们共同揭开了电学理论新的一页。
安培
14
2. 电位
电场力将单位正电荷从电 路的某一点移至参考点时所消
I
＋
＋
耗的电能。 参考点的电位为零。
电路的这一状态称为通路。
E
US
UL
－
－
通路时，电源向负载输出电能，电源这时的状态称为
有载或称电源处于负载状态。
额定值 各种电气设备在工作时，其电压、电流和功率 都有一定的限制，这些限制用来表示它们的正常工作条件 和工作能力，称为电气设备的额定值。使用时不可超过额 定值。
26
2. 开路
当某一部分电路与其它电路
16
1800 年意大利物理学家伏特(1745-1827)发明了伏打电池，从 而使化学能可以转化为源源不断的电能。电学研究迈出了静电范围。 电学的重要里程碑。
用导体将伏打 电池的两极连 接起来，这就 是人类历史上 的第一个电路。
伏特
17
3. 电压 电场力将单位正电荷从电路
的某一点移至另一点时所消
耗的电能。
y
电路基本知识培训资料
1.2.1 电流、电位、电压及参考方向 1.2.2 电流和电压的关联 1.2.3 电位的求取方法 1.2.4 电动势、功率和电能
1.2.1 电流、电位、电压及参考方向
1. 电流
单位时间内通过电路某一横截面的电荷量。
Q I t dq i dt
单位：安[培]（A）
2. 电位
电流方向：规定为正电荷运动的方向。 + 内电路：电源负极→正极 外电路：电源正极→负极 VO
返回
注: 短路可分为故障短路 和有用短路，故障短路往 往会造成电路中电流过大， 使电路无法正常工作，严 重的会产生事故。有用短 路则是出于工作需要，经 适当连接，不会产生过大 的电流。
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上一节
电路的状态
通路 有载或负载状态 开路 空载状态 短路 额定状态
1.2/1.4电路基本物理量及其参考方向
电路的组成（弱电领域） 信号处理： 放大、调谐、检波等 话筒
信号源: 提供信息
放 大 器
扬声器
直流电源: 提供能源
负载
直流电源
电路的组成（弱电领域） 电源：
将非电形态的能量转化为 电能的供电设备。 （电 源亦称为内电路）
将电能转化为非电形态的 能量的用电设备。
图 1.1.1 简单照明电路
E
负载：
大于额定值时，称为过载， I > IN ，P > PN,设备工作 不安全，极易损坏； 小于额定值时，称为欠载， I < IN ，P < PN, 效率低, 不经济。
（二）开路
开路的特点:
S1 Ⅰ S2 Ⅱ
图 1.3.2 开路
有 源 电 路
I＝ 0 U视电 路而定
图 1.3.3 开路的特点 当某部分电路与电源断 开，该部分电路中没有电流， 亦无能量的输送和转换，这 电源的状态：空载（no-load） 部分电路的状态称为开路 （open circuit）。
1.2.1 电流、电位、电压及参考方向
1. 电流
单位时间内通过电路某一横截面的电荷量。
Q I t dq i dt
单位：安[培]（A）
2. 电位
电流方向：规定为正电荷运动的方向。 + 内电路：电源负极→正极 外电路：电源正极→负极 VO
返回
注: 短路可分为故障短路 和有用短路，故障短路往 往会造成电路中电流过大， 使电路无法正常工作，严 重的会产生事故。有用短 路则是出于工作需要，经 适当连接，不会产生过大 的电流。
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电路的状态
通路 有载或负载状态 开路 空载状态 短路 额定状态
1.2/1.4电路基本物理量及其参考方向
电路的组成（弱电领域） 信号处理： 放大、调谐、检波等 话筒
信号源: 提供信息
放 大 器
扬声器
直流电源: 提供能源
负载
直流电源
电路的组成（弱电领域） 电源：
将非电形态的能量转化为 电能的供电设备。 （电 源亦称为内电路）
将电能转化为非电形态的 能量的用电设备。
图 1.1.1 简单照明电路
E
负载：
大于额定值时，称为过载， I > IN ，P > PN,设备工作 不安全，极易损坏； 小于额定值时，称为欠载， I < IN ，P < PN, 效率低, 不经济。
（二）开路
开路的特点:
S1 Ⅰ S2 Ⅱ
图 1.3.2 开路
有 源 电 路
I＝ 0 U视电 路而定
图 1.3.3 开路的特点 当某部分电路与电源断 开，该部分电路中没有电流， 亦无能量的输送和转换，这 电源的状态：空载（no-load） 部分电路的状态称为开路 （open circuit）。
电路理论第一章
电压的参考方向和电压值的正负共同决定电压的实际方向。
例1. 图中 u(t ) 220 2 sin(314t 30 )V，试说明 t 0
1 s 两个时刻电压的真实方向。 和t 60
+
解： u(0) 220 2 sin30 110 2V 0
t＝0时真实方向与参考方向相同。
u
-
《电路理论》课程介绍
一、为什么学？ 二、学什么？ 三、怎样学？
一、课程性质和目的 —为什么要学这门课
电路理论：电子与电气信息类专业的 重要技术基础课 •基础性：理论严密、逻辑性强 •应用性：有广阔的工程背景
二、课程内容 （学什么？）
电路理论：电路基本概念、电路基本规律、 电路基本分析方法 教材：《电路基础理论》
电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件。 电压源和电流源：表示将其他形式的能量转变成电能的元件。
在电路图中，各电路元件都用规定的图形符号表示。
1.1.2 理想电路元件和电路模型
4、电路模型
开关 白炽灯
E Ro +
10BASE-T wall plate
I + U –
S
电 池 导线
–
RL
由理想电路元件互相联接组成的电路称为电路模型 电路模型是由理想电路元件构成。 电路理论研究的对象不是实际电路器件，而是电路模型
R1
U
a
R2 R4
b
R3 R5 U2
R1
R2
U1
参考方向——事先假定的正电荷定向移动的方向。 参考方向的表示方法：
i
i 0 ——实际方向与参考方向相同 i 0 ——实际方向与参考方向相反
1 1 180 u ( ) 220 2 sin(314 30 ) 60 60
电路和电路元件讲课文档
向一致，此部分电路吸收电功率（消耗能量）
负载 。
若计算结果P < 0, 则说明U、I 的实际方向相
反，此部分电路输出电功率（提供能量）
电源 。
第二十页，共99页。
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第1章
[例1.1.3] 已知：U = 10 V, I = 1 A 。按图中
aI ＋
U － b
假设的正方向列式：P = UI
P =10 W (负载性质）
若：U = 10 V, I = －1 A 则 P =－10 W （电源性质）
小结：
1 ) P 为“＋”表示该元件吸收功率； P 为“－” 则表示输出功率。
2）在同一电路中，电源产生的总功率和负 载消耗的总功率是平衡的。
第二十一页，共99页。
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第1章
1.2 电阻、电感和电容元件
第1章
负 载
电动机
第六页，共99页。
吸尘器
手电钻
实际的负载包括电动机、电动 工具和家用电器等等。
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第1章
电路的作用和分类
电 力
系 发电机
统
升压 变压器
降压 变压器
电灯 电炉 电动机
扩 音 器
话筒
放 大 器
扬声器
实现电能的传输和转换(俗称强电）
电路的作用 实现信号的传递和处理（俗称弱电）
电路模型：
电路模型是由一些理想电路元件相互连接而构成的 整体，是实际电路的一种等效电路。
S
电 路
+
模 型
E
–
I
实
际
R
电
路
第九页，共99页。
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第1章
负载 。
若计算结果P < 0, 则说明U、I 的实际方向相
反，此部分电路输出电功率（提供能量）
电源 。
第二十页，共99页。
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第1章
[例1.1.3] 已知：U = 10 V, I = 1 A 。按图中
aI ＋
U － b
假设的正方向列式：P = UI
P =10 W (负载性质）
若：U = 10 V, I = －1 A 则 P =－10 W （电源性质）
小结：
1 ) P 为“＋”表示该元件吸收功率； P 为“－” 则表示输出功率。
2）在同一电路中，电源产生的总功率和负 载消耗的总功率是平衡的。
第二十一页，共99页。
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第1章
1.2 电阻、电感和电容元件
第1章
负 载
电动机
第六页，共99页。
吸尘器
手电钻
实际的负载包括电动机、电动 工具和家用电器等等。
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第1章
电路的作用和分类
电 力
系 发电机
统
升压 变压器
降压 变压器
电灯 电炉 电动机
扩 音 器
话筒
放 大 器
扬声器
实现电能的传输和转换(俗称强电）
电路的作用 实现信号的传递和处理（俗称弱电）
电路模型：
电路模型是由一些理想电路元件相互连接而构成的 整体，是实际电路的一种等效电路。
S
电 路
+
模 型
E
–
I
实
际
R
电
路
第九页，共99页。
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第1章
电工基础——电路的基本概念和定律
即两点间的电压等于这两点的电位的差 3.参考点不同，各点的电位不同，但两点间的 电压与参考点的选择无关。
教学方法
通过自学的方法引入参考方向的定义
思考题
1. 为什么要在电路图上规定电流的参考方向？ 请说明参考方向与实际方向的关系？
2.电压参考方向都有哪些表示方法？
1.3 电功率和电能
目的与要求
或
i Gu
5.功率
在电流和电压关联参考方向下, 任何瞬
时线性电阻元件接受的电功率为
u 2 p ui Ri Gu R
2
2
线性电阻元件是耗能元件。
6.焦耳定律
如果电阻元件把接受的电能转换成热能, 则从 t0到t时间内。电阻元件的热［量］ Q, 也就是 这段时间内接受的电能W为
Q W
负, 故 P=16+32-24=24W
Ⅳ、教学方法
讲授法
Ⅴ、思考题
1.当元件电流，电压选择关联参考方向时，什么情 况下元件接受功率？什么情况下元件发出功率？
2.有两个电源，一个发出的电能为1000kW.h,另一 个发出的电能为500kW.h。是否可认为前一个电源 的功率大，后一个电源的功率小？
A B A B
＋
u
－
u
(a)
(b)
图1.3 电压的参考方向
1.2.2 电压及其参考方向（四）
4.若电压的参考方向与实际方向一致，电压为正。
若电压的参考方向与实际方向相反，电压为负。
5.分析电路时，首先应该规定电流电压的参考方 向。
1.2.2 电压及其参考方向（五）
6.元件的电压参考方向与电流参考方向是一致的, 称为关联参考方向。
1.1.1 电路(一）
1. 电路是电流的流通路径, 它是由一些电气设 备 和元器件按一定方式连接而成的。复杂的 电路呈网状, 又称网络。 电路和网络这两个术 语是通用的。
教学方法
通过自学的方法引入参考方向的定义
思考题
1. 为什么要在电路图上规定电流的参考方向？ 请说明参考方向与实际方向的关系？
2.电压参考方向都有哪些表示方法？
1.3 电功率和电能
目的与要求
或
i Gu
5.功率
在电流和电压关联参考方向下, 任何瞬
时线性电阻元件接受的电功率为
u 2 p ui Ri Gu R
2
2
线性电阻元件是耗能元件。
6.焦耳定律
如果电阻元件把接受的电能转换成热能, 则从 t0到t时间内。电阻元件的热［量］ Q, 也就是 这段时间内接受的电能W为
Q W
负, 故 P=16+32-24=24W
Ⅳ、教学方法
讲授法
Ⅴ、思考题
1.当元件电流，电压选择关联参考方向时，什么情 况下元件接受功率？什么情况下元件发出功率？
2.有两个电源，一个发出的电能为1000kW.h,另一 个发出的电能为500kW.h。是否可认为前一个电源 的功率大，后一个电源的功率小？
A B A B
＋
u
－
u
(a)
(b)
图1.3 电压的参考方向
1.2.2 电压及其参考方向（四）
4.若电压的参考方向与实际方向一致，电压为正。
若电压的参考方向与实际方向相反，电压为负。
5.分析电路时，首先应该规定电流电压的参考方 向。
1.2.2 电压及其参考方向（五）
6.元件的电压参考方向与电流参考方向是一致的, 称为关联参考方向。
1.1.1 电路(一）
1. 电路是电流的流通路径, 它是由一些电气设 备 和元器件按一定方式连接而成的。复杂的 电路呈网状, 又称网络。 电路和网络这两个术 语是通用的。
电路的基本元件和电路定律
第1章 电路的基本元件和电路定律主要内容：介绍电路模型的概念，电压、电流参考方向的概念，功率的计算及概念，电阻、电容、电感、独立电源和受控源等电路元件，最后介绍基尔霍夫定律。
学时安排：本章分4讲，共8学时。
第一讲 电路模型、电压和电流参考方向以及元件功率一、主要内容1、课程的性质和作用 《电路理论》是一门技术基础课程。
通过本课程的学习，能运用所学知识解决一些基本的有关电学方面的问题，同时为后续《电子技术》等课程打下基础。
2、教学安排 第1章 10学时、第2章 4学时、第3章 6学时、第4章 6学时、直流电路习题课 2学时、第5章4学时、第6章 8学时、第七章 4学时、第8章6学时、交流与习题课 2学时、第9章 8学时、第10章 4学时、第11章 8学时、第12章 6学时、一阶与非正弦电路习题课 2学时、第13章 6学时、第14章 8学时、第15章 2学时、总复习 2学时3、电路的作用、组成与任务 电路的作用：完成能量的转换；完成信号的处理。
电路的组成：实际电路是由电气器件相互联接而构成的电流通路。
实际电气器件在一定条件下都可用理想元件来代替。
由理想元件代替实际电气器件组成的电路叫电路模型。
电路是根据电路模型来进行分析的。
电路分析的目的：根据电路结构和已知参数，求电路的电压、电流和功率。
电路是各种各样电器装置的联接体。
本书研究的电路是实际电路的电路模型。
某些实际器件可用一个理想电路元件代替，某些实际器件需用几个理想电路元件的组合来代替。
电路模型就是用理想电路元件代替实际器件组成的电路。
4、电流的参考方向 1）电流的实际方向电流（又叫电流强度）—单位时间内通过的电流，即dt dqi =。
电流的实际方向是单位正电荷定向移动的方向。
2）电流的参考方向 A 用箭头表示，如图1-1（a ）所示；B 用双下标表示，如图1-1（b ）所示。
如电流A 3=AB i ，则电流实际方向与参考方向一致；如电流A 3-=AB i ，则电流实际方向与参考方向相反。
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部分电路所处的状态称为短路。
主观题 10分
某负载为一可变电阻器，由电压一定的蓄电池供电，当负载电阻 增加时，该负载是增加了？还是减小了？
正常使用主观题需2.0以上版本雨课堂
作答
主观题 10分
某电源的电动势为E，内电阻为R0，有载时的电流为I，试问该电源 有载和空载时的电压和输出功率是否相同？若不相同，各应等于 多少？
04 电路中的参考方向
3、电压的参考方向
参考方向
u
+
–
+
实际方向
–
u >0
参考方向
u
+
–
–
实际方向
+
u <0
04 电路中的参考方向
电压参考方向的三种表示方式：
u
(1) 用箭头表示：
(2)用正、负极性表示：
+u
(3)用双下标表示：
A
uAB
B
04 电路中的参考方向
4、元件上电压参考方向和电流参考方向的关系
电路基础
第一章 直流电路
主讲人：任海霞
第一章
1.3 电路的状态 1.4 电路中的参考方向 1.5 理想电路元件
03 电路的状态
当电源与负载接通，电路中有了电流及 能量的输送和转换。电路中的这一状态称为 通路。
通路时，电源向负载输出电功率，电源 这时的状态称为有载。
1
I视I=情0 况而定
有源 电路
i
关联参考方向
u Ri
i
+
u
--
u
+
i
i
u Ri
+
u
--
u
+
非关联参考方向
05 理想电路元件
理想电路元件
——将实际电气器件或设备作某种近似和理想化，抽象为一些足 以表征其主要作用的模型。
抽象
实际电路元件
简单的u-i关系
基本理想电路元件
电阻（R）：表示消耗电能的元件。 电容（C）：表示产生电场，储存电场能量的元件。 电感（L）：表示产生磁场，储存磁场能量的元件。 电源：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件
Is 0
i
END
UU视=情0
况而定
电 路中没有电流，亦无能量的输送和转换，这 部分电路所处的状态称为开路。
此时，电源既不产生也不输出电功率， 电源这时所处的状态称为空载。
短路
当某一部分电路的两端用电阻可以忽略
不计的导线或开关连接起来，使得该部分电
2
路中的电流全部被导线或开关所旁路，这一
2、电流的参考方向
电流的真实方向：
A
A 参考方向：
A
真实方向 真实方向
B
B
i 参考方向 B
04 电路中的参考方向
电流的参考方向与实际方向的关系：
i 参考方向
i 参考方向
A
i 真实方向
B
A
i 真实方向
B
i>0
i<0
表示电流参考方向的两种方法：
箭头：箭头的指向为电流的参考方向。 双下标iAB：电流的参考方向由A指向B。
Us
0
i
05 理想电路元件（理想有源器件）
2、理想独立电流源
is 电路符号：
1）特点
例+ 1A
U
IR
-
（a）流经独立电流源的电流与电路其余部分无关。
直流：is为常数（Is）
交流： is随时间变化，可以表示为is= Imsinωt
（b）独立电压源的电流由外电路决定。
u
2）u-i特性 is=0意味着什么？
05 理想电路元件（理想有源器件）
1、理想独立电压源
电路符号： 1）特点
I + us _ ＋ Us －
例+
I
+
10V U R
--
（a）独立电压源两端的电压与电路其余部分无关。
直流：us为常数（Us）
交流： us随时间变化，可以表示为us= Umsinωt
（b）独立电压源的电流由外电路决定。
u
2）u-i特性 us=0意味着什么？
正常使用主观题需2.0以上版本雨课堂
作答
04 电路中的参考方向
1、为什么要引入参考方向？
(a)电压或电流的方向不确定
?
(b)电压或电流的方向随时间变化 i
i
i Im sinωt
0<t<T/2，i>0 T/2<t<T，i<0
0 T/2
T
t
如何求电流i？
真实方向等于参考方向 真实方向与参考方向反向
04 电路中的参考方向