1、第1章 电路的基本概念与基本定律,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,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。,第1章 电路的基本概念与基本定律,1.1.1 电路的作用（1）电能的传输和转换（2）信号的传递和处理 1.1.2 电路的组成（1）电源（2）负载（3）中间环节,1.1 电路的作用与组成部分,中
2、间环节,负载,扩音机电路示意图,信号源 （电源）,电路元件的理想化,在一定条件下突出元件主要的电磁性质，忽略其次要因素，把它近似地看作理想电路元件。,为什么电路元件要理想化?,便于对实际电路进行分析和用数学描述，将实际元件理想化（或称模型化）。,1.2 电路模型,理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。,手电筒的电路模型,1.3 电压和电流的参考方向,物理量的正方向：,1. 电路基本物理量的实际方向,(2) 参考方向的表示方法,电流：,电压：,(1) 参考方向,在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。,2. 电路基本物理量的参考方向,电路分析中的假设正方向（参考方向）,问
3、题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？,电流方向 AB？,电流方向 BA？,问题 在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，如何解决？,(1) 在解题前任选某一个方向为参考方向（或称正方向）；,(3) 根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反。,(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；,解决方法,1.4 欧姆定律,U、I 参考方向相同时，,U、I 参考方向相反时，,表达式中有两套正负号： 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
4、考方向之间的关系。,通常取 U、I 参考方向相同。,U = I R,U = IR,伏安特性,线性电阻伏安特性,非线性电阻伏安特性,当电压和电流的参考方向一致时 U=RI 当电压和电流的参考方向相反时 U=RI,注意:,解,解,a点电位比b点电位低12V,n点电位比b点电位低12-5=7V,m点电位比b点电位高3V,于是n点电位比m点电位低7+3=10V,即 Unm=-10V,由欧姆定律得 RUnmI5 ,1.5.1 电源有载工作,开关闭合,有载,开关断开,开路,cd短接,短路,1.5 电源有载工作、开路与短路,1电压和电流,由欧姆定律可列上图的电流,负载电阻两端电压,电源的外特性曲线,当,R0
5、R时,由上两式得,2. 功率与功率平衡,功率 设电路任意两点间的电压为 U ,流入此部分电路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为:,功率平衡：由UER0I得 UIEIR0I2,PPE P,电源输出 的功率,电源内阻上 损耗功率,电源产生 的功率,W为瓦特 KW为千瓦,返回,解,例题1.3,返回,E2I1085W,R01I215W,R02I215W,负载取用 功率,电源产生 的功率,负载内阻 损耗功率,电源内阻 损耗功率,返回,3. 电源与负载的判别,分析电路时，如何判别哪个元件是电源？哪个是负载？,U和I 的参考方向与实际方向一致,U和I的实际方向相反，电 流从端流出，发出功率,电源,负载
6、,U和I的实际方向相同，电 流从端流入，吸收功率,当,或当,U和I两者的参考方向选得一致,电源 PUI0 负载 PUI0,电源 PUI0 负载 PUI0,U和I两者的参考方向选得相反,4额定值与实际值,额定值是制造厂商为了使产品能在给定的条件下正常运行而规定的正常允许值,注,在使用电气设备或元件时，电压、电流、功率的实际值不一定等于它们的额定值,解,一个月的用电量 WPt60(W)30 (h)5.4kWh,返回,解,在使用时电压不得超过URI5000.150V,1.5.2 电源开路,特征：I0UU0EP0,1.5.3 电源短路,特征：U0IISER0PEPR0I2P0,用来描述电路中各部分电压
7、或各部分电流的关系,包括基尔霍夫电流和基尔霍夫电压两个定律。,结点：三条或三条以上支路相联接点,支路：电路中每一个分支,回路：电路中一条或多条支路所组成的闭合电路,注,基尔霍夫电流定律应用于结点 基尔霍夫电压定律应用于回路,1.6 基尔霍夫定律,网孔：内部不含支路的回路,支路：ab、bc、ca、 （共6条）,回路：abda、abca、 adbca （共7 个）,结点：a、 b、c、d (共4个）,网孔：abd、 abc、bcd（共3 个）,1.6.1 基尔霍夫电流定律,如图 I1I2I3或 I1I2I30即 I0,在任一瞬时，流向某一结点的电流之和应该等于流出 该结点的电流之和。即在任一瞬时，
8、一个结点上电流 的代数和恒等于零。,电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。,推广,I =?,例:,广义结点,I = 0,IA + IB + IC = 0,解,由基尔霍夫电流定律可列出 I1I2I3I40 2(3)（2）I40,可得I43A,1.6.2 基尔霍夫电压定律,从回路中任意一点出发，沿顺时针方向或逆时针方向 循行一周，则在这个方向上的电位升之和等于电位降 之和. 或电压的代数和为 0。,对回路1：,对回路2：,E1 = I1 R1 +I3 R3,I2 R2+I3 R3=E2,或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0,或 I2 R2+I3 R3 E2 = 0,上式可改写
9、为 E1E2R1I1R2I20或 E1E2R1I1R1I1即 E （RI）,在电阻电路中，在任一回路循行方向上，回路 中电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和,在这里电动势的参考方向与所选回路循行方向相反者，取正号，一致者则取负号。电压与回路循行方向一致者，取正号，反之则取负号。,注,基尔霍夫电压定律的推广：可应用于回路的部分电路,UUAUBUAB 或 UABUAUB,EURI0 或 UERI,注,列方程时，要先在电路图上标出电流、电压或 电动势的参考方向。,解,由基尔霍夫电压定律可得,（1）UABUBCUCDUDA=0即 UCD2V,（2）UABUBCUCA0即 UCA1V,解,应用基尔霍夫
10、电压定律列出EBRBI2UBE0 得 I20.315mA,EBRBI2R1I1US0 得 I10.57mA,应用基尔霍夫电流定律列出 I2I1IB0得 IB0.255mA,Uab61060V Uca20480V Uda5630V Ucb140V Udb90V,VbVaUba Vb60V VcVaUca Vc80V VdVaUda Vd30V,1.7 电路中电位的概念及计算,E,1,=140V,4A,6A,5,20,6,a,b,c,d,E,2,90V,10A,Va=Uab=60V Vc=Ucb=140V Vd=Udb=90V,结论：（1）电路中某一点的电位等于该点与参考点（电位为零）之间的电压（2）参考点选得不同，电路中各点的电位值随着改变，但是任意两点间的电位差是不变的。,各点电位的高低是相对的，而两点间电位的 差值是绝对的。,注,解,I（VAVC）（R1R2）6（9）（10050） 1030.1mA,UABVAVBR2I VBVAR2I6（50 103) (0.1 10-3)1V,解,I1I2E1（R1R2）6（42）1A I30 VA R3I3E2R2I2042 1 2V,或 VAR3I3E2R1I1E1044 162V,
