电工学第一章

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电工学第一章

电工学第一章

1.3 电路的状态
(一)通路
S 电路的状态——通路 电路的状态 通路 E 电源的状态——有载 有载 电源的状态
R0
I + UL _
+ US _
电动势E:实际方向由低电位指向高电位, 电动势 :实际方向由低电位指向高电位,即电位升高 的方向。 的方向。 电源产生的电功率为EI 电源产生的电功率为 电压的实际方 US :电源的端电压,即电源两端的电位差。 向:由高电位 电源的端电压,即电源两端的电位差。 电源输出的电功率为U 电源输出的电功率为 S I 指向低电位, 指向低电位, UL :负载的端电压,即负载两端的电位差。 即电位降低的 负载的端电压,即负载两端的电位差。 电位降低的 方向。 方向。 负载取用的电功率为U 负载取用的电功率为 I
三、电路的组成
电源:将非电形态的能量 电源: 转换为电能。 转换为电能。 负载: 负载:将电能转换为 非电形态的能量。 非电形态的能量。 导线等: 导线等:起沟通电路和 输送电能的作用。 输送电能的作用。
+
mV
S
E
从电源来看,电源本身的电流通路称为内电路 内电路, 从电源来看,电源本身的电流通路称为内电路, 外电路。 电源以外的电流通路称为外电路 电源以外的电流通路称为外电路。 当电路中的电流是不随时间变化的直流电流时, 当电路中的电流是不随时间变化的直流电流时, 这种电路称为直流电路 物理量用大写字母 直流电路。 大写字母表 这种电路称为直流电路。物理量用大写字母表 示! 当电路中的电流是随时间按正弦规律变化的交 流电流时,这种电路称为交流电路 交流电路。 流电流时,这种电路称为交流电路。物理量用小 写字母表示! 写字母表示!
有 源 电 路
S1、S2全部断开: 、 全部断开 全部断开:

电工学第一章直流电路

电工学第一章直流电路
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(三)电路的短路 开关SA接“3” 号位置,电路中的 短路电流: I短 E r U外 E I短r 0
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(四)电路在三种状态下各物理量的关系
电路 状态
电流
电压 电源消耗功率 负载功率
断路 I 0
U E
PE 0
(一)部分电路欧姆定律 (二)全电路欧姆定律
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(一)部分电路欧姆定律 1.部分电路欧姆定律的内容 在不包含电源的电路中,流过导体的电流与这段导体
两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,即 I=U/R 。
式中 I—导体中的电流,A; U —导体两端 的电压,V; R—导体的电阻,Ω。
1.串联电路中流过每个电阻的电流都相等,即:
I I1 I2 In
2.串联电路两端总电压等于各电阻两端分电压之和,即:
U U1 U2 Un
3.串联电路等效电阻(即总电阻)等于各串联电阻值之
和,即:
R R1 R2 Rn
注:(1)如果电路中串联的 n 个电阻值相等(均为 R0),
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(二)电阻率 概念:长度为1m、截面为1mm2的导体,在一定温度下 的电阻值,用符号ρ表示。其单位为Ω·m(欧米)。 纯金属的电阻率很小,绝缘体的电阻率很大。银是最 好的导体,但价格昂贵而很少采用,目前电气设备中常采 用导电性能良好的铜、铝作导线。
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的电压表,它的内阻 R0 为 40kΩ 。用它测量电压时,允 许流过的最大电流是多少?
解:
I

U R0

300 40 103

电工学第一章优秀课件

电工学第一章优秀课件

2009 年9 月
第一章 电路的基本概念、基本定
律和基本分析方法
本章内容
1-1 电路组成
1-2 电路的基本物理量及其正方向
1-3 电路的工作状态 1-4 电路基本元件 1-5 基尔霍夫定律
1-6 电阻串联和并联
1-7 电压源和电流源及其等
效变换
1-8 叠加定理、戴维宁定理 1-9 支路电流法
1-10 节点电压法
开关
I
S
1 0 B A S E - T w a ll p la t e
白炽灯
++
E
电 池
–U
RL
Ro
导线

电路模型是由理想电路元件构成。
1-1-2 理想电路元件,电路模型 2、理想电路元件(电路元件) 根据实际电路元件所具备的电磁性质所假想的只具 有单一电磁性质的元件。
3、5种基本的理想电路元件:
电子技术
数字电子技术
课堂教学(48学时)
电路分析基础
第一章 电路的基本概念、基本定律和基本分析方法 第二章 电路暂态分析 第三章 单相正弦交流电路 第四章 三相电路
模拟电子技术
第六章 整流、滤波及稳压电路 第七章 半导4学时)
电路部分
灯泡
电 池
导线 电源:能提供电能或电信号的器件,如电池、发电机、信号发生器。
负载:能将电能转化为其他形式能量的装置。如灯泡、电动机等
中间环节:开关、导线,起传输、分配、控制作用
1-1-2 理想电路元件,电路模型
电路理论研究的对象不是实际电路,而是电路模型
1、电路模型:把实际电路的本质特征抽象出来所形成 的理想化的电路,与实际电路具有相同的电磁性质。

电工学第一章

电工学第一章
电源外部的电路称外电路; 外电路中的电阻称外电阻。
简单的全电路
全电路欧姆定律内容:
闭合电路中的电流与电源的电动势成 正比,与电路的总电阻(内电路电阻与外 电路电阻之和)成反比。
公式:
I= E R+r
全电路欧姆定律又可表述为:
电源电动势等于U外和U内之和。
电源电动势E= U内+U外
二、电路的三种状态
(4)合理选择电流表的量程
每个电流表都有一定的测量范围,称为电流表 的量程。
一般被测电流的数值在电流表量程的一半以上, 读数较为准确。因此在测量之前应先估计被测电流 大小,以便选择适当量程的电流表。
若无法估计,可先用电流表的最大量程挡测量, 当指针偏转不到1/3刻度时,再改用较小挡去测量, 直到测得正确数值为止。
热敏电阻
压敏电阻
湿敏电阻
光敏电阻
电阻值随温度升高而减小的热敏电阻称为负温度 系数(NTC)的热敏电阻,电阻值随温度升高而增大的热 敏电阻称正温度系数(PTC)的热敏电阻。
热敏电阻的应用
三、电阻的连接
1.电阻的串联
像这样把多个元件逐个顺次连接起来,就组成 了串联电路。
三、电阻的连接
电阻的串联 电路
§1-1 电路及基本物理量
一、电路的组成及作用
电路:电流流通的路径。 电路的组成:电源、负载、导线和控制装置。
实物接线图
用电气符号描述电路连接情况的图,称电路 原理图,简称电路图。
进行能量的转换、传输和分配
电能传输示意图 实现信息的传递和处理
信息处理示意图
电路通常有三种状态: 通路:电路构成闭合回路,有电流流过。
开路:电路断开,电路中无电流通过。开路也 称断路。

电工学-上册--第一章-考试-重点市公开课获奖课件省名师示范课获奖课件

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支路:电路中每一种分支 名词注释: 节点:三个或三个以上支路旳联结点
回路:电路中任一闭合途径

b
I1 I2
a
I6 R6
c
I4 I3
I5 d
+
_ E3
R3
支路:ab、ad、… ... (共6条)
节点:a、 b、… ... (共4个)
回路:abda、 bcdb、 … ...
(共7 个)(一) 克氏电流定律+u_ b
箭 头a
ub
电流:从高电位 指向低电位。
I
双下标
Uab(高电位在前,
低电位在后)
+
R
-
电路分析中旳假设正方向(参照方向)
问题旳提出:在复杂电路中难于判断元件中物理量
旳实际方向,电路怎样求解?
电流方向 AB?
E1
A IR B R
电流方向 BA?
E2
处理措施
(1) 在解题前先设定一种正方向,作为参照方向;
RU
_
_
b
a、b两点间旳电压 在数值上等于电场力把单位正电荷
从a点移到b点所做旳功。 Uab W q
电位差:在电场内两点间旳电压也常称为两点间旳电位差。
电压旳方向
Uab Va Vb
由高电位端指向低电位端,即电位下降旳方向
常用单位: 伏(V)、毫伏(mv)和微伏(μv) 1kv=103V 1V=103mv =106μv
负载---耗电能或转换电能,如日光灯、电脑 等
三 作用
作用: 实现电能旳传播和转换 信号旳传递和处理
术语:“鼓励”、 鼓“励:响电应源或”信号源旳电压或电流,推动
电路工作。
响应:因为鼓励在电路各部分产生旳电压 和电流

电工学第一章

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图1-3 图1-2a的简化电路
1.负载状态 2.空载(开路)状态 3.短路状态
1.3 电路的状态
1.负载状态
当开关S闭合、电源和负载接通时,电路中就有 了电流及能量的输送和转换。电路的这一状态称 为负载状态或有载状态,有时也称为通路。
1.负载状态
图1-5 电路的三种工作状态
2.空载(开路)状态
2.基尔霍夫电压定律
图1-10 KVL的推广应用
1.5 支路电流法
在计算复杂电路的各种方法中,支路电流法是最基本的。支路电流 法以支路电流为未知量,应用基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫 电压定律(KVL)分别对节点和回路列出所需要的方程组,而后解出 各未知支路电流。 1)判断电路中的支路数b和节点数n。 2)在电路图中标出各支路电流的参考方向和各回路绕行方向。 3)根据KCL列出n-1个独立的节点电流方程式。 4)根据KVL列出b-(n-1)个独立的回路电压方程式。 5)解联立方程组,求出各支路电流,必要时
当开关S断开时,由于电路中的电源和负载之间没有构成闭合回路,电路的这 一状态称为开路状态。开路时,由于电源没有接上负载,故称为空载状态。 这时电路没有电流,则电源内阻中就没有电压降。电源的端电压即开路电压 用UOC表示,等于电源的电压降。
2.空载(开路)状态
图1-6 例1-2的电路
3.短路状态
当电源的两端由于某种原因被电阻可以忽略不计的导线或开关连接在一起时, 电源则处于短路状态。 电源短路状态时,外电阻可视为零,电源端电压为零,电流不经过负载,电 流回路中仅有很小的电源内阻R0,因此回路中的电流很大,这个电流称为短 路电流,用IS表示。 在这种状态下,电源所产生的功率将全部消耗在电源的内电阻和连接导线的 电阻上.

[工学]唐介电工学第01章


b
例1
I1
I2
a
I6 R6
c
I3
I4
I5
+
E3 d _
R3
支路:ab、ad、… ... (共6条)
节点:a、 b、… ... (共4个)
回路:abda、 bcdb、…... (共7 个)
网孔:abda、 bcdd、adca (共3个)
(1-14)
2、克氏电流定律KCL (1)定义
对任何节点,在任一瞬间,流入该节点的电流之 和等于流出该节点的电流之和。
(J 焦耳)
(2)功率单位: W、mW 、kW
(3)电压、电流的关联正方向
方向关联
+I U -
方向不关联
-I U +
(1-10)
(4)功率正负的意义
参考方向关联
参考方向不关联
i
i
+ u- 计算结果
-u+ 计算结果
用公式P=+u i >0
<0
用公式P=-u i
>0 <0
当计算结果P > 0时:该元件“吸收功率”(负载)
d n=4 m=3
bcdb:I4R4+I6R6-I5R5=0 abca: I2R2 +I4R4-Ux =0
结果:5个电流 + 1个电压=6个未知数,由6个方程求解。
(1-37)
§1.8 迭加定理
一、概念
——在多个电源同时作用的线性电路中,任何支路的电 流(或电压), 都是各个电源单独作用时在此支路中所产 生的电流(或电压)的代数和。
i
u r u i 常数 ——非线性电阻
本课只 讨论线 性电阻
(1-19)
(4)电阻的串联

电工学第一章

1.定律 在任一瞬间,流向任一结点的电流等于流出该结 点的电流。 即: I入= I出 I1 I2 a 或: I= 0 R2 R1 I 对结点 a: 1+I2 = I3 I3 R E2 E1 3 或 I1+I2–I3= 0 实质: 电流连续性的体现。 b 基尔霍夫电流定律(KCL)反映了电路中任一 结点处各支路电流间相互制约的关系。
I = 0.28A I = – 0.28A E 3V +
+
U U´ 2.8V – 2.8V +
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R0
电流I的参考方向 与实际方向相同, I=0.28A,由流向, 反之亦然。
1.4 欧姆定律
U、I 参考方向相同时 + U – I U=IR U、I 参考方向相反时 + U – I U = – IR
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第1章 电路的基本概念与基本定律
本章要求:
1.理解电压与电流参考方向的意义;
2. 理解电路的基本定律并能正确应用;
3. 了解电路的有载工作、开路与短路状态,理解
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
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在220V电压下工作时的电阻 U 220 R 806 I 0.273 一个月用电 W = Pt = 60W(3 30) h = 0.06kW 90h = 5.4kW. h 电气设备的三种运行状态 额定工作状态: I = IN ,P = PN (经济合理安全可靠) 过载(超载): I > IN ,P > PN (设备易损坏) 欠载(轻载): I < IN ,P < PN (不经济)

电工学(少学时)-唐介主编第一章课件讲课稿


负载
_
_
恒压源特性小结
Ia
+
US _
R
b
Uab
I US R
恒压源特性中不变的是:______U_S___
恒压源特性中变化的是: ______I_____ ___外__电_路__的__改__变_____ 会引起 I 的变化。
结论:凡是与理想电压源并联的元件其两端的电压恒等于理想 电压源的电压值。
干电池、蓄电池忽略内阻视为理想电压源。
5功率。
电源产生的电功率PE=EI 电源输出的电功率PS=USI 负载消耗的电功率PL=ULI 6、电能W(J)
在时间t内转换的电功率称为电能。 W=P×t
对于上图中的负载
电能W=UL×I×t(J) 功率P=W/t=I×UL(W)
物理量的单位与实际方向
电源端电压US=E,电压也常被称为电位差或电压降。 负载端电压UL=I×RL(V)
电位和电压的区别:
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,电位具有单值性。 电路中两点间的电压值是固定的,不会因参考点的不同而改变。 4、电动势E(V) 衡量电源力对电荷做功能力的物理量,电动势的实际方向规 定为电位升高的方向,即从低电位点指向高电位点。
电路是电流流通的路径,是由某些元、器件为完成
一定功能、按一定方式组合后的总称。
1. 电路的作用
注重电源效率
(1) 实现能量的传输、分配与转换
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
电灯 电动机
电炉
...
(2)实现信号的传递与处理
话筒
放 扬声器

注重信号的快速及准确性

2. 电路的组成部分

电工学第一章


电路符号 e
RS 实际电压源(交流) 实际电压源(交流) + -
E
RS
+ -

E
RS
+ -
实际电压源(直流) 实际电压源(直流)
伏安特性
i
u
U0 = EE R
e
+ u
理想 电压 源伏 安特 实际电压源 性 伏安特性
IS = E RS
RS
0
i
u = e – Rs i
特点:输出电压随外电路变化。 特点:输出电压随外电路变化。
3) 注意:参考方向一经规定之后,就不1.1 参考方向和参考极性
3、规定参考方向的任意性和习惯性 、
1) 任意性:参考方向可任意和独立地规定。 任意性:
四种配合,实质只有两种: 电压、电流同向 电压、电流反向
2) 习惯性 习惯性(惯例):要按人们的通常习惯来选择参考
RS
u -
实际电压源与理想电压源的本质区别 注意 在于其内阻RS。 当 RS = 0 时,实际电压源就成为理想电压源。 实际电压源就成为理想电压源。 e
RS 实际电压源 + -
RS = 0
e
+ -
理想电压源 i i
实际工程中, 实际工程中,当 + 负载电阻远远大 e - u 于电源内阻时, 于电源内阻时, RS 实际电源可用理 想电压源表示。
§1.2 元件的特性方程
3) 电感元件
(2) 特征方程 ① eL和uL的关系 uL=-eL ② eL、i、uL参考方向配合如右图,可得: eL=-L di/dt uL=-eL ③ 电感元件特性方程: di uL = L (无源惯例) dt 逆关系式:
1 i (t ) = L
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(二)开路
S1
S2


图 1.2.2 开路
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 部分电路的状态称为开路。
开路的特点:

I=0



U视电 路而定
图 1.2.3 开路的特点
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(三)短路
电源短路
S1

S2

短路的特点:
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化简电路
下一节
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1.4 电路中的参考方向
+
I
US_
IS R2
R1
在复杂的直流电路中,电压和电 流的实际方向往往是无法预知的, 且可能是待求的;而在交流电路中, 电压和电流的实际方向是随时间不 断变化的。这时只能给它们假定一 个方向作为电路分析和计算时的参 考,这些假定的方向称为参考方向 或正方向。
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(二)基尔霍夫电压定律(KVL)
选择环行方向
+
+
电位升等于电位降
US1__
__US2
R3
US1 + U1 = US2 + U2 US1 + U1 -US2 - U2 = 0
U1 R1 I+1
R2 I+U22
I3
在电路的任何一个回路中,沿同一方向循行,同一瞬间电 压的代数和等于零。
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1.2 电路的状态
(一)通路
电路的状态——通路 电源的状态——有载 电源产生的电功率为 EI
SI
+
+
E
U_ S
U_L
电源输出的电功率为 US I 负载取用的电功率为 UL I
图 1.2.1 通路
电气设备工作时,其电压、电流和功率均有一定限 额,这些限额表示了电气设备的正常工作条件和工作能 力,称为电气设备的额定值。
有 I 视电路而定

U =0


图 1.2.4 短路
当某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,使得该部分电路中的电流 全部被导线或开关所旁路,这部 分电路的状态称为短路。
图 1.2.5 短路的特点
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1.3 电路中的参考点
270 k
aa
+UCC
RRBB
2 k
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[例 1.5.1 ] 图示直流电路已知理想电压源的电压 US=3 V,理想电流源的电流 IS = 3 A,电阻 R = 3 Ω。 求(1)理想电压源的电压和理想电流源的电流;
(2)讨论电路的功率平衡关系。
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1.6 基尔霍夫定律
基尔霍夫定律是分析计算电路的基本定律,又分为: 基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电压定律
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(一)理想无源元件
理想电阻元件 (电阻)
理想电容元件 (电容)
理想电感元件 (电感)
进入理想电源元件
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(一)理想无源元件
1.理想电阻元件
A 定义
B
物理量 关系
C 实物
返回理想无源元件
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(一)理想无源元件
1.理想电阻元件
A 定义
B
物理量 关系
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特点
输出电压U
是由它本身确定 的定值,与输出 电流和外电路情 况无关。
输出电流I
不是定值,与输 出电流和外电路 情况有关。
返回理想电源元件
下一节
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(二)理想电源元件
特点 2.理想电流源(恒流源)
返回理想电源元件
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上一节
下一节
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(二)理想电源元件
2.理想电流源(恒流源)
返回
上一节
下一节
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(一)基尔霍夫电流定律(KCL)
24a25
基尔霍夫电压定律
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上一节
下一节
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(一)基尔霍夫电流定律(KCL)
基尔霍夫电流定律的推广应用
+UCC
RB
RC
B C IC
IB
E
IE
图 1.6.2 广义节点
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上一节
可将KCL推广到 电路中任何一个 假定的闭合面。 ——广义结点
返回理想无源元件
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(一)理想无源元件
1.理想电阻元件
A 定义
B
物理量 关系
C 实物
返回理想无源元件
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上一节
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(一)理想无源元件
2.理想电容元件
返回理想无源元件
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上一节
下一节
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(一)理想无源元件
3.理想电感元件
返回理想无源元件
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上一节
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(二)理想电源元件
理想电压源
本身功耗忽略不计, 只起产生电能的作用
理想电流源
理想电源元件的两种工作状态
进入理想无源元件
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(二)理想电源元件
特点 1.理想电压源(恒压源)
返回理想电源元件
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(二)理想电源元件
1.理想电压源(恒压源)
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IC+ IB—IE=0
基尔霍夫电压定律
下一节
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[例 1.6.1 ] 图示的部分电路中,已知 I1=3 A, I4=-5 A,I5=8 A,试求I2、I3和I6。
图 1.5.1 例 1.6.1 的电路 基尔霍夫电压定律
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上一节电压定律(KVL)
基尔霍夫电流定律
BB CC
RIRICCCC1 mA

U6 CVC
IIBB0.02 mAEE IIEE

Ve=0
将电路中的某一点选作 参考点,并规定其电位 为零。
电路中其它任何一点 与参考点之间的电压 便是该点的电位。
图 图1.31.1.3.1电路电中路的中参的考参点考点
Va=UCC=6 V Vb=UCC-RBIB=0.6 V Vc=UCC-RCIC=4 V
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I

E
U

I

U

图 1.4.1 关联参考方向
下一节
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1.5 理想电路元件
由实际电路元件组成的电路称为电路实体。
可将电路实体中各个实际的电路元件都用表征其 物理性质的理想电路元件代替。
用理想电路元件组成的电路称为电路实体的电路 模型。
理想无源元件
理想电源元件
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C 实物
电路中电能消耗的元件 R 是参数元件
线性元件
图 1.5.1 电阻
返回理想无源元件
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(一)理想无源元件
1.理想电阻元件
A 定义
B
物理量 关系
C 实物
i +
R = u/i
u
R 在直流电路中,R = U/I

R 的单位为欧[姆](Ω)
图 1.5.1 电阻 p = UI = U2/R = RI2
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特点
输出电流I
是由它本身确定 的定值,与输出 电压和外电路情 况无关。
输出电压U
不是定值,与输 出电压和外电路 情况有关。
返回理想电源元件
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(二)理想电源元件
3.理想电源元件的两种工作状态
19
返回理想电源元件
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实际电源的模型
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