电路第五版邱关源第一章

第1章

电路模型和电路定律本章重点

1.1

电路和电路模型 电流和电压的参考方向 电功率和能量 电路元件

1.5

电阻元件

1.21.3

1.61.7

电压源和电流源受控电源

1.4

1.8

基尔霍夫定律

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重点： 1. 电压、电流的参考方向 2. 电阻元件和电源元件的特性3. 基尔霍夫定律

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1.1 电路和电路模型1.实际电路功能 由电工设备和电气器件按预期

目的连接构成的电流的通路。a 能量的传输、分配与转换； b 信息的传递、控制与处理。 共性 建立在同一电路理论基础上。

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2. 电路模型开关

电路图灯泡

10BASE-T wall plate

电 池 导线

Rs Us

RL

电路模型 理想电路元件

反映实际电路部件的主要电磁 性质的理想电路元件及其组合。 有某种确定的电磁性能的理想 元件。返 回 上 页 下 页

5种基本的理想电路元件： 电阻元件：表示消耗电能的元件 电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件 电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件 电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成 电能的元件。

注意①5种基本理想电路元件有三个特征：(a)只有两个端子；(b)可以用电压或电流按数学方式描述； (c)不能被分解为其他元件。返 回 上 页 下 页

注意①具有相同的主要电磁性能的实际电路部件， 在 一定条件下可用同一电路模型表示； ②同一实际电路部件在不同的应用条件下，其电路 模型可以有不同的形式。

例 电感线圈的电路模型

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1.2 电流和电压的参考方向电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁 链、能量、电功率等。在线性电路分析中人们主要 关心的物理量是电流、电压和功率。

1.电流的参考方向 电流 电流强度 带电粒子有规则的定向运动 单位时间内通过导体横截面的电荷量

Δq dq i(t ) lim Δt 0 Δt dtdef

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单位 方向

A(安培)、 kA、mA、 A

1kA=103A 1mA=10-3A1 A=10-6A

规定正电荷的运动方向为电流的实际方向 元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:实际方向

A

B

A B 问题 对于复杂电路或电路中的电流随时间变 化时，电流的实际方向往往很难事先判断。返 回 上 页 下 页

实际方向

参考方向i A

任意假定一个正电荷运动的方 向即为电流的参考方向。

参考方向 B

表明 电流(代数量)大小 方向(正负)

电流的参考方向与实际方向的关系： i A 参考方向 实际方向 B A i

参考方向 实际方向 B

i>0

i<0返 回 上 页 下 页

电流参考方向的两种表示： 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。 i A 参考方向 B

用双下

标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指向B。 A

iAB

B

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2.电压的参考方向 电位

单位正电荷q 从电路中一点移至参考 点( =0)时电场力做功的大小。 单位正电荷 q 从电路中一点移至另 一点时电场力做功(W)的大小。

电压U

dW U dqdef

实际电压方向

电位真正降低的方向。

单位

V (伏)、kV、mV、 V返 回 上 页 下 页

a

例

b

已知：4C正电荷由a点均匀移动 至b点电场力做功8J,由b点移 动到c点电场力做功为12J,①若以b点为参考点，求a、b、c 点的电位和电压Uab、U bc;

c解(1)

b 0

②若以c点为参考点，再求以上 各值。

Wab 8 a 2V q 4 U bc b c 0 ( 3) 3 V Wcb Wbc 12 c 3 V q q 4返 回 上 页 下 页

U ab a b 2 0 2 V

解

(2)

c 0

a

b

Wac 8 12 a 5V q 4 Wbc 12 b 3V q 4

U ab a b 5 3 2 V

c结论

U bc b c 3 0 3 V

电路中电位参考点可任意选择；参考点 一经选定，电路中各点的电位值就唯一确定；当 选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将 改变，但任意两点间电压保持不变。返 回 上 页 下 页

问题 复杂电路或交变电路中，两点间电压的实际方向往往不易判别，给实际电路问题的 分析计算带来困难。 电压(降)的参考方向 参考方向 U 实际方向 假设高电位指向低电 位的方向。 参考方向 U – 实际方向

+

–

+

+

–

–

+上 页 下 页

U >0

U<0返 回

电压参考方向的三种表示方式： (1) 用箭头表示：

U

(2)用正负极性表示

+(3)用双下标表示

U

A

UAB

B返 回 上 页 下 页

3.关联参考方向元件或支路的u,i 采用相同的参考方向称之为 关联参考方向。反之，称为非关联参考方向。

i+ u关联参考方向

iu非关联参考方向

+

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例A

+

iB

u-

电压电流参考方向如图中所标， 问：对A、B两部分电路电压电 流参考方向关联否？ 答：A电压、电流参考方向非关联； B电压、电流参考方向关联。

注意① 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向 ② 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包括方向和符号),在计算过程中不得任意改变 ③参考方向不同时，其表达式相差一负号，但电压 、电流的实际方向不变。返 回 上 页 下 页

1.31.电功率

电功率和能量单位时间内电场力所做的功。

dw p dt

dw u dq

dq i dt

dw dw dq p ui d t dq d t功率的单位：W (瓦) (Watt,瓦特) 能量的单位：J (焦) (Joule,焦耳)返 回 上 页 下 页

2. 电路吸收或发出功率的判断 u, i 取关联参考方向

+ u

i u

P=ui P<0 P = ui

表示元件吸收的功率

P>0 吸收正功率 (实际吸收)吸收负功率 (实际发出) u, i 取非关联参考方向

表示元件发出的功率

i

P>0 发出正功率 (实际发出)

+

P<0 发出负功率 (实际吸收)返 回 上 页 下 页

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