电路的作用及基本组成 一、什么是电路？

= (Vb- Va )+Va
1 2
= 2 (-10 –12 )+12 = 1V
6、电功率和电能量
1)电功率的概念
电功率——电路元件消耗电能快慢的度量，它表 示单位时间内电路元件消耗的电场能量。 2)电功率的符号与单位 电路中用 P 或 p 表示电功率，按照定义: p(或 P )=dW/d t
在关联参考方向时
2)参考点及其参考电位
为了分析方便，在电路中选取一个点为参考点，并设参考 点的电位（参考电位）为 0 伏特。称为“接地”并用接地符号 标出。
3)电位与电压的关系
定义了参考点后，电路中每点都有一个电位值。两点之间 的电压实际上就是这两点电位之差，因此，电压也称为“电 位差”。 反过来看，某点电位实际上就是该点到参考点之间的电压。 因此，通常我们并不十分强调电压与电位之间的差别。
电容参数：单位电压下存储的电荷 ＋
即 Vi =∑U
例
已知：Va=12 V, Vb = -10 V , 求：Vc a R c
R
b
o
Vc = Ucb + Ubo =
1 2
1 2
Uab+ Vb = (Va – Vb ) + Vb
1 2
= (12+10) + (-10 ) = 1V 或 Vc = Uca+Uao =
1 1 2 Uba+Va
+ _ E1 _ E + 2 R2 R3
+E1 -E2
R1 R2
R3
4)电位的计算
计算电路中某点的电位，首先要使该点电位有意义， 因此电位计算的过程可分两步进行：
（1）在电路中设定参考点
一般选则电压源的一端、连接支路最多的结点为参考点。
（2）计算各点到参考节点的电压
因为某点的电位就是它到参考点的电压，因此，电位 的计算可转化为电压的计算。 方法：从该点出发，逐点推算。
手电筒电路的电路模型 I 电 池 灯 泡
+ _ E
R
U
电源
负载
常用理想元件和符号
电阻元件
R
电压源 C +
US
-
电容元件 L 电感元件 电流源
IS
色环电阻
电阻排
电位器
电容
极性电容
电路的激励和响应
激励：输入（电能或信号） 响应：输出（电能或信号） 激励与响应以电压电流的形式表现。 电路中电源和信号源的电压或电流称为 激励，它推动电路的工作。 由激励而在电路中产生的电压和电流称 为响应。 返回
电源电压U S 和电流I的数值。
解 因为 US E
所以 U S E 6V 电源电压 U S 的参考方向与 实际方向相同。
由于电流I的参考方向与实际方向相反，则 US 6 I 2A R 3
5、电位及其计算 1)电位的概念
电位是描述电场的一个标量物理量，是一个相对量，只有 定义了参考点，电位才有意义。电位的单位是伏特。
称“度”
1度=1kW· h=103×3600J=3.6×106J
理想电路元件及其伏安特性
一、无源元件
1、电阻元件及其伏安特性 起阻碍电流作用的元器件称为电阻。 流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，即
U I R U R I
电阻的单位:
, kΩ , M
可见，当电压U一定时，电阻R 越大，电流I 越小。则电阻具有阻碍电流增大的性质。
1kV=10 V 1μV=10
－6
1mV=10－3 V V
电动势 电源内部的电源力通过电源内部运送电荷的 能力。即：外力驱动正电荷移动的本领。单位： 伏特（V）
1kV=10 V 1mV=10－3 V 1μV=10－6 V
3
2、 电流和电压的实际方向
实际方向：物理中对电量规定的方向。 电流I:正电荷运动的方向。 电流流过电源时，是从电源的负极到正极； 电流流过负载时，是从负载的高电位到低电位。
电路的基本物理量
1、 电路的基本物理量
电流——电路中电荷流动量的度量，它表示单位时间流过电 路中某一截面的净电荷量。即：i(或 I)=d q/d t 单位：安培（A） 1mA=10－3 A
1μA=10－6 A
电压——电路中电场强弱的度量，它表示单位正电荷从电 路中一点移动到另一点,电场力所作的功，即在移动过 程中单位正电荷所失去的电位能。即：u(或 U)=dW/dq 单位：伏特（V） 3
, A、B两元件的电压U的方 解：因为U 12V(正值）所以确定 向就是实际方向。 因为I 2A(负值）所以确定 , A、B两元件的电流I的方
向均与实际方向相反。
可判断：A元件是电源，B元件是负载。
例
谁产生功率?产生多少功率? + E -
40v 1A
10
R
IS
US
E : IS 、U 实际方向一致，P﹥0，是负载。
电 源
＋
I
－
负 载
＋
I US
+ _
I
+ R _
I
－
电压U: 从高电位到低电位——电位降的方向。 电 源
＋
U U
＋
+
E
－
－
负 载
_
US
+ R _
U
电动势E: 从电源的负极到电源的正极——电位升 的方向。
＋ 电
源
E
－
负 载
E
+
_
R
3、 电流和电压的参考方向
1）问题的提出：电流、电压既然具有方向性，也就不能单
向相反，此部分电路发出电功率，为电源。 所以，从 P 的 + 或 - 可以区分器件的性质， 或是电源，或是负载。
例
E、IS哪个是电源？哪个是负载？ +
E=3V -
U
IS=2A
E： IS 、U 实际方向相反，（E、IS 实际方向相同）。 是电源。 IS : IS 、U 实际方向相同，是负载。
【例 1.3】 已知电路如图所示，U 12V, I 1A。 试判断A、B元件是电源还是负载？
∵US = E + IS R =40 + 1×10 =50﹥0，US、IS反向 ∴ I S 是电源
产生功率 P=USIS =50×1=50W
∴ 功率守恒
消耗功率 P=EIS +RIS2=40×1+10×1=50W
4）电能量 单位 焦耳（J） 功率为1W的用电设备在1s时间内所消耗的电能量
为1焦耳
工程上常用的电能量单位是千瓦小时（kWh）俗
Udb Vd Vb 30 60 90V
Uab Va Vb 0 60 60V
由此得出结论：
电位值是相对的，参考点选得不同，电路中其它各 点的电位也将随之改变。而电压（两点电位之差）是 绝对的，它不随参考点的不同而改变。
电位在电路中的表示法 R1
关联参考方向：电压与电流的参考方向相同 非关联参考方向：电压与电流的参考方向相反
关联
非关联
注意: 1.分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。 2.参考方向选定之后，在计算过程中不能改变。
【例1.2】已知元件A、B的电压、电流参考方向 如图所示。试判断A、B元件的电压、电流的参考 方向是否关联？ I
若设a为参考点，即Va=0 , 则可得出
C +
4A
20Ω E1
a
6A 5Ω
d
Vb U ba 60V Vc U ca 80V Vd U da 30V
10A _ 140V b
6Ω
E2 90V
+ _
进而有：
Ucb Vc Vb 80 60 140V
＋
i R
伏 - 安 特性
u
－
i u
由欧姆定律得出：
u R const i
R 称为电阻，单位： G 称为电导，单位：S
1 单位：S G R
电阻元件的伏安特性
线性电阻 非线性电阻
欧姆定律的几种表示形式
——欧姆定律与U、I正方向的关系
I U R U
I R
U
I R
U IR
U IR
＋
A
U
－
B
解：A元件的电压、电流参考方向非关联； B元件的电压、电流参考方向关联。
例
a
IR UR
假设: b
I R 与 U R 的正
方向一致 （关联）
UR IR R
假设: a IR UR b
I R 与 U R 的正
方向相反 （非关联）
U R I R R
【例 1.1】 已知电路如图所示, E 6V, R=3。试求
图中标明参考方向。
U IR
注意：用欧姆定律列方程时，一定要在
电阻的功率
p u i Ri u / R
2 2
结论：
p0
电阻元件是耗能元 件，在任何时刻总 是消耗功率的。
电路基础
2、电容元件
在外电源作用下，正负电极上分别带上等量异 号电荷，撤去电源，电极上的电荷仍可长久地 聚集下去，是一种储存电能的部件。
a I
（即U、I 实际方向一致）
a R 或 U
I
R
U
b
b
I a
+
“吸收功率” （负载）
若 P = UI 0 I a
+
（即U、I 实际方向相反）
-
U b
-
U b
“发出功率” （电源）
根据能量守衡关系
P（吸收）= P（发出）
结 论
在进行功率计算时，如果假设 U、I 正方向一致。 当 计算的 P > 0 时, 则说明 U、I 的实际 方向一致，此部分电路消耗电功率，为负载。 当计算的 P < 0 时, 则说明 U、I 的实际方