电工学简明教程(秦曾煌)第1章 电路及其分析方法
电工学(第七版上册)秦曾煌主编
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1 0 B A S E - T w a ll p la t e
开关
灯泡
电 池
导线 实际电路
开关 S
电
RS
池
US
导线
电路模型灯泡 R源自1.2 电流和电压的参考方向
i(t)limΔqdq Δt0 Δt dt
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电流强度定义说明图
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单位：A（安培） kA、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A 1 A=10-6A
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电流的参考方向与实际方向的关系：
规定:正电荷的运动方向为电流的实际方向
i 参考方向
i
A
实际方向 B A
i>0
参考方向 实际方向 B
i <0
1. 用箭头表示： 箭头的指向为电流的参考方向。
2.用双下标表示： 如iAB,电流的参考方向由A点指向B点。
i
A
B
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2 .电压
两点之间的电位之差即是两点间的电压。从电场力做功概 念定义，电压就是将单位正电荷从电路中一点移至电路中另 一点电场力做功的大小，如图 所示。用数学式表示，即为
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电流的参考方向设成从a流向b, 电压的参考方向设成a 为高电位端，b为低电位端，这样所设的电流电压参考方向 称为参考方向关联。设在dt时间内在电场力作用下由a点移 动到b点的正电荷量为dq, a点至b点电压u意味着单位正电荷 从a移动到b点电场力所做的功，那么移动dq正电荷电场力 做的功为dw=udq。电场力做功说明电能损耗，损耗的这部 分电能被ab这段电路所吸收。
《简明电工学》课件第1章
计算电位时,需要选定电路中某一点作为参考点(用接地 符号⊥表示),通常设参考点 的电位为零。电路中某点至参考 点的电压,记为“Vx”,称为该点电位。
模块1 电路的基本概念与基本定律 如图1.5.1所示,选取参考点为b点,则
模块1 电路的基本概念与基本定律
原则上参考点可任意选择,但为了统一起见,当电路中的 某处接地时,可选大地为参 考点。当电路中各处都未接地时, 可选取某点为参考点,如选取元件汇集的公共端为参考 点,也 称之为“地”。
图1.5.1可简化为图1.5.2所示电路,不画电源,各端标以电 位值,二者是等效的。
模块1 电路的基本概念与基本定律
模块1 电路的基本概念与基本定律
图1.2.2 外特征曲线
模块1 电路的基本概念与基本定律
图1.2.3 理想电压源
模块1 电路的基本概念与基本定律
理想电压源的特点如下: (1)输出电压U 恒等于电动势E,与理想电压源并联的所有 元件端电压均为E。 (2)理想电压源的输出电流受外电路影响。 如图1.2.3所 示电路,若RL=2Ω,则
模块1 电路的基本概念与基本定律
1.4 电源有载工作、 开路与短路
1.电源有载工作 如图1.4.1所示,当开关S1断开,S2闭合时,电源与负载接通, 称为有载工作。可得
模块1 电路的基本概念与基本定律
图1.4.1 电源有载工作、开路与短路
模块1 电路的基本概念与基本定律
PE 指电源产生的功率,ΔP 指内阻消耗的功率,P 指电源输 出的功率。图中负载为电 阻,P 也可表述为负载消耗的功率, 如果负载为电动机或者被充电的电源,P 可表述为负 载取用 的功率。
第1讲电路的基本概念及定律
1 1 Cudu = Cu 2 ( t ) − Cu 2 ( t 0 ) u ( t0 ) 2 2 WC>0，充电，以电场能量的形式储存； >0，充电，以电场能量的形式储存；
wC = ∫
u( t )
WC<0，放电，元件释放电能； <0，放电，元件释放电能； 五、非线性电容 非线性电容的电容值C不等于一个常数， 非线性电容的电容值C不等于一个常数，即：
R u i B
电阻符号为： 电阻符号为：
A
根据欧姆定律： 根据欧姆定律： u = Ri 电压单位为伏特，电流单位为安培，则电阻R单位为欧姆（Ω）。 电压单位为伏特，电流单位为安培，则电阻R单位为欧姆（
i = Gu
G=1 R
R A
u
G为电导，单位为西门子（S）。 为电导，单位为西门子（ 欧姆定律在非关联参考方向情况下
学习方法 1 掌握基本概念、基本理论和基本的分析 方法 2 通过习题来巩固和加深所学理论 、培 养分析能力和运算能力 3 在实验中体会电学现象
考核方法 平时成绩占30% 考试成绩占70%
六、作业 1、作业写在活页纸上，不用作业本 2、作业请学习委员按学号排序
第1讲 电路的基本概念及定律 讲
1-1 电路的作用、组成及电路模 电路的作用、 型 1-2 电路变量及电路的参考方向 1-3 1-4 1-5 理想电路元件 电路的状态 基尔霍夫定律
电感的符号为： 电感的符号为：
1-2 电路变量及电路的参考方向
一、电流和电流的参考方向 <一> 电流（又叫电流强度） 电流（又叫电流强度）
dq 单位时间内通过的电量， 单位时间内通过的电量，即：i = dt 正电荷定向移动的方向为电流的实际方向 电流的实际方向。 正电荷定向移动的方向为电流的实际方向。
《电工学》秦曾煌第六版上下册课后答案
1 电路的基本概念与定律1.5 电源有载工作、开路与短路电源发出功率P E =1.5.2在图2中，已知I1= 3mA,I2 = 1mA.试确定电路元件3中的电流I3和其两端电压U3，并说明它是电源还是负载。
校验整个电路的功率是否平衡。
[解] 首先根据基尔霍夫电流定律列出图 2: 习题1.5.2图−I1 + I2 −I3=−3 + 1 −I3=可求得I3= −2mA, I3的实际方向与图中的参考方向相反。
根据基尔霍夫电流定律可得U3 = (30 + 10 ×103 ×3 ×10−3 )V= 60V其次确定电源还是负载：1 从电压和电流的实际方向判定：电路元件3 80V元件30V元件电流I3从“+”端流出,故为电源;电流I2从“+”端流出，故为电源；电流I1从“+”端流出，故为负载。
2 从电压和电流的参考方向判别：电路元件3 U3和I3的参考方向相同P= U3I3 = 60 ×(−2) ×10−3W =−120 ×10−3W （负值），故为电源；80V 元 件 U 2 和I 2的 参 考 方 向 相 反P = U 2I 2 = 80 × 1 ×10−3W = 80 × 10−3W （正值），故为电源；30V 元件 U 1 和I 1参考方向相同P = U 1I 1 = 30 × 3 × 10−3 W =90 ×10−3W （正值），故为负载。
两者结果一致。
最后校验功率平衡： 电阻消耗功率:2 2P R 1 = R 1I 1 = 10 × 3 mW = 90mW 2 2P R 2 = R 2I 2 = 20 × 1 mW = 20mW电源发出功率:P E = U 2 I 2 + U 3 I 3 = (80 + 120)mW =200mW负载取用和电阻损耗功率:P = U 1I 1 + R 1 I 2 + R 2I 2 = (90 + 90 + 20)mW = 200mW1 2两者平衡1.6 基尔霍夫定律1.6.2试求图6所示部分电路中电流I 、I 1 和电阻R ，设U ab = 0。
电工学(第七版上)电工技术课后答案(秦曾煌)编(最全)
目录第1章电路的基本概念与定律3第1.5节电源有载工作、开路与短路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3第1.5.1题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3第1.5.2题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3第1.5.3题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5第1.5.4题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5第1.5.6题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6第1.5.8题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6第1.5.11题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7第1.5.12题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8第1.6节基尔霍夫定律. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9第1.6.2题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9第1.7节电路中电位的概念及计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10第1.7.4题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101List of Figures1 习题1.5.1图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 习题1.5.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 习题1.5.8图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 习题1.5.11图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 习题1.5.12图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 习题1.6.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 习题1.7.4图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1021 电路的基本概念与定律1.5 电源有载工作、开路与短路1.5.1在图1中,五个元件代表电源和负载。
电工学简明教程习题集锦(第二版 秦曾煌)
第1章直流电路习题参考答案二、判断题：1. 理想电流源输出恒定的电流，其输出端电压由内电阻决定。
（×）2. 电阻、电流和电压都是电路中的基本物理量。
（×）3. 电压是产生电流的根本原因。
因此电路中有电压必有电流。
（×）4. 绝缘体两端的电压无论再高，都不可能通过电流。
（×）四、计算题1.8 应用等效电源的变换，化简图1.7所示的各电路。
解：1.9试用电源等效变换的方法，求图1.6所示电路中的电流I。
解：利用电源等效变换解题过程如下：由分流公式可得：I =5⨯86.213434=+(A)1.10 试计算题1.9图中的电流I 。
解：由于题目中没有要求解题方法，所以此题可用电压源与电流源等效变换、支路电流法、叠加原理、戴维南定理等方法进行求解，下面用戴维南定理求解。
（1）先计算开路电压，并将电流源化成电压源，如下图。
3263612=+-=I (A)U OC =-2+12-6×2/3=6(V)（2）再求等效电阻R ab将恒压源和恒流源除去，得电路如图。
4116363=+++⨯=ab R (Ω)（3）由戴维南定理可知，有源二端网络等效为一个电压源，如图。
1246=+=I (A)1.11 已知电路如图1.10所示。
试应用叠加原理计算支路电流I 和电流源的电压U 。
解：（1）先计算18V 电压源单独作用时的电流和电压，电路如图所示。
61218=+='I (A)661=⨯='U (V) （2）再计算6A 电流源单独作用时的电流和电压，电路如图所示。
26121=⨯+=''I (A)162263636=⨯++⨯⨯=''U (V)（3）两电源同时作用的电流和电压为电源分别作用时的叠加。
426=-=''-'=I I I (A)22166=+=''+'=U U U (V)1.12 电路图1.11所示，试应用叠加原理，求电路中的电流I 1、I 2及36Ω电阻消耗的电功率P 。
电工学简明教程
电工学简明教程第1章电路及其分析方法1.1电路的作用与组成部分1)组成;电源.负载.中间环节2)作用;实现电能的传输和转换1.2电路模型1)电路模型简称电路1.3电压和电流的参考方向1)在分析与计算电路时,常可任意选定某一方向作为电流的参考方向.所选的电流的参考方向并不一定与电流的实际方向一致2)在参考方向选定之后,电流之值才有正负之分1.4电源有载工作.开路与短路1)额定电压=U N 额定电流=I N 额定功率=R N2)电压.电流和功率的实际值不一定等于它们的额定值1.6电阻的串联和并联1)两个串联电阻可以用一个等效电阻R来代替,等效的条件是在同一电压U的作用下电流I保持不变.2)等效电阻等于各个串联电阻之和.R=R1+R23)两个并联电阻也可用一个等效电阻R来代替4) 等效电阻的倒数等于各个并联电阻的倒数之和1／R=1／R1+1／R2第2章正弦交流电路2.1正弦电压与电流1)正弦量变化一次所需的时间(秒)称为周期T.每秒内变化的次数称为频率F,它的单位是赫[兹](HZ)2)正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值;用小写字母来表示,如ｉ,ｕ及ｅ分别表示电流,电压及电动势的瞬时值.瞬时值中最大的值称为幅值或最大值,用带下标ｍ的大写字母来表示,如Iｍ,Um及Em分别表示电流,电压及电动势的幅值.3)正弦电流,电压和电动势的大小往往不是用它们的幅值,是常用有效值(均方根值)来计量.4)t=0时的相位角称为初相位角或初相位5)两个同频率正弦量的相位角之差或初相位角之差,称为相位角差或相位差,用φ表示6)在电阻元件的交流电路中,电流和电压是同相的(相位差φ=0)7)在电感元件电路中，在相位上电流比电压滞后90°（相位差φ=+90°）8）在电容元件电路中，在相位上电流比电压超前90°（φ=-90°）9）在电阻元件电路中，电压的幅值（或有效值）与电流的幅值（或有效值）之比值，就是电阻R10）在电感元件电路中，电压的幅值（或有效值）与电流的幅值（或有效值）之比值为ωL它的单位为欧[姆]11）在电感元件电路中，电压的幅值（或有效值）与电流的幅值（或有效值）之比值为1／ωC它的单位为欧[姆]12)阻抗的实部为“阻”,虚部为“抗”13)对电感性电路(XL>XC),φ为正;对电容性电路(XL<XC),φ为负14)在交流电路中,平均功率一般不等于电压与电流的有效值的乘积,如将两者的有效值相乘,则得出所谓视在功率S,即S=UI=∣Z∣I²。
电工学(第七版)上册秦曾煌第一章ppt课件
.
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例: 电路如图所示。
I = 0.28A I = – 0.28A
电动势为E =3V
+
方向由负极指向正极； E
3V
电压U的参考方向与实际方
向相同, U = 2.8V, 方向由
电动势 E
单位
A、 kA、 mA、 μA V、 kV、 mV、 μV
电 压 U V、 kV、 mV、 μV
实际正方向 正电荷移动的方向
电源驱动正电荷的 方向
(低 电 位 - 高 电 位 ) 电位降落的方向
(高 电 位 - 低 电 位 )
.
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物理量正方向的表示方法
I
a
灯
U
R
池
泡 R0
导线
手电筒电路
干电池 导线 灯泡 手电筒的电路模型
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。
电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨
论激励与响应的关系。
.
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1.3 电压和电流的参考方向
电流
电路中的物理量 电压
电功率和额定值的意义; 4. 会计算电路中各点的电位。
.
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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
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d
为防止事故发生，需在电路中接入熔断器或自动断 路器，用以保护电路。
1.4 电源有载工作、开路与短路
1.4.3 电源短路 由于某种需要将电路的某一段短路，称为短接。
I
+ E _
R1 有 源 电 路
I 视电路而定 R U=0
U
R0
1.4.1
I2
1.4.7
1.4.7
作业
1.9 电压源与电流源及其等效变换
1.4.1 电源有载工作
3．电源与负载的判别
根据电压、电流的实际方向判别，若
U 和 I 的实际方向相反，则是电源，发出功率；
U 和 I 的实际方向相同，是负载，取用功率。
根据电压、电流的参考方向判别 若电压、电流的参考方向相同 P = UI 为正值，负载，取用功率。 P = UI 为负值，是电源，发出功率；
第 1 章 电路及其分析方法
第1章
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12
电路及其分析方法
电路的作用与组成部分 电路模型 电压和电流的参考方向 电源有载工作、开路与短路 基尔霍夫定律 电阻的串联与并联 支路电流法 叠加定理 电压源与电流源及其等效变换 戴维宁定理 电路中电位的计算 电路的暂态分析
在海德堡大学期间制成光谱仪，与化 学家本生合作创立了光谱化学分析法，从 而发现了元素铯和铷。
1.5 基尔霍夫定律
支路 电路中的每一分支
c
I1
R1
a
I2 R2 R3
d
如 acb ab adb
+ E1 _
I3
结点 电路中三条或三条 + 以上支路连接的点 E2 _ 如a b
b
回路 由一条或多条支路 组成的闭合路径
4 4
6
4 I3 25 A 10 A 46
1.9.5
作业
1.5
基尔霍夫定律
基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍 夫电压定律(KVL)，是分析电路的基本定律。 基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff， 1824～1887），德国物理学家。 1859年，基尔霍夫做了用灯焰烧灼食盐的 实验，得出了关于热辐射的定律。1862年 得出绝对黑体的概念。
I
U R0
R0
+
U RL
–
b
内阻改串联
注意
电压源与电流源模型的等效变换关系仅对 外电路而言，至于电源内部则是不相等的。
[例 1] 1.1.9 用电 源等效变换方法求图示 电路中 I3。 [解]
I3
6
20 + 140 V _ I3
5 6 + 90 V _
7A
20
5
18 A I3
25 A
+ U –
I R
+ U – 图A
I R 或
– U +
I R
图B
图C
欧姆定律：通过电阻的电流与电压成正比。 U、I 参考方向相同 U、I 参考方向相反 U =R U = – IR 表达式 I 图 B 中若 I = –2 A，R = 3 ，则 U = – (–2) 3 V = 6 V –
电压与电流参 考方向相反 电流的参考方向 与实际方向相反
1.4.1 电源有载工作 4．额定值与实际值
+
I
额定值是为电气设 备在给定条件下正常运 行而规定的允许值。
电气设备不在额定 条件下运行的危害：
电源 U
–
S1
S2
S3
P
电源输出的电流和功 率由负载的大小决定
不能充分利用设备的能力； 降低设备的使用寿命甚至损坏设备。
1.4
电源有载工作、开路与短路
1.4.2 电源开路
1.2 电路模型
实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或器 为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽 件所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器 略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看 等，它们的电磁性质是很复杂的。 成理想电路元件。 例如：一个白炽灯在有电流通过时
消耗电能 (电阻性)
IC = ICA– IBC 上列三式相加，便得 IA + IB + IC = 0 即 I =0
可见，在任一瞬间通过任一封闭面的电流的代数和 也恒等于零。
1.5.2
1.5.3 1.5.3
作业
1.5.2 基尔霍夫电压定律(KVL) 基尔霍夫电压定律用来确定回路中各段电压之间的 关系。
由于电路中任意一点的瞬时电位具有单值性，故有
a
+ + U
c
I
R
2．功率与功率平衡 UI = EI – R0I2 P = PE – P
电源输 出功率
电源产 生功率
功率 平衡式
E_ R0
b
电源产 生功率 内阻消 耗功率
_ = d
负载取 用功率
+
内阻消 耗功率
1．电压与电流 E I= R + R0 U = RI U = E – R 0I
功率的单位：瓦[特](W) 或千瓦(kW)
当开关断开时，电源则处于开路(空载)状态。
a + E _ U0 R0 b _ d R c
+
I
电源开路时的特征 I=0
U = U0 = E
P=0
1.4.3 电源短路 当电源两端由于某种原因连在一起时，电源则被短路。
a + IS
c
电源短路时的特征 U=0 I = IS = E/R0
E
_
U R
R0
b
P=0 PE = P = R0IS2 电流过大，将烧毁电源！
IS =
R0
0
U _ b U/V
RL
R0
IS
E= IS R0
内阻改串联 U0 = IS R0
R0
U
RL
–
U/V 电 流
源
U0 = E
电
压
O
源 O
IS I/A
E I/A IS R0
1.9.3 电源模型的等效变换
+
E_ R0
a + U _
I
RL
内阻改并联 E IS = R0
IS E = IS R0
当 R0 = 时，I 恒等于 IS 是一定值，而其两端电压 U 是任意的，由负载电阻 和 IS 确定，这样的电源称 为理想电流源或恒流源。
1.9.3 电源模型的等效变换
a 内阻改并联 电压源的外特性和电流源的外特性是相同的。 U + + E + 因此两种模型相互间可以等效变换。 R I I
E_
I3 电流为负值，是由于电流参考 由电流的参考方向与实际方向是否相同确定 式中的正负号由KCL根据电流方向确定 方向与实际方向相反所致。
KCL 推广应用
IA A IAB IB B IC C IBC ICA
对 A、B、C 三个结点 应用 KCL 可列出： IA = IAB – ICA
IB = IBC – IAB
1.4.1 电源有载工作、开路与短路 1.4 电源有载工作
a + E_ U R0 b _ c U I E U O I 电源的外特性曲线
+
R0I
R
d
U = RI 或 U = E – R0I
1．电压与电流 E I= R + R0
当 R0 << R 时， 则 U E 说明电源带负载能力强
1.4.1 电源有载工作
在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电 压的代数和恒等于零。
即 U =0
或 E = U = RI
1.5.2 基尔霍夫电压定律(KVL)
I1 R 1
左图中，各电压参考方向 c a d _ _ 均已标出，沿虚线所示循行方 + U3 U4 + 向，列出回路 c b d a c KVL 方 + + E1 U U2 E2 程式。 _ 1
O
U _
RL
1.9.2 电流源 将式 U = E – R0 I 两边 边同除以 R0，则得 U E IS – I = IS – I = R0 R0 U +I 即 IS = R0
外特性曲线
I
U R0 R0 + U – RL 理想 电流 源电 路
U/V
U0 = IS R0 电 流
源
O IS
理 想 电 流 源 I/A
A + + U + UA _ + UAB
E
_
R I
_ _ C
UB +
_ B
根据 KVL 可列出
根据 U = 0
E IR U = 0
或 U = E IR
UA UB UAB = 0
1.9.1 电压源 一个电源可以用两种模型来表示。用电压的形式表 示称为电压源，用电流的形式表示称为电流源。 1.9.1 电压源
+ E_ R0 外特性曲线 U/V 理想电压 源电路 a I +
a + U
_ b
理想电压源
电 压 源 + E_
I
RL
U0 = E
U = E – R0 I
E Is = R I/A 0 b 当 R0 = 0 时， U = E ，是一定值，则 I 是任意的,由负载电阻和 U 确定，这样的 电源称为理想电压源或恒压源。
R2
_ b
I2
根据电压参考方向，回路 c b d a c KVL方程式，为 U 1 – U2 + U4 – U3 = 0 U4 – U3 = E2 – E1