电子电工学：电路的基本概念
第一章 电路的基本概念和基本定律
电路的基本概念和基本定律
伏-安关系： 电压电流关系 （u，i关联参考方向下）
i u e
N
d e dt dLi di L dt dt
di u e L dt
电磁感应定律 感应电动势阻碍电流 变化，且其大小与电 流变化快慢有关
对于线性电感
伏安关系
说明1： 电压与电流的变化率成正比，电感是动态元件 当
如果U 、I方向不 一致该如何？
江苏大学电工电子教研室
电路的基本概念和基本定律
二、功率的计算：
U、 I 为关联参考方向时： U、 I 为非关联参考方向时：
P = UI或 p＝ui
三、功率性质： 若计算结果 P（p） 0
若计算结果P（p） 0
Hale Waihona Puke + u –+
i
i
u –
P = －UI或 p＝－ui
电工技术（电工学I）
第一章 电路的基本概念和基本定律 Basic conception and Laws of circuit
江苏大学电气信息工程学院
School of electric and information，UJS
电路的基本概念和基本定律
内容
1.1 电路的作用与组成
1.2 电路模型 1.3 电流和电压的参考方向 1.4 电路的功率
江苏大学电工电子教研室
电路的基本概念和基本定律
4.关联与非关联参考方向 对任一元件或一段电路 关联方向：
I
与
U
的参考方向一致
a
I U
b
非关联方向：
I
与
U
的参考方向相反
a
电工复习资料-
电工学复习资料第一章电路的基本概念和基本定律1、电路的概念、作用及组成2、电源的三种工作状态（包括负载大小、电源的外特性、电源与负载的判断、额定值与实际值）3、电位的概念4、欧姆定律及基尔霍夫定律（包括电流定律和电压定律的推广应用）5、会计算电位第二章电路的分析方法1、理解实际电源的两种模型电压源与电流源的外特性，理解二者之间等效关系2、理解理想电压源和理想电流源的特点3、掌握支路电流法、结点电压法、叠加原理、戴维南定理和诺顿定理的解题方法和过程。
能够回答下述问题：1、有些同学常常把理想电流源两端的电压认作零，其理由是：理想电流源内部不含电阻，则根据欧姆定律，U=RI=0×I=0。
这种看法错在哪里?2、凡是与理想电压源并联的理想电流源其电压是一定的，因而后者在电路中不起作用；凡是与理想电流源串联的理想电压源其电流是一定的，因而后者在电路中也不起作用。
这种观点是否正确？为什么？计算：1、电路如图所示，已知 E =10V，I S=1A ，R1=10Ω，R2= R3= 5Ω，试求流过R2的电流I2和理想电流源两端Us。
2、求解图中所示电路中各支路电流。
已知V U S 301=，V U S 242=， A I S 1=，Ω=61R ，Ω==1232R R 。
3、电路如图所示。
试求流过Ω6的电流。
4、用戴维南定理计算电路中电流I 。
5、用戴维南定理计算电路中Ω1电阻中电流I 。
6、电路如图所示。
试求电流I ，并计算理想电压源和理想电流源的功率（说明是取用的还是发出的功率）。
7、用戴维南定理求电流I 。
8、图示电路中，已知5=S U V ，1=S I A ，Ω===5321R R R 。
求各支路电流。
第三章一阶电路暂态分析1、理解电阻、电容和电感元件的特点2、电路产生暂态过程的原因是什么？换路定则。
3、理解换路中产生的过电压和过电流4、会用三要素法分析一阶电路能够回答下述问题：1、如果换路前电容 C 处于零状态，则 t = 0时，u c (0) = 0；而 t →∞ 时， i c (∞)=0，是否可以认为 t = 0时，电容相当于短路，电容相当于开路？如果换路前电容C 不是处于零状态，上述结论是否成立？2、如果换路前 L 处于零状态，则 t = 0 时， i L (0) = 0 ，而t →∞时， u L (∞) =0 ，因此是否可以认为 t = 0时，电感相当于开路， t →∞ 时，电感相当于短路？如果换路前 L 不是处于零状态，上述结论是否成立？为什么？3、在 RC 电路中，如果串联了电流表，换路前最好将电流表短路，这是为什么？4、如果在线圈两端并联了电压表，开关断开前最好将其去掉，这是为什么？ 计算：1、电路如图所示，试用三要素法求0≥t 时的1i 、2i 及L i 。
《电工电子学》第一章电路的基本概念与基本定律(课时).总结
1 1 1 1 R R1 R2 Rn
分流公式
+
i i1
R1
i2
R2
R2 i1 i R1 R2
R1 i2 i R1 R2
理想电流源的串联与并联：
IS1 IS2 IS3 IS
并联
IS= ISk
注意参考方向
IS= IS1+ IS2 － IS3
串联
电流相同的理想电流源才能串联，且每个恒流 源的端电压均由它本身及外电路共同决定。
想想
US
练练
在电路等效 的过程中，与理 想电流源相串联 的电压源不起作 用；与理想电压 源并联的电流源 不起作用。 is=is2-is1
KVL通常用于闭合回路，但也可推 广应用到任一不闭合的电路上。 例：列出下图的KVL方程
a + uab b － + us3 －
i1
+ us1 －
R1
i4
+ us2 －
i2
R2
uab us3 i3 R3 i2 R2 us 2 i1R1 us1
uab us3 i3 R3 i2 R2 us 2 i1R1 us1 0
导线 理想化 电源
I
电 池
灯 泡
+
_ 电源 E
R
U
理想化 元件
负载
今后我们分析的都是 电路模型，简称电路。
1-１电路中的物理量及其正方向
电路分析的主要任务在于分析求解电路物理 量，其中最基本的电路物理量就是电流、电 压和功率。
一、电流
电荷的定向移动形成电流。
电流的大小用电流强度表示，简称电流。
电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量。
1电路的基本概念与基本定律-电工电子学
(b) 电流从“+”流入，故为负载；
(c) 电流从“+”流入，故为负载 ；
(d) 电流从“+”流出，故为电源。
2.功率与功率平衡
功率 设电路任意两点间的电压为 U ,流入此部分电
路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为:
P UI
W为瓦[特] KW为千瓦
功率平衡：由U＝E－R0I得 UI＝EI－R0I2
返回
物理量参考方向的表示方法
I
a
电 池
灯 泡
+ EU
_
+
R
Uab
_
b
电压
正负号 箭头 双下标
a + U_ ab b
电流：从高电位 指向低电位。
a
Uabb
I
Uab（高电位在前， + R -
低电位在后）
1.4 欧 姆 定 律
欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。
U R I
＋ I
U －
U＝RI （a）
I1 R1
c
+ U3
E1 U1
R2 I2
a
d
- - U4 +
U1＋U4＝U2＋U3
U2 E2 U1－U2－U3＋U4＝0
即 U＝0
电位降取正
b
电位升取负
上式可改写为
I1 R1
c
+ U3
R2 a
- - U4
I2
d
+
E1－E2－R1I1＋R2I2＝0 E1
U1
或 E1－E2＝R1I1－R2I2
U2 E2
U＝E1－U1＝E1－IR01
E1＝U＋R01I＝220
电工电子学
R1
+ US2
_
R2
b=3
n=2
R3
l=3
m=2
精选课件ppt
22
2. 基尔霍夫电流定律 （KCL）
在集总参数电路中，任意时刻，对任意节点流出或流入该节点电流的代数 和等于零。
K
ik (t) 0
或
i入i出
k 1
式中ik(t) 为任意时刻流出（或流入）该节点的第 k 条支路的电流，K 为连接
该节点的支路数
10
电流参考方向的两种表示方式：
• 用箭头表示 —— 箭头的指向为电流的参考方向
i
A
B
• 用双下标表示 —— 如 iAB , 电流的参考方向由A指向B
iAB
A
B
③ 为什么要引入参考方向 ？
(a) 复杂电路的某些支路事先无法确定实际方向
？
中间支路电流的实际方向无法确定，为分析方便， 只能先任意标一方向（参考方向），根据计算结果 ，才能确定电流的实际方向。
基尔霍夫电压定律 Kirchhoff’s Voltage Law — KVL
• 基尔霍夫定律反映了电路中所有支路电压和电流所遵循的 基本规律，是分析集总参数电路的基本定律。
• 基尔霍夫定律与元件特性（元件VCR）构成了电路分析的 基础。
精选课件ppt
21
1. 几个名词
支路（branch）: 电路中每一个两端元件就叫一条支路
在线性电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率
1. 电流（Current）
① 电流 带电粒子的定向运动形成电流
电流的大小用电流强度表示
i(t)def limqdq t0 t dt
单位：安培
电路的知识点总结初中
电路的知识点总结初中电路是由电源、导线、电器元件组成的一种特殊的电气连接。
它是电工学的基础。
在现代生活中，电路无处不在，可以说电路已经渗透到了我们生活的各个方面。
因此，了解电路的基本知识，对我们的生活和学习都有着非常重要的意义。
一、电路的基本概念电路是由电源、导线、电器元件组成的一种特殊的电气连接。
电源是电路中提供电流的装置，导线是电流在电路中传输的通道，电器元件是电路中起控制、保护、转换等作用的器件。
电流是电荷在导体中移动的现象，通常用I来表示，单位是安培（A）。
电压是电荷在电路中受到的电势差，通常用U来表示，单位是伏特（V）。
电阻是阻碍电流通过的性质，通常用R来表示，单位是欧姆（Ω）。
电路中的几个基本元件1.电源电源是提供电流的装置，常见的电源有电池、发电机、充电器等。
（1）直流电源：电流方向不变的电源，如电池、太阳能电池等。
（2）交流电源：电流方向周期性变换的电源，如插座上的交流电。
2.导线导线是电流在电路中传输的通道，通常用金属导体制成，如铜线、铝线等。
导线的作用是将电荷从电源端传输到电器元件端。
3.电器元件（1）电阻：电阻是阻碍电流通过的性质，常用碳膜电阻、铁素体电阻等。
（2）电容：电容是存储电荷的元件，常用电解电容、陶瓷电容等。
（3）电感：电感是储存电能的元件，常用铁氧体电感、线圈电感等。
（4）开关：开关用来控制电路的通断，常用按钮开关、触发开关等。
二、电路的基本定律1.欧姆定律欧姆定律是电路学的基础定律之一，它表示了电压、电流和电阻之间的关系。
欧姆定律的数学表达式为U=IR，其中U表示电压，I表示电流，R表示电阻。
2.基尔霍夫定律基尔霍夫定律是电路中电压和电流的分配规律。
按照基尔霍夫定律，串联电路中各个元件的电压之和等于电源电压，并联电路中各个元件的电流之和等于电源电流。
3.功率定律功率定律表示了电路中功率与电压、电流之间的关系。
功率定律的数学表达式为P=UI，其中P表示功率，U表示电压，I表示电流。
电工基础知识
二、闭合电路的欧姆定律 图 1-8 为最简单的闭合电路，当 K 合上，电路中有电流流过。实
9
验证明，通过闭合电路中的电流的大小与电源电动势成正比，与电路 中的负载和电源内阻之和成反比。即 I=
E R ro
（1-9）
式 1-9 就是全电路欧姆定律的表达方式。式中 E-----电源的电动势,（V） I-----电路中的电流,（A） R-----外电路的总电阻， （Ω） ro----电源的内电阻， （Ω）
8
阻，也可以是电路的等效电阻。 例 1-2 有一只标字不清的电阻 R，为测其电阻值而接成如图 1-7 所示的电路，已知伏特表读数为 3 伏，毫安表读数为 30 毫安，求 R 等于多少？ 解：根据公式（1-8）即可计算出电阻 R =
U 3 = =100（Ω） I 0.03
例 1-3 长 200 米的照明线路，负载电流为 4 安，如果采用横截 面积为 10 平方的铝线，试计算导线上的电压损失。如果改用同样横 截面积的铜线，求导线上的电压损失。 解：查表 1-1 得铝的电阻率ρ=0.0285 欧•毫米 /米。故铝导线 总电阻为
E R ro
得
11
I=
12 =1（A） 1 11
又由 U=IR
得
U=11（V）
开关 K 置 2 处 I=0 U=E=12（V）
开关 K 置 3 处时，为短路 U=0 I=
E =12（A） ro
第四节
一、电功
电功与电功率、电流的热效应
电能是由其它形式的能（如机械能、热能、化学能、核能）转换 来的，电能又可以转换为其它形式的能。 电能转换为其它形式的能量的过程，是通过电流做功来实现的。 电流做功多少，就是能量转换的度量。前面介绍过，电场力推动电荷 要做功。由（1-2）式可知，电场力移动电荷所做的功 W=qU ,再由电 流强度定义式（1-1）I=
电工学基础知识点
电工学基础知识点电工学是一门研究电磁现象在工程技术中应用的科学，它涵盖了电学、磁学、电路等多个方面的知识。
以下是一些电工学的基础知识点。
一、电路的基本概念电路是电流通过的路径，它由电源、负载、导线和开关等组成。
电源提供电能，负载消耗电能，导线用于连接各个元件，开关则控制电路的通断。
电流是电荷的定向移动，其单位是安培（A）。
电荷在电路中移动会遇到阻力，这种阻力称为电阻，单位是欧姆（Ω）。
电阻的大小取决于导体的材料、长度、横截面积和温度等因素。
电压是使电荷定向移动形成电流的原因，单位是伏特（V）。
电路中两点之间的电压等于这两点之间的电位差。
二、直流电路直流电路中电流的方向始终不变。
在分析直流电路时，常用的定律有欧姆定律、基尔霍夫定律等。
欧姆定律指出，在一段电路中，通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，与电阻值成反比，即 I ＝ U ／ R。
基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律。
基尔霍夫电流定律（KCL）指出，在任何一个节点上，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。
基尔霍夫电压定律（KVL）指出，在任何一个闭合回路中，各段电压的代数和为零。
三、交流电路交流电路中的电流和电压大小和方向会随时间周期性变化。
交流电的主要参数有频率、幅值和相位。
频率表示交流电在单位时间内变化的周期数，单位是赫兹（Hz）。
我国的市电频率为 50Hz。
幅值是交流电的最大值，通常用有效值来表示交流电的大小。
有效值是根据交流电在一个周期内产生的热效应与相同大小的直流电产生的热效应相等来定义的。
相位则反映了交流电变化的进程。
在交流电路中，电阻、电感和电容是常见的元件。
电阻对电流的阻碍作用与直流电路相同。
电感具有阻碍电流变化的特性，当电流变化时会产生感应电动势。
电容能够储存电荷，其两端的电压不能突变。
四、电路的分析方法对于复杂电路，可以使用等效变换、支路电流法、网孔电流法、节点电压法等方法进行分析。
等效变换是将复杂电路简化为较简单的电路，例如将多个电阻串联或并联等效为一个电阻。
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家用电器
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应用举例 (4)
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楼宇电梯的控制
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汽车电子
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汽车照明、 电动转向、空调、 音响、雨刷、安全
报警、电动门窗 …….
机械
电子
h
机
7电
机电一体化
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课程性质: 技术基础课 服务对象: 非电专业 课程特点： 内容丰富，
技术更新快，
I1
I1
10V
10
10V
10
I1=1A
I1=-1A
h 22
6、表示方法： a、用箭头来表示，箭头的方向为其参考方向； b、用双下标表示，例如Iab表示电流参考方向由a指向b。
7、单位：安培（A：Ampere） [毫安mA 微安uA] 换算：1mA = 10-3A
1uA = 10-6A
h 23
二、电压和电动势及其参考方向：
h 13
第一章 电路的基本概念
南京工业大学信息科学与工程学院电子系
h 14
第一章 电路的基本 概念
1.1 电路的作用和组成 1.2 电路的基本物理量 1.3 电阻、电容和电感元件 1.4 电源元件 1.5 电路的工作状态 1.6 电路的基本定律 1.7 电路中电位的概念及计算
h 15
本章的基本要求：
放 扬声器 大 器
二、电路的组成及模型：
1、组成：电源、负载和中间环节。
电源: 提供
电能的装置
电
灯
池
泡
中间环节：传递、分 h配和控制电能的作用
18
负载: 取用 电能的装置
2、模型：
为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模 型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来 模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电
工业控制
电机控制 机床控制 生产过程自动化控制 楼宇电梯控制 ......
h 3
磁盲大组悬人型合浮引车机列床路床车车
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应用举例 (2)
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信号检测
• 压力、温度、水位、 流量等的测量与调节
• 电子仪器 • 医疗仪器 • ......
h 4
实CT验扫装描置
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应用举例 (3)
• 电灯、电话 • 广播、电视 • 冰箱、洗衣机 • 家庭影院 • ......
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信息科学与工程学院
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➢第一章 电路的基本概念 ➢第二章 电路分析基础 ➢第三章 交流电路 ➢第四章 分立元件放大电路 ➢第五章 集成运算放大器 ➢第六章 直流电源 ➢第七章 门电路和组合逻辑电路 ➢第八章 触发器和时序逻辑电路
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电工与电子技术的应用
应用举例 (1)
使用方9 法，验证与探索相结合。 返回
教材及参考书
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教材：
《电工学》 陈道红主编 化学工业出版社
参考书：
《电工学》第五版 （上、下） 秦曾煌主编 高等教育出版社
《电工与电子学》叶挺秀主编 高等教育出版社
《电工学》（少学时） 唐介主编 高等教育出版社
h 10
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第一章 电路的基本概念
南京工业大学信息科学与工程学院电子系
1、电压：
（1）电压：电场力把电位正电荷从电路中的一点移到 另外一点所作的功，为这两点之间的电压。
u dw dq
（2）分类：直流电压U、交流电压u。
（3）实际方向：规定由高电位端指向低电位端。
（4）参考方向：任选某一方向为其参考方向，也叫其正 方向。
h 24
（5）正负：电压值为正时，电压的实际极性和参考极性相 同，否则相反。
一、理解电压与电流参考方向的意义 二、能正确而熟练的应用电路基本定律 三、了解电路的三种状态及额定值的意义 四、会计算电路中某点的电位
h 16
1.1 电路的作用和组成
电路：由各种元件相互连接而构成的电流的通路。
一、电路的作用： 1、实现电能的传输、转换；
电
灯
池
泡
2、实现信号的传递与处理。
话筒
h 17
h 11
第一章 电路的基本 概念
1.1 电路的作用和组成 1.2 电路的基本物理量 1.3 电阻、电容和电感元件 1.4 电源元件 1.5 电路的工作状态 1.6 电路的基本定律 1.7 电路中电位的概念及计算
h 12
第一章 电路的基本 概念
1.1 电路的作用和组成 1.2 电路的基本物理量 1.3 电阻、电容和电感元件 1.4 电源元件 1.5 电路的工作状态 1.6 电路的基本定律 1.7 电路中电位的概念及计算
+
实际方向
（参考方向） U
U>0
+
实际方向
（参考方向） U
U<0
h 25
（6）表示方法： a、用极性“＋”、“－”表示，参考方向由正指向负；
b、用双下标表示，例如Uab表示其参考方向由a指向b。
（7）单位：伏特（V：Volt) [毫伏mV 微伏uV 千伏kV ] 换算：1mV ＝ 10－3V 1uV ＝ 10－6V 1kV ＝ 103V
一、电流及其参考方向：
1、电流：电荷在导体中有规则的定向移动形成电流，亦 叫电流强度，简称电流i。
i dq dt
2、分类：直流电流I、交流电流i。
3、实际方向：习惯上规定正电荷移动的方向为电流的实 际方向。
4、参考方向：任选某一方向为其参考方向，也叫其正方 向。
h 21
5、正负：当电流的实际方向与其参考方向一致时，其值 为正；当电流的实际方向与其参考方向相反时， 其值为负。
路模型。
导线
电
灯
池
泡
h 开关
19
Ro
+
R
E
-
S
手电筒的电路模型
几个概念：
激励：作用于电路上的电源或信号源的电压或电流， 也称为输入。
响应：由激励在电路各部分产生的电压或电流，也称 为输出。
电路分析：在已知电路结构和元件参数的条件下，分 析电路的激励与响应之间的关系。
h 20
1.2 电路的基本物理量
紧密联系实际，
应用非常广泛。
h 8
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主要教学环节
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课堂教学 紧跟老师讲课思路，积极思考，主动学习。
抓住基本概念、基本理论、基本原理和分
析方法。 习题 注意解题方法和技巧，书写整洁。独立完
成作业，按时交作业。 实验 训练实验技能，培养严谨的科学作风。注
意理论联系实际，掌握常用仪器、仪表的 h
h 26
2、关联与非关联参考方向： 关联参考方向：电流和电压的参考方向一致； 非关联参考方向：电流和电压的参考方向不一致；
+
U
I
关联参考方向
+
UI非关联参考方向来自h 273、电动势： （1）概念：描述了电源中外力做功的能力，它的大小等于
外力在电源内部克服电场力把单位正电荷从负 极移到正极所做的功。 （2）实际方向：在电源内部由负极指向正极。 （3）单位：伏特（V：Volt)