第2章电路概念、定律和分析方法

4、电位
☆电位定义：某点到参考点的电压，用V加单下标表示， 如； Va、 Vb。电位的单位也是伏特【V】 ☆电位的相对性和单值性： 电位的相对性：是指电位是相对于电路中某一参考点而 言，若参考点不同 ，电路同一点电位则不同。
a
a 5A 1 5A
1 b
b
选b为参考点: Va = +5V 选a为参考点： Va=0 Vb = －5V Vb=0
具有给电路提供 固定不变电压的 性质，用E或US 表示
具有给电路提 供固定不变电 流的性质，用 IS表示
部分理想电路元件的图形符号
2、电路模型（也称电路图或电路）
将实际电路中的电气元件用理想元件或其组合替代后所得 到的图形，称为实际电路的电路模型。 I S 中间环节 负 开关 载 R0 + 电 + 源 RL U 负 US – 载 _ 电源 导线 电路模型 实体电路 实际电路用电路模型表示后，绘图、和计算变得简单容 易；故分析、计算实际电路时都要电路模型抽象简化。
设 b为参考点，即Vb=0V Va = Uab=10×6 = 60 V Vc = Ucb = E1 = 140 V Vd = Udb =E2 = 90 V Uab = 10×6 = 60 V Ucb = E1 = 140 V Udb = E2 = 90 V
练
求图示各元件的功率.
+
I =2A
解：图（a）I、U方向一致， P=UI=5×2=10W， P>0，吸收10W功率。 图（b）I、U方向一致， P=UI=5×(－2)=－10W， P<0，产生10W功率。 图（c）I、U方向相反， P= － UI= － 5×( － 2)=10W ， P>0，吸收10W功率。
电位的单值性：电路只要选定参考点，此时电路中个点的 电位就唯一确定，称为电位单值性。 ☆电位的参考点选取与正负的含义： 电位的参考点选取： 原则上任意选取。 实际常选大地或电路导线公共交点为参考点 大地为参考点电路图符号：
导线公共交点为参考点电路符号：
电位正负的含义： 某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负， 说明该点电位比参考点低。
I E1 E 2 6 9 15 0.1mA R1 R 2 100 50 150
第三步： 计算B点电位，从B参考点出发，沿一选定路径， 计算电位升、电位降代数和。 电阻R1上的压降：UR1=100×0.1=10V 电阻R2上的压降：UR2=50×0.1=5V B点的电位： VB=UDB=-9+10=1V或VB=UDB=6-5=1V
I
箭头标 a b R ☆电流参考方向与实际方向的关系： i>0,则实际方向与参考方向一致； i<0,则实际方向与参考方向相反；
双下标
Iab
2、电压
☆ 电压是电路中产生电流的根本原因。 ☆ 电压等于电路中两点电位之差，即 uab ua ub ☆ 电压定义：单位正电荷由a点移至b点电场力所做的功 。
练在图示电路中，分别以
c
E1
20
5
d
E2 90V
a和b为参考点，计算电路 140V 中各点的电位及电压。
设 a为参考点， 即Va=0V
6A 4A 6 10A b
Vb=Uba= –10×6= 60V Vc=Uca = 4×20 = 80 V Vd =Uda= 6×5 = 30 V Uab = 10×6 = 60 V Ucb = E1 = 140 V Udb = E2 = 90 V
开关S
启辉器Q
s
+ us -
镇流器L 220V
日光灯管R
R
L
日光灯照明实体电路
日光灯照明电路模型
特别说明：当实际元件有多个不可忽略的性质时就用多个不 可忽略的性质的理想元件表示。
实际电感元件
理想电感元件
低频电感元件
高频电感元件
三、 电路的基本物理量 1、电流
☆ 带电粒子（电荷）的定向运动形成电流。 ☆ 电流的大小用电流强度表示，简称电流。 ☆ 电流强度等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。
③电阻与电导： 电阻：是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。 单位：Ω 、KΩ 、MΩ 且1MΩ =103KΩ =106Ω 大小：
ρ —导体电阻率（Ω ·m） 说明： ①不同的导体其电阻率不同，用途也不同。 ②导体电阻还与温度有关，通常用电阻温度系数 α 表示 电导：就是电阻的倒数。 即 G=1/R 单位：西门子
W 直流 U ab Q
交流
dw uab dq
大写 U 表示直流电压，小写 u 表示电压的一般符号
☆电压的单位及换算：1V=103mV=10-3KV ☆电压实际方向：高电位 低电位即电位降落的方向。 ☆电压的参考方向：分析、计算电路时，在电路图上人为 假设所标示的电压的方向称为参考方向。
☆方向表示： 正负极性 a
☆电位的计算：
通常计算电路某一点电位的方法步骤如下，
第一步：首先要选定参考点，参考点的电位为零。 第二步：标出流过各元件电流参考方向（若未知 先计算出各电流）； 第三步： 计算某点电位，就从参考点出发，沿一选定路 径，遇到电位升高取正值，遇到电位降低取负值，所有 电位正负代数和就是该点的电位。
例
标示参考方向后，电路中各量前面的正、负号才 有意义。
思考题2
为什么电流、 电压参考方向 最好设为关联 方向？
选择关联参考方向，可以使电路分析和计算方便 和简化。
思考题
I
a
若 I = 5A，则电流方向如何？ 若 I = –5A，则电流方向又如何？
R
b
+ U – 若 U = 5V，则电压的实际如何？ 思考题 a b若 U= –5V，则电压的实际方向又如何？ R
电源 负 载 电源 中间环节
中间环节：将电源电能传输到负载的 设备。如输电导线、控制开关和保护 电路、控制电路。
3、电路的分类与作用：
电路的分类：按其功能分为两类
电力电路 电子电路
电路的作用：
电力电路 电子电路
电能（功率）的产生、传输、 转换、分配
电信号的产生、传输、 存储和处理
二、电路模型
分析和计算实际电路时，实际电路的电特性是多元的 、复杂的，需要抽象简化。 由于白炽灯中耗能的
+
U–
U b 双下标 Uab
a b ☆电压参考方向与实际方向的关系： U>0,则实际方向与参考方向一致； U<0,则实际方向与参考方向相反； ☆电流与电压的关联参考方向： 参考电压与电流方向一致，即电流 从正极端流入，从负极端流出。这样选 择的电流电压参考方向称为关联参考方 向。
箭头标
思考题
为什么要在 电路图中标 示参考方向 ？
l Rρ S
l—导体长度（m）； S—导体截面积(m2);
2、全电路欧姆定律 ①表述：在包含电源的全电路中，电流强度与电源电动 势成正比，与整个电路的内、外电阻之和成反比。 ②数学表达式： E、I 为关联参考方向时 E、I 为非关联参考方向时
E
r
I
E E I R r R r 一般常都取E、I 参考方向相同。 I
q 直流 I t
交流
dq i dt
大写I表示直流电流，小写i表示电流的一般符号
☆单位及换算：1A=103mA=106μ A=109nA
☆电流的方向：规定正电荷移动方向或负电荷移动的反方 向为电流实际方向。 ☆电流的参考方向：分析、计算电路时，在电路图上人为 假设所标示的电流的方向称为参考方向。 ☆电流方向表示：
第2章 电路概念、定律和分析方法
主要内容
§2.1电路基本概念 §2.2电路的基本定律 §2.3电路的基本分析方法
教学目标与要求
理解：电路及基本物理量、电路模型和理 想元件等概念 掌握：基尔霍夫定律内容，并会应用其解 决实际问题。 掌握：支路电流法、叠加原理分析电路的 方法。 理解：戴维南定理和诺顿定理
如图电路中， ①选择B点为电位参考点， 求A点电位及UAB ②选择A点为电位参考点, 求B点电位及UAB
解②以A为参考点， 即VA=O I=2/(1+1)=1A
解①以B点为参考 点,即VB=O I=2/(1+1)=1A 从B绕到A VA=UBO+U0A=1+1=2V UAB=VA-VB=2-0=2V
思考题：60W的灯、120W的电视、1300W的空调每天消耗 多少度成？试 述电路的作用 。 2. 理想电路元件 与实体电路器件 不何不同？何谓 电路模型？
3. 为何要引入 参考方向？参 考方向与实际 方向有何联系 与区别？
4. 如何判别元件 是电源还是负载 ？

解: 第一步：依题意,D为参考点，故VD=0。
R1
I
R2
6V D


5、电功率 、电能 ☆电功率
①概念：单位时间内电流所作的功，用“P”表示 2 功的单位为焦耳， W U 2 P UI I R t R 时间单位为秒时， 电功率的单位是“瓦” 3 -3 单位换算：1W=10 mw=10 KW ②参考方向下功率的计算 U、I 参考方向相同时，
U、I 参考方向相反时，
+ U –
I
A
P UI
+ U –
I
B
P UI
③功率正负的含义 P>0 元件吸收功率，是负载
P<0 元件发出功率，是电源。
例
计算图中各元件的功率，并指出各元件的性质。
+
10V
U
–
I
-1A
+ A
a)
U -10V –
I
2A
B
b)
解：对图(a)有, P=UI=-10W<0， A发出功率，是电源。 对图(b)有, P=–UI=20W>0，B吸收功率，是负载。