1、（1-0）,第一章 电路的基本概念和 基本定律,（1-1）,第一章 电路的基本概念 和基本定律,1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 欧姆定律 1.5 电源有载工作、开路与短路 1.6 基尔霍夫定律 1.7 电路中电位的概念及计算,（1-2）,1.1 电路的作用与组成部分,电路：电流的通路。它由电工设备或元件按一定方式组合而成。,（1-3）,(1) 实现电能的传输、分配与转换,(2)实现信号的传递与处理,电路的作用,电力电路,强电电路,电子电路,弱电电路,（1-4）,电路的组成部分,电源: 提供 电能的装置,负载: 取用 电能的装置,中间环节：传
2、递、分 配和控制电能的作用,（1-5）,直流电源: 提供能源,信号处理： 放大、调谐、检波等,负载,信号源: 提供信息,（1-6）,电路中的电源或信号源的电压或电流,激励：,响应：,激励在电路中各部分产生的电压或电流,电路分析： 在已知电路结构和元件参数的条件下，讨论电路的激励与响应的关系。,（1-7）,用理想电路元件或它们的组合来模拟实际电路,1. 2 电路模型,具有某种确定的电磁性质的假想元件,电阻元件 电感元件 电容元件 电源元件,实际元件理想化，是在一定条件下突出其主要的电磁性质，忽略其次要因素。,（1-8）,常用理想元件符号,（1-9）,手电筒的电路模型,例：,（1-10）,电池是电
3、源元件，其参数为电动势 E 和内阻Ro,灯泡主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数为电阻R；,筒体用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。,开关用来控制电路的通断。,（1-11）,物理量的实际正方向,1.3 电压和电流的参考方向,正电荷移动的方向,电源驱动正电荷的方向(低电位 高电位),（1-12）,参考方向-电路分析中的假设正方向,问题的提出： 在复杂电路中难于判断元件中物理量，如何求解？,电流方向 AB？,电流方向 BA？,（1-13）,(1) 在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；,解决方法:,(3) 根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与假设方
4、向一致；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。,(2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关系的代数表达式；,（1-14）,参考方向的表示方法,（1-15）,实际正方向：物理中对电量规定的方向。,参考方向：在分析计算时，对电量人为规定的方向。,Notice,（1-16）,I = -1A,U = -3V,Uab = +3V,例：试判别电流、电压的实际方向,（1-17）,（1-17）,已知：E=2V, R=1 问： 当U分别为 3V 和 1V 时，IR=?,E,R,a,b,U,IR,UR,+ -,例：,（1-18）,某元件上电流的参考方向与电压的参考方向一致，称为关联参考方向,关联参考方向
5、,（1-19）,U、I 参考方向相同时,U、I 参考方向相反时,U = I R,U = IR,1.4 欧姆定律,（1-20）,例: 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R,（1-21）, 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；, U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。,用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明参考方向!,电路分析中尽可能采用关联参考方向,欧姆定律,（1-22）,（1-22）,伏安特性,线性电阻,非线性电阻,（1-23）,I2= -1A,5,a,b,c,5,5,I1= 2A,I3= -3A,Uab = ?,Ubc = ?,Uca = ?,P14 题 1.4.
6、2（b）,练习,（1-24）,1.5 电源有载工作、开路与短路,开关闭合, 接通电源与负载,负载端电压,U = IR,电压电流关系,1.5.1 电源有载工作,在电源有内阻时 I U ,或 U = E IR0,电源内阻越小，当电流有变动时，电源端电压变动不大- 带负载能力强。,负载大小的概念:,负载增加指负载取用的电流和功率增加*,（1-25）,（1-25）,功率的概念,功率与功率平衡,（1-26）,UI = EI I2Ro,P = PE P,负载取 用功率,电源产 生功率,内阻消 耗功率,功率与功率平衡,P16 例1.5.1,（1-27）,（1-27）,电源：U 和 I 的实际方向相反，即电流
7、从实际的“+”端流出，发出功率。,U 、 I 参考方向一致 P = UI 0,U 、 I 参考方向相反 P = UI 0,电源与负载的判别,（1-28）,（1-28）,负载：U 和 I 的实际方向相同，即电流从实际的“+”端流入，发出功率。,U 、 I 参考方向一致 P = UI 0,U 、 I 参考方向相反 P = UI 0,电源与负载的判别,（1-29）,A、Uab = 3V，E= 5V B、Uab = 5V，E= 3V,A:,B:,2,2,例：判断方框内电路中起什么作用（是电源还是负载）？,（1-30）,练习：已知U = 220V, I = -1A，试问各元件为负载？还是为电源?,P20
8、 题 1.5.4,（1-31）,（1-31）,例：电路如图所示，试求电源的功率， 并说明其为电源还是负载。,+-,+-,（1-32）,（1-32）,电源与负载的判别小结,P 0 负载P 0 电源,功率：P = U I取正值即可,取关联参考方向 P = UI,负载：取用功率 U 和 I 的实际方向相同 电流从实际的“+”端流入,电源：产生功率 U 和 I 的实际方向相反 电流从实际的“+”端流出,（1-33）,额定值和实际值,额定值： UN、IN、PN常标于铭牌或其它说明中，产品在给定条件下正常运行的允许值。 实际值：使用时的具体数值,如：一个灯泡的额定电压是220V，功率是60W,电气设备的三
9、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 (不能充分的利用设备的能力),额定值,（1-34）,（1-34）,例：一只220V,60W的白炽灯, 接在220V的电源上，求通过电灯的电流和电灯此时的电阻。如果每晚工作3h(小时)，问一个月消耗多少电能?,P17：例1.5.2,（1-35）,例：有一额定值为5W 500的绕线电阻，其额定电流是多少？在使用时电压不得超过多大的数值？,P18：例1.5.3,（1-36）,开关断开,1.5.2 电源开路,( 开路电压或空载电
10、压 ),1. 开路处的电流等于零 2. 开路处的电压 等于电源电动势3.电源不输出功率,（1-37）,电源外部端子被短接,1.5.3 电源短路,（1-38）,例：若电源的开路电压Uo =12V，短路电流Is=30A，试问电源的电动势和内阻各为多少？,P19：例1.5.4,（1-39）,练习： 为使6V、50mA的电珠正常发光，应采用那个电路？,P31 题 1.5.13,（1-40）,（1-40）,1：试问可否将110100W和110V40W的两只白炽灯串联在220V的电源上使用？,2：试问将4010W和20020W的两只电阻串联使用，其两端最高允许电压应多大？,3：据日常观察，电灯在深夜要比黄
11、昏时亮一些，为什么？,练习：,（1-41）,用来描述电路中各部分电压或电流间的关系， 包括电流(KCL)和电压(KVL)两个定律。,名词,结点：三个或三个以上支路的联结点,支路：电路中每一个分支每条支路流过一个电流，称为支路电流,回路：电路中任一闭合路径,1.6 基尔霍夫定律,（1-42）,支路数,结点数,回路数,支路、结点、回路,（1-43）,一、基尔霍夫电流定律(KCL),对任何结点，在任一瞬间，流入结点的电流等于由结点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个结点上电流的代数和为 0。,基尔霍夫电流定律的依据：电流的连续性,例,或：,（1-44）,KCL的应用漏电保护器,220V,Ii,IO,
12、Ii IO时， 表明有漏电出现 开关S立刻打开， 起到漏电保护的作用。,Ir,（1-45）,KCL可以扩展到电路的任意封闭面!,I1+ I2=I3,基尔霍夫电流定律的扩展,I=?,（1-46）,二、基尔霍夫电压定律(KVL),对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位升等于电位降。,例如： 回路 a-d-c-a,或：,或电压的代数和为 0。,（1-47）,E,+,_,R,a,b,Uab,I,基尔霍夫电压定律也适合开口电路,例,（1-48）,例：已知 UAB = 5V，UBC= -4V，UDA= -3V 试求 UCD = ？UCA = ？,P24：例1.6.2,（1-49）,例：已知 R1
13、= 10k，RB= 20k，EB= 6V US= 6V ， UBE= -0.3V 试求IB 、 I2 、 I1,（1-50）,1列方程前标注回路循行方向；,2应用 U = 0列方程时，注意项前符号：如果规定电位降取正号，电位升就取负号,使用KVL注意,U = 0I2R2 E2 + UBE = 0,例,（1-51）,基尔霍夫定律仅与元件的相互联接有关，与元件的性质无关。,（1-52）,电位的概念：,1.7 电路中电位的概念及计算,电位和电压的区别：电位为单下标，其值是相对的。参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变,（1-53）,电位在电路中的表示法,（1-54）,参考电位在哪里？,（1
14、-55）,（1-55）,例：已知R1=100k，R2=50k，B点开路，试求B点的电位？,P27：例1.7.1,（1-56）,I = 0,通常：I 0,I=?,（1-57）,例：A点开路,试求开关S闭合和断开时A点的电位,P28：题1.7.3,A,R,R,+6V,S,（1-58）,（1-58）,例：已知E1= 6V,E2=4V,R1=4,R2=R3=2， A点开路，求A点的电位？,P27：例1.7.2,C,B,D,（1-59）,根据电压和路径无关,计算两点间电压的计算方法,电流源两端的电压 不为0,沿一条已知路径计算（不选含电流源支路）从正极出发，路径上的电压和路径方向相同为正，和路径方向相反
15、为负，电阻上的电压方向和电流相同。,（1-60）,练习：计算电压Uab,Uab =,Uab =,Uab =,（1-61）,试求：I1、I2 、I3 。,1,+,+,-,-,3V,4V,1,+,-,5V,I1,I2,I3,讨论题,能否很快说出结果？,（1-62）,试问: 零电位参考点在何处？若将Rp的滑动触点向下滑动， A、B两点的电位会增高还是降低？,P25：题1.7.2,（1-63）,第一章课后习题,P28: 习题A选择题（自己练习）- 基本概念与基本分析方法 P31: 1.5.10 - 判断电源和负载 1.5.11 - 电源工作状态 P32: 1.6.3 - KCL1.6.4 - KCL、KVL1.7.3 - 电位1.7.5 - 电位（含开关） P29: 1.6.6 - 拓宽题,（1-64）,（1-64）,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。,
