电路1-1
第一章电路基础知识中专
§1—4 电功和电功率
1.理解电功、电功率的概念。 2.掌握电功、电功率和焦耳热的计算方法。 3.能正确识读电气设备所标额定值的含义。
一、电功 电流做功的过程，实质上就是将电能转化为其 他形式的能的过程。
电流所做的功，称为电功，用字母W 表示。电
流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电
压U 、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积,即:
电路的组成
一、电路各组成部分的功能 1、电源是把其他形式的能量转换为电能的装置。 2、负载是消耗电能的装置, 也称为用电器。负 载的作用是把电能转换为其他形式的能量。 3、控制装置及导线用于连接电源和负载,使它 们构成电流的通路,把电源的能量输送给负载, 并根据需要控制电路的通、断。 4、 保护装置保证电路的安全运行。
之间的电压,即Uab=Ua-Ub,故电压又称电位差。
电路中某点的电位与参考点的选择有关，但 两点间的电位差与参考点的选择无关。
3. 电动势
电源力将单位正电荷从电源负极经电源内部移到 正极所做的功称为电源的电动势，用E 表示，单位 为伏特(V)。
电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路 时两极间的电压。电动势的方向规定为在电源内 部由负极指向正极。
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段 电路电压与电流的比值为常数。
即： RU常数 I
电路端电压与电流的关系称为伏安特性。
线性电阻的伏安特性
I/A
是一条过原点的直线。
o
U/V
线性电阻的伏安特性
电源与负载的判别
(1) 根据 U、I 的实际方向判别
电源：
U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出，
例: 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。
1电路与电磁场
1电路与电磁场1-1 在题1-1图中，U=10V，I=1A，电阻值R为( )。
(A) 10Ω (B) -10Ω (C) 0.1S (D) -0.1S1-2 在题1-2图中，U=10V，电导G=0.1S，此元件消耗的功率为( )。
(A) -10W (B) 10J (C) 10W (D) -10J1-3 在1个10Ω电阻上通以2A电流，1分钟内消耗的电能为( )。
(A) 40J (B) 240J (C) 2400W (D) 2400J1-4 在题1-4图中，电压源U S中的电流I S为( )。
(A) -1A (B) 1A (C) -0.5A (D) 0.5A1-5 在题1-5图中，10V电压源供出的功率为( )。
(A) 10W (B) 20W (C) -10W (D) -20W1-6 在题1-6图中，4A电流源供出的功率为( )。
(A) 40W (B) -40W (C) 80W (D) -80W1-7 在题1-7图中，已知I S1=4A，I S2=2A，U CS=rI=10V，则受控电压源(CCVS)的转移电阻r为( )。
(A) 5Ω (B) -5Ω (C) -2.5Ω (D) 2.5Ω1-8 在题1-8图中，已知U S=10V，R1=R2=5Ω，I CS=βI1=5I1，此受控电流源供出的功率为( )。
(A) -100W (B) 300W (C) 400W (D) -400W1-9 在下面4个耦合电感中，互感电压的参考方向判断正确的是图( )。
1-10 对题1-10图电路，如下4个关系式中，正确的u—i约束关系为( )。
1-11 对题1-11图中的节点A，正确的关系式为( )。
1-12 在题1-12图中，KVL的正确关系式为( )。
(A)(B)(C)(D)1-13 在题1-13图中已知，I S1=I S2=1A，则电流源I S1供出的功率为( )。
(A) 2W (B) -2W (C) 8W (D) -8W1-14 在题1-14图中开路电压U ab为( )。
第一章(二) 电路的基本定律
第一章 电路的三大定律一、欧姆定律欧姆定律是电路分析中的重要定律之一，主要用于进行简单电路的分析，它说明了流过线性电阻的电流与该电阻两端电压之间的关系，反映了电阻元件的特性。
遵循欧姆定律的电路叫线性电路，不遵循欧姆定律的电路叫非线性电路。
1、部分电路的欧姆定律定律: 在一段不含电源的电路中，流过导体的电流与这段导体两端的电压成正比，与这段导体的电阻成反比。
其数学表示为：RUI =（1-1） 式中 I ——导体中的电流，单位)(A ；U ——导体两端的电压，单位)(V ； R ——导体的电阻，单位)(Ω。
电阻是构成电路最基本的元件之一。
由欧姆定律可知，当电压U 一定时，电阻的阻值R 愈大，则电流愈小，因此，电阻R 具有阻碍电流通过的物理性质。
例1：已知某灯泡的额定电压为V 220，灯丝的电阻为Ω2000，求通过灯丝的电流为多少？解： 本题中已知电压和电阻，直接应用欧姆定律求得：A R U I 11.02000220===例2：已知某电炉接在电压为V 220的电源上，正常工作时通过电炉丝的电流为A 5.0，求该电炉丝的电阻值为多少？解： 本题中已知电压和电流，将欧姆定律稍加变换求得：Ω===4405.0220I U R欧姆定律的几种表现形式:电压和电流是具有方向的物理量，同时，对某一个特定的电路，它又是相互关联的物理量。
因此，选取不同的电压、电流参考方向，欧姆定律的表现形式便可能不同。
1) 在图1.1 a.d 中，电压参考方向与电流参考方向一致，其公式表示为： RI U = （1-2）2) 在图1.1 b.c 中，电压参考方向与电流参考方向不一致，其公式表示为：RI U -= (1-3)3) 无论电压、电流为关联参考方向还是非关联参考方向，电阻元件的功率为：RU R I P RR22== (1-4)上式表明，电阻元件吸收的功率恒为正值，而与电压、电流的参考方向无关。
因此，电阻元件又称为耗能元件。
例3：应用欧姆定律求图1.1所示电路中的电阻R图1.1 电路中的电阻解：在图1.1.a 中，电压和电流参考方向一致，根据公式RI U =得： Ω===326I U R 在图1.1.b 中，电压和电流参考方向不一致，根据公式RI U -=得： Ω=--=-=326I U R（a ） (b) (c) (d)在图1.1.c 中，电压和电流参考方向不一致，根据公式RI U -=得： Ω=--=-=326I U R 在图1.1.d 中，电压和电流参考方向一致，根据公式RI U =得： Ω=--==326I U R 结论：在运用公式解题时，首先要列出正确的计算公式，然后再把电压或电流自身的正、负取值代入计算公式进行求解。
电路理论习题解答 第一章
1.5
u /V
内阻不为零
+ us
R0
I
+
u
RL
−
伏安关系曲线
−
I/A 0.15
0
1.5
u /V
注：这里的伏安关系曲线只能在第一象限，原因也是，一旦出了第一象限， u 和 I 的比值就 变为负的了，反推出的 RL 就变为负值了，与题意不符。
V
V
1.5V
1.5V
R 内阻为零时 内阻不为零时
R
1-9 附图是两种受控源和电阻 RL 组成的电路。现以 RL 上电压作为输出信号,1)求两电路的电 压增益（A，gmRL）；2)试以受控源的性质，扼要地说明计算得到的结果。
1) 如果不用并联分压（在中学就掌握的东西），当然也可以用两个回路的 KVL 方程和顶部 节点的 KCL 方程，得出上面的 H(jω)的表达式，但是显然这样做是低效的。 2) 事实上，本课程的目的是希望学习者能够根据不同的题目，尽可能采用多种方法中的一 种最简单的方法去解决问题。因此， a) 只要没有要求，任意的逻辑完整的解题思路都是可取的； b) 学习者可以视自己的练习目的选择一种简单熟悉的方法、或者一种较为系统的方法、 或者多种方法来完成习题。
第一章习题答案 1-1 已知电路中某节点如图，I1=-1A,I2=4A,I4=-5A,I5=6A,用 KCL 定律建立方程并求解 I3 ( 4A )
图 1-1 解：由 KCL 定律：任一集中参数电路中的任一节点，在任一时刻，流入该节点的电流之和与 流出该节点的电流之和相同。 即： I1+I3+I4+I5=I2 =〉-1+（-5）+6+I3=4 =〉I3=4（A）
1 2
第一章 直流电路
开路
U端 E
I 0
短路
R总
3.短路：
电流不经负载而经导线形成回路的状态。 特点： U 端 E Ir 0
I
E r
R总 r
短路电流很大，需加短路保护装置。
【例1－1】设内阻r = 0.2Ω，电阻R = 9.8Ω，电源电动势E = 2V，不计电压表和电流表对电路的影响，求开关在不同 位置时，电压表和电流表的读数各为多少？
（1）表示： 实线箭头加字母表示: 双下标表示：Iab表示电流由a流向b
i
（2）选择：原则上任意选，但若已知实际方向，则选择 参考方向尽量与实际方向一致。
（3）参考方向与实际方向的关系：同正异负。
同正异负：相同时参考方向下的字母为正数（+） 相异时参考方向下的字母为负数（-）
例 图示电路中，I1、I2分别等于多少？
5V
I1 5Ω 解：可以判断出电路中电流的实际 方向为逆时针方向。 I2 电流参考方向I1与实际方向相 反，I2与实际方向相同。
I1 5 5 1A
∴
I2
5 5
1A
8．电流测量注意事项
电流测量注意事项
万用表直流挡测电流
三、电压、电位和电动势 （一）电压
1. 分 类
水压和水流
R1=4Ω，要使R2获得最大功率，R2应为多大？这时R2获得的
功率是多少？
解题过程
§1－5 电阻的串联和并联
一、电阻的串联
串联(+)： 电阻首尾顺序相连 中间无分支 选择电流、电压参考方向如图 U
U11 U
I R1 I1
U U2 2
R2 I2
U U33
R3 I3
电路分析第1章 集总参数电路1
关联参考方向： p(t) =ui
p(t)>0时， 电路吸收功率。p(t)<0时， 电路提供功率。
23
电源与负载的判别 A 例 I 已知：图中UAB=3V， I = – 2A N 求：N的功率，并说明它是电源 还是负载。
B 解 P =UI = (–2)×3 = – 6W
此例中电压、电流的参考方向相同
25
一.基尔霍夫电流定律
1.名词解释 E1 +
a E2 +
i1
i2
i3 R3
– c – u1 R1 +
– d – u2 R2 +
b 支路 ：任何一个二端元件称为一条支路。如图中有 ab, ac, ad, bc, bd共5条支路。或通过同一电流。
节点 ：两条或两条以上支路的连接点。如图中有 a, b, c, d共4个节点。
而P为负值，所以N提供功率，是电源。
小结： 1.集总电路，理想元件。 2.电压，电流的参考方向。
3.功率的提供与吸收。
24
§1.3 基尔霍夫定律
基尔霍夫定律是集总电路的基本定律，是本章的重 点之一。它又分为电流定律和电压定律。分别是集总电 路中电流和电压遵循的基本规律，是分析集总电路的基 本依据 。 基尔霍夫定律具有普遍的适用性，适用于由各种不 同元件构成的电路中任一瞬时、任何波形的电压和电流.
大小和方向都不随时间改 大小和方向随时间变化的电 变的电流称为恒定直流 。 流称为交变电流，简称交流。 i i
0
t
0
t
16
2.电流的参考方向
i
电流的参考方向：预先假定的方向，用箭头表示， 也称正方向。
根据所设方向进行计算， 如果求出 i > 0 ，则 真实方向与参考方向一致 如果求出 i < 0 ，则 真实方向与参考方向相反 <1> 在电路分析中，电路中标出的电流方向都是参考方 向。如果没有方向，自己要设一个参考方向，在图上标 出，按所标参考方向进行计算。不设参考方向，算出的 结果没有意义。 <2>将算得结果的正负配合参考方向就可确定真实方向， 但不要把参考方向改为真实方向。 17
电子电路基础习题册参考答案-第一章
电子电路基础习题册参考答案（第三版）全国中等职业技术第一章常用半导体器件§1-1 晶体二极管一、填空题1、物质按导电能力的强弱可分为导体、绝缘体和半导体三大类，最常用的半导体材料是硅和锗。
2、根据在纯净的半导体中掺入的杂质元素不同，可形成 N 型半导体和 P 型半导体。
3、纯净半导体又称本征半导体，其内部空穴和自由电子数相等。
N型半导体又称电子型半导体，其内部少数载流子是空穴；P型半导体又称空穴型半导体，其内部少数载流子是电子。
4、晶体二极管具有单向导电性，即加正向电压时，二极管导通，加反向电压时，二极管截止。
一般硅二极管的开启电压约为 V，锗二极管的开启电压约为 V；二极管导通后，一般硅二极管的正向压降约为 V,锗二极管的正向压降约为V。
5.锗二极管开启电压小，通常用于检波电路，硅二极管反向电流小，在整流电路及电工设备中常使用硅二极管。
6.稳压二极管工作于反向击穿区，稳压二极管的动态电阻越小，其稳压性能好。
7在稳压电路中，必须串接限流电阻，防止反向击穿电流超过极限值而发生热击穿损坏稳压管。
8二极管按制造工艺不同，分为点接触型、面接触型和平面型。
9、二极管按用途不同可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、开关、热敏、发光和光电二极管等二极管。
10、二极管的主要参数有最大整流电流、最高反向工作电压、反向饱和电流和最高工作频率。
11、稳压二极管的主要参数有稳定电压、稳定电流和动态电阻。
12、图1-1-1所示电路中，二极管V1、V2均为硅管，当开关S与M 相接时，A点的电位为无法确定 V,当开关S与N相接时，A点的电位为 0 V.13图1-1-2所示电路中，二极管均为理想二极管，当开关S打开时，A点的电位为 10V 、流过电阻的电流是 4mA ；当开关S闭合时，A点的电位为 0 V，流过电阻的电流为 2mA 。
14、图1-1-3所示电路中，二极管是理想器件，则流过二极管V1的电流为，流过V2的电流为 ,输出电压U0为 +5V。
“电路原理”第1-6章作业
第一章“电路模型和电路定律”练习题1-1说明题1-1图（a ）、（b ）中：（1）u 、i 的参考方向是否关联？（2）ui 乘积表示什么功率？（3）如果在图（a ）中u >0、i <0；图（b ）中u >0、i >0，元件实际发出还是吸收功率？（a ） （b ）题1-1图解：（1）图（a ）中电压电流的参考方向是关联的，图（b ）中电压电流的参考方向是非关联的。
（2）图（a ）中由于 电压电流的参考方向是关联的，所以ui 乘积表示元件吸收的功率。
图（b ）中电压电流的参考方向是非关联的，所以ui 乘积表示元件发出的功率。
（3）图（a ）中u ＞0、i ＜0，所以ui ＜0。
而图（a ）中电压电流参考方向是关联 的，ui 乘积表示元件吸收的功率，吸收的功率为负，所以元件实际是发出功率；图（b ）中电压电流参考方向是非关联的，ui 乘积表示元件发出的功率，发出的功率为正，所以元件实际是发出功率。
1-4 在指定的电压u 和电流i 的参考方向下，写出题1-4图所示各元件的u 和i 的约束方程（即VCR ）。
（a ） （b ） （c ）（d ） （e ） （f ）题1-4图解：（a ）电阻元件，u 、i 为关联参考方向。
由欧姆定律u=Ri=104 i （b ）电阻元件，u 、i 为非关联参考方向，由欧姆定律u = - R i = -10 i （c ）理想电压源与外部电路无关，故 u = 10V （d ）理想电压源与外部电路无关，故 u = -5V（e ）理想电流源与外部电路无关，故 i=10×10-3A=10-2A（f ）理想电流源与外部电路无关，故i=-10×10-3A=-10-2A1-5 试求题1-5图中各电路中电压源、电流源及电阻的功率（须说明是吸收还是发出）。
（a ） （b ） （c ）题1-5图解：（a ）由欧姆定律和基尔霍夫电压定律可知各元件的电压、电流如解1-5图（a ）故 电阻功率10220WR P u i ==⨯=吸（吸收20W ）电流源功率 I 5210WP ui ==⨯=吸（吸收10W ） 电压源功率U 15230WP ui ==⨯=发（发出30W ）（b ）由基尔霍夫电压定律和电流定律可得各元件的电压电流如解1-5图（b ）故 电阻功率12345WR P =⨯=吸（吸收45W ） 电流源功率 I 15230WP =⨯=发（发出30W ） 电压源功率U 15115WP =⨯=发（发出15W ）（c ）由基尔霍夫电压定律和电流定律可得各元件的电压电流如解1-5图（c ）故 电阻功率15345WR P =⨯=吸（吸收45W ）电流源功率 I 15230WP =⨯=吸（吸收30W ） 电压源功率U 15575WP =⨯=发（发出75W ）1-16 电路如题1-16图所示，试求每个元件发出或吸收的功率。
电路分析基础-教案-1
教案授课题目（章、节）第1章电路模型和电路定律1-1 电路及电路模型；1-2电流、电压的参考方向；1-3电功率和能量授课方式理论课授课时间学时 2教学目标掌握集总参数电路模型、电压和电流参考方向及关联参考方向等概念。
深刻理解电压、电流、功率、能量等物理量的意义相互之间的关系。
教学方法重点和难点重点：1.电路与电路模型；2.电流和电压的参考方向；3.吸收功率与输出功率难点：1.电流和电压的参考方向；2.关联参考方向；3.吸收功率与输出功率的判断教学内容1.课程介绍：（1）电路分析基础课的地位与作用；（2）课程性质特点，学习方法2.授课内容与学时分配：理论（48学时）3.考核项目：考勤、作业、考试4.考核方式：平时成绩（30分），考试成绩（70分）第一章电路模型和电路定律§1-1 电路和电路模型一、实际电路1.定义:为了某种需要，由电路部件（例如：电阻器、蓄电池等）和电路器件（例如：晶体管、集成电路等）相互连接而成的电流通路装置。
2．实际电路举例3.实际电路的主要作用：（1）电能的传输、分配与转换（2）传递和处理信号教学内容4.基本概念：（1）激励：电源或信号源产生的电压或电流，也称为输入。
（2）响应：由激励在电路各部分产生的电压和电流，也称为输出。
（3）电路分析：在已知电路结构和元件参数的条件下，讨论电路激励和响应之间的关系。
（4）电路理论：研究电路中发生的电磁现象，并用电流、电荷、电压、磁通等物理量描述其过程。
注意：电路理论主要是计算电路中各部件、器件的端子电流和端子间的电压，一般不涉及内部发生的物理过程。
本书讨论的电路不是实际电路，而是其电路模型。
（因为实际电路形式多样而且复杂，为了便于分析和计算常把实际电路抽象成电路模型）二、电路模型1.概念：实际电路的电路模型是由理想电路元件相互连接而成的电路。
2.理想电路元件：有某种确定的电磁性能的假想元件，具有精确的数学定义。
3.5种理想电路元件主要有：（1）电阻元件R：表示消耗电能的元件。
电路与电子技术基础第1章习题参考答案
《电路与电子技术基础》习题一参考解答
第4页
U3+U9=11(V) 根据后 3 个方程无法求出其余的 3 个电压，并且在后 3 个方程中有两个方程是相同的， 因此只有两个独立方程，用两个方程解出 3 个未知量有无穷解。 1-11 电路如题图 1-3 所示，采用关联得参考方向，且已知下列各支路电流：I1=2A， I4=5A，I7=–5A 以及 I10=–3A。其他各支路电流是否都能确定？试尽可能多地确定各未知 电流。 解：各支路电流采用关联参考方向，因此不在图中标出电流方向。除已知电流之外， 还需求解 6 个未知电流。在图中标出节点 a、b、c、d、e、f。 对 f 节点 –I9–I10–I4=0 代入数据得 I9=-2(A) 对 a 节点 I1+I5+I7=0 代入数据得 I5=3(A) 对其余的 4 个节点列出节点方程，必然有一个方程不独立，即 3 个独立方程要解出 4 个未知量，其有无穷多解。 1-12 220V、40W 的灯泡显然比 2.5V、0.3A 的小电珠亮 的多。求 40W 灯泡额定电流和小电珠的额定功率。我们能不 + 电 能说瓦数大的灯泡，所以它的额定电流也大？ 流 0.5Ω 10V 表 答：40W 的灯泡的额定电流为
P 1000 = = 4.55A U 220 1-4 某电流表的量程为 10mA．当某电阻两端的电压为 8V 时，通过的电流为 2mA．如 果给这个电阻两端加上 50V 的电压，能否用这个电流表测量通过这个电阻的电流？ 解：根据电阻两端压降和流过电阻中的电流，由欧姆定理可以确定电阻的值为： U 8 R= = = 4 (kΩ) I 2 × 10 −3 如果给电阻上加 50V 的电压，流过电阻的电流为： U 50 I= = = 12.5 (mA) R 4 × 10 3 电流表的量程为 10mA，也就是允许通过的最大电流为 10mA，显然不能使用该电流表 测量通过流过该电阻的电流。 1-5 在电路中已经定义了电流、电压的实际方向，为什么还要引入参考方向？参考方 向与实际方向有何区别和联系？ 答：在求解电路参数时，对于稍微复杂的电路，必须列方程求解，列出方程又必须知 道电流、电压的方向，为此，引入电流、电压参考方向，根据参考方向列出电路方程，利用 方程求出电路参数，若结果为负，表明实际的方向与参考方向相反，若结果为正，表明参考 方向就是实际方向。 1-6 如何计算元件的吸收功率？如何从计算结果判断该元件为有源元件或无源元件？ 答：在关联参考方向下： P = UI ；在非关联参考方向下： P = −UI 。在此前提下，当 P>0 时为吸收功率。若 P<0 为有源元件，否则为无源元件。 1-7 标有 10kΩ（称为标称值） 、1/4W（额定功率）的金属膜电阻，若使用在直流电路 中，试问其工作电流和电压不能超过多大数值？ I=