电工基础课程教学课件《第一章电路的基本概念和定律》
电路基本概念和基本定律
第一章 电路基本概念和基本定律
知 识 要 点
·了解电路和电路模型的概念；
·理解电流、电压和电功率；理解和掌握电路基本元件的特性；
·掌握电位和电功率的计算；会应用基尓霍夫定律分析电路。
随着科学技术的飞速发展，现代电工电子设备种类日益繁多，规模和结构更是日新月异，但无论怎样设计和制造，几乎都是由各种基本电路组成的。所以，学习电路的基础知识，掌握分析电路的规律与方法，是学习电工学的重要内容，也是进一步学习电机、电器和电子技术的基础。本章的重点阐明有关电路的基本概念、基本元件特性和电路基本定律。
电路和电路模型
1.1.1 电路的概念
1. 电路及其组成
简单地讲，电路是电流通过的路径。实际电路通常由各种电路实体部件（如电源、电阻器、电感线圈、电容器、变压器、仪表、二极管、三极管等）组成。每一种电路实体部件具有各自不同的电磁特性和功能，按照人们的需要，把相关电路实体部件按一定方式进行组合，就构成了一个个电路。如果某个电路元器件数很多且电路结构较为复杂时，通常又把这些电路称为电网络。
手电筒电路、单个照明灯电路是实际应用中的较为简单的电路，而电动机电路、雷达导航设备电路、计算机电路，电视机电路是较为复杂的电路，但不管简单还是复杂，电路的基本组成部分都离不开三个基本环节：电源、负载和中间环节。
电源是向电路提供电能的装置。它可以将其他形式的能量，如化学能、热能、机械能、原子能等转换为电能。在电路中，电源是激励，是激发和产生电流的因素。负载是取用电能的装置，其作用是把电能转换为其他形式的能（如：机械能、热能、光能等）。通常在生产与生活中经常用到的电灯、电动机、电炉、扬声器等用电设备，都是电路中的负载。中间环节在电路中起着传递电能、分配电能和控制整个电路的作用。最简单的中间环节即开关和联接导线；一个实用电路的中间环节通常还有一些保护和检测装置。复杂的中间环节可以是由许多电路元件组成的网络系统。
电工技术--第一章电路的基本概念与基本定律
1 第一章 电路的基本概念与基本定律
知识要点
一、内容提要
直流电路的基本概念和基本定理是分析和计算电路的基础和基本方法。这些基础和方法虽然在直流电路中提出，但原则上也适用于正弦交流电路及其它各种线性电路。并且，这些方法也是以后分析电子线路的基础。本章重点讲述电路中几个基本物理量、参考方向、电路的工作状态及基本定律。
二、基本要求
1.了解电路模型及理想电路元件的意义；
2.能正确应用电路的基本定侓；
3.正确理解电压、电流正方向的意义；
4.了解电路的有载工作、开路与短路状态，并能理解电功率和额定值的意义；
5.熟练掌握分析与计算简单直流电路和电路中各点电位的方法。
三、学习指导
本章重点讲述了三个问题：电压、电流和参考方向。同时，对克希荷夫定律和电路中电位的概念及计算进行了详细的分析推导和计算。虽然这些问题都比较简单，但由于它们贯穿电工学课程始终，所以读者应通过较多的例题和习题逐步建立并加深这些概念，使之达到概念清晰，运用自如灵活，能解决实际问题的目的。
1.1 电路的组成及作用
在学习本课程中，首先应掌握电路的两大作用（即强电电路电的传输、分配和转换；弱电电路中是否准确地传递和处理信息），及其三大组成部分（即电源、中间环节、负载）。要特别注意信号源与一般电源的概念与区别：信号源输出的电压与电流的变化规律取决于所加的信息；电源输出的功率和电流决定于负载的大小。
1.2 电路模型
由理想电路元件组成的电路；其中理想电路元件包括电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。电源的电压或电流称为激励；激励在各部分产生的电压和电流称为响应。
1.3 电路的几个基本物理量
若要正确地分析电路，必须先弄清楚电路中的几个基本物理量。因为电流、电压和电动势这些物理量已在物理课中讲过，但是本章主要讨论它们的参考方向（正方向）和参考极性。
在本章学习的过程中应注意两点：第一，在分析任何一个电路中列关系式时，必须首先在电路图上标明电压、电动势和电流的参考方向和参考极性；第二，考虑电压和电流本身给定的正负，即要注意两套正负符号。
第一章 电路基础
第一章 电路的基础知识
本章主要讨论电路的基本模型、电路的基本物理量、电路的基本元件。引进了电流电压的参考方向的概念。应用欧姆定律、基尔霍夫两定律等对直流电路进行分析。这些内容是学习电工技术的基础。我们在分析时先从直流电路出发，得出一般规律，以后再将这些规律和论扩展到交流。
1．1 电路及其主要物理量
一、电路的基本概念
1．电路
电路是为实现和完成人们的某种需求，由电源、导线、开关、负载等电气设备或元器件组合起来，能使电流流通的整体。简单地说，就是电流流过的路径。
电路按其功能可分为两类：一类是为了实现电能的传输、分配和转换，例如电炉在电流通过时将电能转换成热能，这类电路称为电力电路。另一类是为了实现信号的传递和处理。例如电视机可将接收到的信号经过处理，转换成图像和声音，这类电路称为信号电路。
2．电路的组成
图1-1(a)是手电筒的实际电路，它由电池、电珠、开关和金属连片组成。当我们将手电筒的开关接通时，金属片把电池和电珠连接成通路，就有电流通过电珠，使电珠发光。这时电能转化为热能和光能。其中，电池是提供电能的器件，称为电源；电珠是用电器件，称为负载；金属连片相当于导线，它和开关是连接电源和负载，起传输和控制电能作用的，称为中间环节。
3．电路模型
实际电路中电气元件的品种繁多，在电路分析中为了简化分析和计算，通常在一定条RL灯泡开关电池(a)实际电路电池灯泡开关(b)电路原理图R0SUS(c)电路模型图1-1 手电筒电路件下，突出实际电路元件的主要电磁性质，忽略其次要因素，把它近似地看作理想电路元件。例如用“电阻”这个理想的电路元件来代替电阻器、电阻炉、灯泡等消耗电能的实际元件，用内电阻和理想电压源相串联的理想元件组合来代替实际的电池等等。用一个理想电路元件或几个理想电路元件的组合来代替实际电路中的具体元件，称为实际电路的模型化。
在电路分析中，常用的理想电路元件只有几个，它们可以用来表征千万种实际器件。
第一章 电路的基本概念和基本定律
第一章 电路的基本概念和基本定律
电路的基本概念和基尔霍夫定律是电工技术和电子技术的基础。
§1-1 电路中的物理现象和电路模型
一、实际电路
电路：由电气器件或设备，按一定方式连接起来，完成能量的传输、转换或信息的处理、传递。
组成：电源、负载和中间环节。
日光灯实际电路
二、理想电路元件、电路模型
实际电路的分析方法：用仪器仪表对实际电路进行测量，把实际电路抽象为电路模型，用电路理论进行分析、计算。
1、理想电路元件
实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或旗舰所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器等，它们的电磁性质是很复杂的。
例如：一个白炽灯在有电流通过时，如下图所示：
为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看成理想电路元件。
2、电路模型
将实际电路中的元件用理想电路元件表示、连接，称为实际电路的电路模型。如下图所示：
实际电路电路模型负载开关电源连接导线SR–+R0US
三、电路的分类 1、分布参数电路
电路本身的几何尺寸相对于工作波长不可忽略的电路。
2、集中参数电路
如果电路本身的几何尺寸l相对于电路的工作频率所对应的波长λ小的多，则在分析电路时可以忽略元件和电路本身几何尺寸。
例如：工作频率为50Hz，波长λ=6000km，所以在工频情况下，多数电路满足l<
集中参数电路分为：线性电路（元件参数为常数）★
非线性电路（元件参数不为常数）
§1-2电路中的基本物理量
一、电流及电流的参考方向
1、电流：带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动形成的电流。
dtdqi（单位时间内通过某一截面的电荷量）
电流的单位：
A（安培）、kA（千安）、mA(毫安）、μA（微安）
A10A1 , A10mA 1 , A10kA 1-633
2、电流的参考方向
电流的实际方向：正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向（客观存在）
电工技术基础
dqdWedtdWp电工技术基础
第一章 电路模型及电路定律
§1.1电路及基本物理量
一、电路的组成及功能：
1．电路的组成：电路是为了某种需要而将某些电工设备或元件按一定方式组合起来的电流通路。由电源、负载和中间环节3部分组成。
2．电路的主要功能：①进行能量的转换、传输和分配。②实现信号的传递、存储和处理。
二、电流：
电荷的定向移动形成电流。电流大小：单位时间内通过导体截面的电量。
正电荷运动方向规定为电流的实际方向。电流的方向用箭头或双下标变量表示。任意假设的电流方向称为电流的参考方向。如果求出的电流值为正，说明参考方向与实际方向一致，否则说明参考方向与实际方向相反。
三、电压、电位和电动势：
1．电压：单位正电荷由a点移至b点电场力所做的功称为a、b点两点间的电压。电压的实际方向规定由电位高处指向电位低处。与电流方向的处理方法类似，可任选一方向为电压的参考方向。
例：当ua =3V ，ub = 2V时 u1 =1V ， u2 =－1V
最后求得的u为正值，说明电压的实际方向与参考方向一致，否则说明两者相反。
对一个元件，电流参考方向和电压参考方向可以相互独立地任意确定，但为了方便起见，常常将其取为一致，称关联方向；如不一致，称非关联方向。 如果采用关联方向，在标示时标出一种即可。如果采用非关联方向，则必须全部标示。
2.电位：单位正电荷由电路中某点移至参考点电场力所做的功，称为该点电位。电路中a、b点两点间的电压等于a、b两点的电位差。
3．电动势：外力克服电场力把单位正电荷从电源的负极搬运到正极所做的功，称为电源的电动势。电动势是衡量外力即非静电力做功能力的物理量。电动势的实际方向与电压实际方向相反，规定为由负极指向正极。
四、电功率：
电场力在单位时间内所做的功称为电功率，简称功率。p＞0时吸收功率，p＜0时放出功率。
功率与电流、电压的关系：
关联方向时：p =ui 非关联方向时：p =－ui dtdqiI正值I负值(a)(b)+ u1 －ab－ u2 +ab+ u －(a) 关联方向abi－ u +(b) 非关联方向abibaabVVU例：求图示各元件的功率.
电工基础 2.§1—1 电流、电压、电动势
文化理论课教案
7.5.1-10-j-
审阅签名： 年 月 日 科
目 《电工基础》 授
课
日
期 10高电气、制冷、汽修班 课时 2
课
题 第一章 电路的基础知识
§1—1 电流和电压
一、电流
二、电压及电位
三、电动势 班
级 10高电气、制冷、汽修班
教学目的 1.使学生理解电流、电压、电动势概念、表示和有关计算；
2.理解电流、电压测量要注意的事项 选
用
教
具
挂
图
教学重点 电流、电压、电位、电动势概念、表示和有关计算、电流、电压测量要注意的事项 教
学
难
点 电压、电位、电动势概念
教学
回
顾 电路的组成要素及作用、库仑定律、电场、电场强度、静电屏蔽
说
明
教学过程
1 【组织教学】
1. 起立，师生互相问好
2. 坐下，清点人数，指出和纠正存在问题
【导入新课】
我们已经学习了电路的组成要素及作用、库仑定律、电场、电场强度、静电屏蔽，本课我们继续学习电路的基础知识：电流、电压、电位、电动势
【讲授新课】
第一章 电路基础知识
§1—1 电流和电压
五、电流
电流的概念：电荷的定移动称为电流（类似水分子的定向移动形成水流）。
电流产生的条件：电路中电流产生的条件是电路中有载流子（电子、空穴）和电路两端有电压
电流的表示：电流用I、i等表示
电流为正则实际方向与参考方向相同,反之则相反实际方向:电路中正电荷的移动方向(习惯上规定正电荷移动的方向为电流的实际方向)参考方向:求解电路时假设的电流的方向()电流的方向
DCAC恒稳直流电直流电流（，—）:方向不变而大小不变或有些变动的电流脉动直流电正弦交流电交流电流（，～）:大小和方向随时间不断变化的电流非正弦流电电流的种类
第一章电路的基本知识和基本定律
第一章 电路的基本知识和基本定律
第一节 电路及电路图
学科 电工基础
课
题 第一节 电路及电路图 班级 06电
人数 50
授 课 时 数 1课时 课型 新授课 周次 5
授 课 时 间 2006年10月9日星期一第5节
教 学 目 的 知识目标：1、理解电路的基本组成。2、理解电路的状态。
能力目标：培养学生观察事物、总结归纳问题和理论联系实际能力。
德育目标：通过本节学习，使学生养成良好的学习态度和学会正确的学习方法。
教 学 重 点 电路的基本组成
教 学 难 点 电路的状态
教具 多媒体课件，１号电池，小灯泡，开关，导线
板
书
设
计
第一节 电路及电路图
一、电路和电路的组成
1、什么是电路
2、电路的基本组成
二、电路图
三、电路的工作状态
1、通路
2、断路
3、短路
思考题：
作业：
§1-1 电路及电路图
教材分析 本章讲述电路的基本概念和基本定律，是今后学习直流电路、交流电路及电工专业技术基础课和专业课的基础。本节是入门知识，包括电路的组成、电路图和电路的工作状态。对学生今后学习态度和学习方法的养成至关重要。
学情分析 1、学生认识事物先从具体的形象思维逐步向抽象逻辑思维过渡，但思维过程常常与感性经验相联系，需要具体形象来支持。
2、学生在没有学习本节知识之前，在初中物理课已学习过电学的基本知识。
3、学生学习积极性高，少部分同学基础较差，学生第一次接触电工电子的基本常识,教师要做一个成功的引路人,让学生产生浓厚的学习兴趣，为今后的学习打下良好基础。
教学方法 1、通过演示实验引出新问题，激发了学生探求新知识的兴趣和动机，为突破难点提供了良好的情境。
2、教师通过直观教学，利用多媒体技术演示强化学生感性认识，从而达到理解的目的。
3、考虑学生的认知特点，引导学生仔细观察，激励学生积极思考，理论联系实际，更深刻的掌握电路知识，教师在适当的时候作点拨、启发、梳理、归纳、概括。这样，既有利于学生主动构建新知识，又有利于学生创新意识的培养。
电工基础与安全用电教材
第一章 直流电路
第一节 电路的基本概念
一、电路的组成与作用：
1. 电路：就是能使电流流通的闭合电路。
2. 电路的组成：最简单的电路是由电源、负载、中间环节等部分组成。
3. 电路各组成部分的作用：
电源：如发电机、电池等，电源可将其它形式的能量转换成电能，是向电路提供能量的装置。
负载：指电动机、电灯等各类用电器，在电路中是接收电能的装置，可将电能转换成其它形式的能量。
中间环节：将电源和负载连成通路的输电导线、控制电路通断的开关设备和保护电路的设备等。
4. 电路的作用：
在电力系统中，电路可以实现电能的传输、分配、转换和控制。 在电子系统中，电路可以实现电信号的传递、存储和处理。
电路中能量的转换、传送、分配和控制，是反映在电流和电压等物理量上的，而通过负载的电流又与其电阻有关，所以首先要讨论一下几个基本的电量。
二、电流、导体和绝缘体：
1. 电流：自由电荷（包括自由电子和离子）的定向运动叫做电流。物体内部有可以自由移动的电荷是产生电流的内因，电场（或是电压）作用是产生电流的外因。
电流的方向：电流是由自由电子定向运动形成的。但习惯上规定正电荷运动的方向为电流的方向。即电流的方向是从电源的正极经导线、负载以及另一根导线，流向电源负极。实际上是自由电子从电源的负极经导线、负载及另一根导线流向电源的正极。
2. 电流强度：是衡量电流强弱的物理量。通过导体截面的电流强度的大小，等于单位时间内通过该截面的电量。
电流主要分为两类： 一类为大小和方向均不随时间改变的电流， 称为恒定电流， 简称直流， 常简写作dc或DC， 其强度用符号I或i表示； 另一类为大小和方向都随时间变化的电流， 称为变动电流， 其强度用符号i表示。 其中一个周期内电流的平均值为零的变动电流称为交流， 常简写作ac或AC， 其强度也用符号i表示。
0t(a)ittii(b)(c)00t1t23. 导体和绝缘体：
第1章电工力学基础
第一章 基础知识
第一节 电工基本概念
一、电场和电场强度
两个带电体并没有直接接触，却有相互作用力，是因为带电体周围存在着一种特殊物质，叫做电场，电场是物质存在的一种形式，其相互作用力叫电场力。
单位正电荷(1库)在电场中某点所受到的力称为该点的电场强度。电场强度是矢量。
二、导体、半导体和绝缘体
容易导电的物质叫导体。不易导电的物质叫绝缘体。导电能力介于导体和绝缘体之间的物质叫半导体。
三、电流、电压、电位、电势、电源
1.电流
电流即电荷有规律的定向移动，规定正电荷运动的方向为电流方向，每秒钟通过导体某一截面的电荷量(电量)的多少叫电流强度(简称电流)用符号I表示，Q表示通过某一截面的电量，t表示通过电量Q所用的时间，则：
电量的单位为库仑，时间的单位为秒，电流的单位为安培：
2.电压
电压是指电路中两点a、b之间的电位差(简称为电压)，其大小等于单位正电荷因受电场力作用从a点移动到b点所作的功。电压，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。电压的国际单位制为伏特(V)
电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。
a、b两点间电压(用Uab表示)为：
3.电位
在电路中任选一个点作参考点(或叫零电位点)，则电路中某一点到参考点的电压就叫这一点的电位。即电场力将单位正电荷从某点移到参考点所做的功叫该点的电位：
a、b两点的电位分别为：
0qAaoa ，0qAbob
a 、b两点之间的电位之差，叫做a 、b两点之间的电压
tIQ秒库安111abFLabA00qabFLqabAabUbaabU 注：
(1)参考点是任意的，电位随参考点变化而变化。一般把参考点叫零电位点。
(2)两点间电位之差(即电压)与参考点无关。其方向从高电位指向低电位。
4.电源和电动势
《电工原理——(电工基础)》.
《电工原理——（电工基础）》
课程学习指导资料
编写：舒朝君
适用专业：电气工程及其自动化
适用层次：专 科（业余）
四川大学网络教育学院
2003年11月
《电工基础》课程学习指导资料
编写：舒朝君
审稿（签字）：
审批（主管教学负责人签字）：
本课程学习指导资料根据该课程教学大纲的要求，参照现行采用教材《电工基础》（白乃平主编，西安电子科技大学出版社，2002年）以及课程学习光盘，并结合远程网络业余教育的教学特点和教学规律进行编写，适用于工科类专业专科学生。
第一部分 课程的学习目的及总体要求
一、课程的学习目的
《电工基础》是高等工业学校专科电类专业必修的一门技术基础课程。它的主要任务是为今后学习专业知识和从事工程技术工作打好电工技术的理论基础，并受到必要的基本技能的训练。
二、课程学习的总体要求
本课程包括电路的基本概念与基本定律，直流电阻电路的分析方法，电感元件与电容元件，正弦交流电路，三相交流电路，负感电路，线性电路的过渡过程，磁路和铁心线圈电路。电路部分学习重在基本概念、基本定律和基本方法的掌握，避免繁琐的公式推导和数学运算。本课程先续课程是高等数学，大学物理，后续课程是模电、数电等。
第二部分 课程学习的基本要求及重点难点内容分析
第一章．电路的基本概念与基本定律
1．1．电路和电路模型
1．2．电路的基本物理量及其参考方向
1．3．电功率和电能
1．4．欧姆定律
1．5．电压源和电流源
1．6．基尔霍夫定律。
熟悉电路的工作状态、电路模型和额定值的意义；
掌握电流、电压、电位及其参考方向；掌握电压源、电流源概念，电功率和电能的概念及计算。
熟悉掌握欧姆定律和基尔霍夫定律的应用计算。
本章的重点：电功率，电压源和电流源，基尔霍夫定律 本章的难点：电流、电压、电位的参考方向，基尔霍夫定律的应用计算
重点例题：例1。1， 例1。4
本章应要求学生完成的作业：1。1；1。4；1。7；1。8；1。13