1第一章电路基本概念和基本定律

一、电能的应用电能应用在工业、农业及国民经济 各部门，在日常生活中也是不可缺少的。

1. 电能的优越性 (1)便于转换(2)便于传输

(3)便于控制2. 不足之处 难于储存

第一章

电路的基本概念与基本定律

第一节 电路与电路模型 第二节 电路的基本物理量 第三节 基尔霍夫定律

第一节 电路与电路模型一、电路的作用和组成 电路——由若干电气设备或器件按一定的方式连接起来 而构成的电流通路 1. 电路的作用 ⑴电能产生、传输和转换

发电机热能,水 能,核能 转电能

升压变压器

降压变压器

电灯 电动机电能转换为 光能,热能 和机械能

传输分配电能

(电源)

(中间环节)

(负载)

第一节 电路与电路模型一、电路的作用和组成 1. 电路的作用 ⑵信号的传递和处理

扬声器话筒 放大器

将语音转换 为电信号 (信号源)

信号转换、放大、 信号处理 (中间环节)

接受转换信号 的设备 (负载)

第一节 电路与电路模型一、电路的作用和组成 2. 电路的组成 电源(信号源):将非电能转换成电能的装置 (干电池,蓄电池,发电机) 中间环结：把电源与负载连接起来的部分 (连接导线,开关) 负载：将电能转换成非电能的用电设备 (电灯,电炉,电动机)

第一节 电路与电路模型二、电路模型 手电筒电路

S

开关电 源 导线 负载

US

+

–

R

R0

实际电路

电路模型

第一节 电路与电路模型二、电路模型 实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或器件所组 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。 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。 所谓电路模型，就是把实际电路的本质抽象出来所构成的理 想化了的电路。将电路模型用规定的理想元件和理想导线画 在平面上形成的图形称作电路图。 今后我们分析的都是电路模型，简称电路。 电路模型只能反映实际电路的作用及其连接方式，不反映实 际电路的结构、位置。

第一节 电路与电路模型二、电路模型 理想电路元件： 1.电阻: 电路中消耗电能的理想元件 2.电容: 电路中储存电场能的理想元件 3.电感: 电路中储存磁场能的理想元件 理想电路元件是一种理想化的模型，简称电路元 件。要求这些电路元件只包含单一的电磁关系，即每个 元件仅有一个电磁约束关系，且电磁过程均发生在元件 内部，所以在任何时刻，从具有两个端钮的理想元件的 某一端钮流入的电流恒等于从另一端钮流出的电流，并 且元件两个端钮间的电压值也是完全确定的。

第一节 电路与电路

模型例如：

消耗电能 (电阻性) R

忽略L

R

i

产生磁场 L 储存磁场能量 (电感性)理想电路元件

以上所说电路元件，都具有两个端钮，称为二端元件。这些 元件又称为集总参数元件，由集总参数元件组成的电路称为 集总参数电路

第二节 电路的基本物理量一、电流及其参考方向

电荷(电子、离子等)有规则的定向移动形成电流。 电流的大小是用单位时间内通过导体某一横截面的电量 进行衡量的，称为电流强度，用符号i表示

当电流i的大小和方向均不变时，称为直流电流，简称为 直流(DC),常用大写的I表示

国际单位制(SI)中，电荷的单位是库仑(C),时间的单位是 秒(s),电流的单位是安培， 简称安(A), 实用中还有千 安(kA)毫安(mA)和微安(μ A)等。

第二节 电路的基本物理量一、电流及其参考方向 习惯上规定正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向为电流的 正方向，并称为电流的实际方向。 在分析与计算电路时，常可任意选定某一方向作为电流的参考 方向。 当电流的实际方向与其参考方向一致时，则电流为正值；当电 流的实际方向与其参考方向相反时，则电流为负值。

Iab = - Iba

第二节 电路的基本物理量一、电流及其参考方向

应当指出： 电流的实际方向是客观存在的； 参考方向是假设的电流方向，可以任 意假定，但是一经规定，在计算过程中便 不得随意改变； 在电路分析计算中，没有规定参考方 向的电流数值的含义是不完整、不正确的

第二节 电路的基本物理量二、电压、电位、电动势及其参考方向 1.电压及其参考方向 电场力把单位正电荷从电场中a点移动到b点所做的功，称 为a、b两点的电压，用uab表示

上式中，正电荷的电量用正值，负电荷的电量用负值；电 荷失去能量用正值，电荷获得能量用负值。 当dw/dq为定值时，称为直流电压，常用大写的U表示 电压的单位为伏特，简称伏(V),实用中还有千伏(kV),毫 伏(mV)和微伏(μ V)等。

第二节 电路的基本物理量二、电压、电位、电动势及其参考方向 电压方向(实际方向)——习惯上规定为正电荷电能减少的 方向，即电位降低(由高电位端指向低电位端)的方向。 电压参考方向——任选一方向为电压正方向。 电压参考方向的表示方法：

U箭头表示

+ U -

a Uab b

‘+’、‘-’极性表示 双下标表示 Uab = -Uba

在规定的参考方向下，计算后，若 u>0,实际方向与参考方向一致 u<0,实际方向与参考方向相反

第二节 电路的基本物理量二、电压、电位、电动势及其参考方向 电压和电流 方向的关系

U

关联 参考方向

U

非关联参考方向

I

I

2.电位 电路中某点的

电位定义为单位正电荷由该点移至参考点 电场力所做的功。 即该点对参考点的电压。用V表示。 若取O点为参考点，则a点电位Va=Uao,b点电位Vb=Ubo 电路中a、b点两点间的电压等于a、b两点的电位差。

第二节 电路的基本物理量二、电压、电位、电动势及其参考方向

2.电位

参考点的电位等于零。所以参考点又 称为零电位点。 参考点可任意选取。在电路中以接地 符号“⊥”表示。 高于参考点的电位是正电位。 低于参考点的电位是负电位。 电位的单位与电压相同，也是“V”。

第二节 电路的基本物理量二、电压、电位、电动势及其参考方向

3.电动势 电动势是衡量外力即电源力做功能力的物理量。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。用e或E表示。

电动势的实际方向习惯上规定为电能增加的方向，即电位 升高(从低电位点到高电位点)的方向，也即由电源的负 极指向正极。 单位与电压单位相同，也是“V”。

第二节 电路的基本物理量二、电压、电位、电动势及其参考方向

3.电动势电动势的参考方向——任选一方向为电动势的正方向。 表示方法： a.箭头 b.正负号 电动势和电压的关系： c.双下标

E

U 电压与电动势规定正方向相反时 E=U

E

U 电压与电动势规定正方向相同时 E= -U

第二节 电路的基本物理量二、电压、电位、电动势及其参考方向 电压 电位 含 义单位

电动势

电场力把单位 电场力把单位正电 正电荷从一点 荷从一点移到另一 移到参考点所 点所做的功。 做的功。实际方向(高电位 向低电位) 参考方向(任选) Uab=dw/dq Uab=Va-Vb

电源力把单位正电荷 从 “-” 极板经电 源内部移到 “+” 极板所做的功。 V(伏特)、kV(千伏)、mV(毫伏)无 (电路中电位 参考点：接地 点，Vo= 0) 实际方向(低电位向 高电位) 参考方向(任选) e=dw/dq

方 向 数 值

第二节 电路的基本物理量例:在图中，已知UCO=3V, UCD =2V. 试分别以D点和O点为参考点，求各 点的电位及D、O两点的电压UDO 。

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