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《电工学》第1章(纪11年)

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电工学 第一章

电工学 第一章

例题2.1 例题2.1 计算图中所示电阻电路的等效电阻R， 计算图中所示电阻电路的等效电阻 ，并求电流 I 和 I5 。
I + 3V
−
R1 2Ω R2 2Ω R7 3Ω I R3 4Ω R4 4Ω
5
R5 6Ω R6 1Ω
解
可以利用电阻串联与并联的特征对电路进行简化
I
+
R1 2Ω R2 2Ω R7 3Ω I R3 4Ω R4 4Ω
4、电路吸收功率的计算
在关联参考方向下，计算公式为： 在关联参考方向下，计算公式为：P=ui 结果为正值，则表明该电路实际上是吸收功率； 结果为正值，则表明该电路实际上是吸收功率； 若结果为负值，则是发出功率。 若结果为负值，则是发出功率。 • 在非关联参考方向下，计算公式为：P=-ui 在非关联参考方向下，计算公式为： 同样，结果为正值， 同样，结果为正值，则表明该电路实际上是吸收 功率；若结果为负值，则是发出功率。 功率；若结果为负值，则是发出功率。
E
R0
U
RL
R0
U
RL
b
b
a +
E
I
根据电压方程
U = E − IR0
作出电压源的外特性曲线 作出电压源的外特性曲线 外特性
RL
U
U R0
b
U O = E理想电压源
电
当 R0= 0 或 R0 《 RL时,这样 这样 的电压源被称为理想电压源也称恒 的电压源被称为理想电压源也称恒 压源。理想电压源的特点是无论负 压源。理想电压源的特点是无论负 特点 载或外电路如何变化,电压源两端的 载或外电路如何变化 电压源两端的 电压不变。 电压不变。
U Is = +I R0

电工学 第1章优秀课件

电工学 第1章优秀课件
电工学 第1章
1.1 电路的组成及基本物理量 1.1.1 电路的组成 1.1.2 电路的基本物理量
1.1
1.1.1 电路的组成
电路是由各种电气器件按一定方式用导线连接组成 的总体，它提供了电流通过的闭合路径。电路的组成部 分包括：
① 电源：是供应电能的设备。如发电厂、电池等。 ② 负载：是取用电能的设备。如电灯、电机等。 ③ 中间环节：是连接电源和负载的部分，起传输和 分配电能的作用。如变压器、输电线等。
图1.1所示为一最简单的电路。
图1.1 简单的电路
图1.2 电路模型(电路图)
常用理想元件及图形符号如表1.1所示。
名称
符号
名称
电阻
电压表
电池
接地
电灯
熔断器
开关
电容
电流表
电感
符号 或
1.1.2 电路的基本物理量
1. 电流 电流是由电荷的定向移动而形成的。当金属导体处于电场
之内时，自由电子要受到电场力的作用，逆着电场的方向作定 向移动，这就形成了电流。
电路的功能和作用有两类：第一类功能是进行能量的转 换、传输和分配；第二类功能是进行信号的传递与处理。例 如，扩音机输入的是由声音转换而来的电信号，通过晶体管 组成的放大电路，输出的便是放大了的电信号，从而实现了 放大功能；电视机可将接收到的信号，经过处理，转换成图 像和声音。
电路是由电特性相当复杂的元器件组成的，为了便于使 用数学方法对电路进行分析，可将电路实体中的各种电器设 备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的理想元件(模 型)来代替，而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁特 性不予考虑。由理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模 型，也叫做实际电路的电路原理图，简称为电路图。例如， 图1.1所示的实际电路的电路模型如图1.2所示。

电工学第一章优秀课件

电工学第一章优秀课件

2009 年9 月
第一章 电路的基本概念、基本定
律和基本分析方法
本章内容
1-1 电路组成
1-2 电路的基本物理量及其正方向
1-3 电路的工作状态 1-4 电路基本元件 1-5 基尔霍夫定律
1-6 电阻串联和并联
1-7 电压源和电流源及其等
效变换
1-8 叠加定理、戴维宁定理 1-9 支路电流法
1-10 节点电压法
开关
I
S
1 0 B A S E - T w a ll p la t e
白炽灯
++
E
电 池
–U
RL
Ro
导线
–
电路模型是由理想电路元件构成。
1-1-2 理想电路元件,电路模型 2、理想电路元件（电路元件） 根据实际电路元件所具备的电磁性质所假想的只具 有单一电磁性质的元件。
3、5种基本的理想电路元件：
电子技术
数字电子技术
课堂教学（48学时）
电路分析基础
第一章 电路的基本概念、基本定律和基本分析方法 第二章 电路暂态分析 第三章 单相正弦交流电路 第四章 三相电路
模拟电子技术
第六章 整流、滤波及稳压电路 第七章 半导4学时）
电路部分
灯泡
电 池
导线 电源：能提供电能或电信号的器件，如电池、发电机、信号发生器。
负载：能将电能转化为其他形式能量的装置。如灯泡、电动机等
中间环节：开关、导线，起传输、分配、控制作用
1-1-2 理想电路元件,电路模型
电路理论研究的对象不是实际电路，而是电路模型
1、电路模型：把实际电路的本质特征抽象出来所形成 的理想化的电路，与实际电路具有相同的电磁性质。

电工学第一章

电工学第一章
电源外部的电路称外电路； 外电路中的电阻称外电阻。
简单的全电路
全电路欧姆定律内容：
闭合电路中的电流与电源的电动势成 正比，与电路的总电阻（内电路电阻与外 电路电阻之和）成反比。
公式：
I= E R+r
全电路欧姆定律又可表述为：
电源电动势等于U外和U内之和。
电源电动势E= U内+U外
二、电路的三种状态
（4）合理选择电流表的量程
每个电流表都有一定的测量范围，称为电流表 的量程。
一般被测电流的数值在电流表量程的一半以上， 读数较为准确。因此在测量之前应先估计被测电流 大小，以便选择适当量程的电流表。
若无法估计，可先用电流表的最大量程挡测量， 当指针偏转不到1/3刻度时，再改用较小挡去测量， 直到测得正确数值为止。
热敏电阻
压敏电阻
湿敏电阻
光敏电阻
电阻值随温度升高而减小的热敏电阻称为负温度 系数(NTC)的热敏电阻,电阻值随温度升高而增大的热 敏电阻称正温度系数(PTC)的热敏电阻。
热敏电阻的应用
三、电阻的连接
1．电阻的串联
像这样把多个元件逐个顺次连接起来,就组成 了串联电路。
三、电阻的连接
电阻的串联 电路
§1-1 电路及基本物理量
一、电路的组成及作用
电路：电流流通的路径。 电路的组成：电源、负载、导线和控制装置。
实物接线图
用电气符号描述电路连接情况的图，称电路 原理图，简称电路图。
进行能量的转换、传输和分配
电能传输示意图 实现信息的传递和处理
信息处理示意图
电路通常有三种状态： 通路：电路构成闭合回路，有电流流过。
开路：电路断开，电路中无电流通过。开路也 称断路。

电工学第一章

电工学第一章

图1-3 图1-2a的简化电路
1.负载状态 2.空载(开路)状态 3.短路状态
1.3 电路的状态
1.负载状态
当开关S闭合、电源和负载接通时，电路中就有 了电流及能量的输送和转换。电路的这一状态称 为负载状态或有载状态，有时也称为通路。
1.负载状态
图1-5 电路的三种工作状态
2.空载(开路)状态
2.基尔霍夫电压定律
图1-10 KVL的推广应用
1.5 支路电流法
在计算复杂电路的各种方法中，支路电流法是最基本的。支路电流 法以支路电流为未知量，应用基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫 电压定律(KVL)分别对节点和回路列出所需要的方程组，而后解出 各未知支路电流。 1)判断电路中的支路数b和节点数n。 2)在电路图中标出各支路电流的参考方向和各回路绕行方向。 3)根据KCL列出n-1个独立的节点电流方程式。 4)根据KVL列出b-(n-1)个独立的回路电压方程式。 5)解联立方程组，求出各支路电流，必要时
当开关S断开时，由于电路中的电源和负载之间没有构成闭合回路，电路的这 一状态称为开路状态。开路时，由于电源没有接上负载，故称为空载状态。 这时电路没有电流，则电源内阻中就没有电压降。电源的端电压即开路电压 用UOC表示，等于电源的电压降。
2.空载(开路)状态
图1-6 例1-2的电路
3.短路状态
当电源的两端由于某种原因被电阻可以忽略不计的导线或开关连接在一起时， 电源则处于短路状态。 电源短路状态时，外电阻可视为零，电源端电压为零，电流不经过负载，电 流回路中仅有很小的电源内阻R0，因此回路中的电流很大，这个电流称为短 路电流，用IS表示。 在这种状态下，电源所产生的功率将全部消耗在电源的内电阻和连接导线的 电阻上.

《电工学》第一章课件

《电工学》第一章课件

通过已知的网孔电流求解其他未知网孔电流的方法
电路定理
叠加定理是指在多个电源共同作用的线性电路中，任何一个支路的电流或电压等于各个电源单独作用于该电路时，在该支路所产生的电流或电压的代数和。
总结词
叠加定理是电路分析中一个非常重要的定理，它可以帮助我们简化复杂电路的分析过程。在多个电源共同作用的线性电路中，我们可以通过分别计算各个电源单独作用时的电路状态，然后将结果叠加起来，得到电路的总状态。这个定理适用于任何线性电路中的电压和电流，是解决复杂电路问题的重要工具之一。
03
保持环境湿度，使用防静电材料，定期清理电子设备等；合理安排电子设备布局，减少电磁辐射暴露时间，使用防电磁辐射材料等。
详细描述
电阻元件是一种电子元件，其作用是限制电流的流动。当电流通过电阻时，电阻会消耗电能并将其转换为热能。电阻的阻值大小由其材料、长度和横截面积决定。
总结词：电容元件是一种储存电场能量的电子元件。
总结词：电感元件是一种储存磁场能量的电子元件。
总结词：电源元件是提供电能给整个电路的元件。
电路分析方法
通过已知的支路电流求解其他未知支路电流的方法
支路电流法是一种基于基尔霍夫定律的电路分析方法，通过设定未知的支路电流作为独立变量，建立独立方程组，求解未知支路电流。
通过已知的节点电压求解其他未知节点电压的方法
节点电压法是一种基于基尔霍夫定律的电路分析方法，通过设定未知的节点电压作为独立变量，建立独立方程组，求解未知节点电压。
详细描述
最大功率传输定理是电路分析中的一个重要结论，它可以帮助我们优化电路的性能。在实际应用中，许多电子设备都需要在一定的功率范围内工作，以保证其正常运转。通过应用最大功率传输定理，我们可以合理地选择电源和负载的参数，使得电路能够传输最大的功率，从而提高设备的效率和可靠性。此外，这个定理还可以用于电力系统的优化设计、节能减排等方面的问题解决。

电工学第1章

电工学第1章
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 。 I1
2013年3月28日星期四
c
+ R1 E1
a R2 + R3
I2
d
E2
-
I3
b
18
1.6.1 名词解释
1．支路：电路中的每一分支称为支路（流过同 一电流）。流过支路的电流称为支路电流。 2．结点：支路的交叉称为结点。 3．回路：一条或多条支路所组成的闭合电路。 4．网孔：不含支路的回路（判别方法）。 5．网络：指较多元件组成的电路。 I1
发电机
3
2013年3月28日星期四
（2）信息的传递与处理。
如：各种信息处理电路等。
话筒
放 大 器
（扩音机电路示意图）
扬声器
激励：电源或信号源的电流和电压 响应：由于激励在电路各部分产生的电流和电压
4
§1-2
2013年3月28日星期四
电路的模型
实际电路都是由一些实际的元器件所组成。 在分析电路时，我们要对实际电路建立数学模型 —电路模型。 所谓电路模型就是指一个实际元件在特定的 条件下，所表现的主要的电磁特性，而忽略其次 要因素，如R、L、C等。这种表示的参数，我 们称为集总参数（解释集总参数元件与电路）。 开关 电 池 负 载 开关
IAB
IB B IBC
ICA
C
IC
或
∑I=0
21
例题
2013年3月28日星期四
图示电路中，已知I1=11mA，I4=12mA，I5=6mA。 求I2，I3和I6。
解： I3=I1－I5=11－6=5（mA)
I6
R2
I2
I4
I2=I3－I4=5－12=－7（mA)

电工学第一章1-5-6

电工学第一章1-5-6
大小 的变化， Uab的变化可能是 _______ 的变化， 方向 的变化 的变化。 或者是 _______的变化。
15
例题1.5.3 例题1.5.3
a Is b
R
Uab=?
I
_ + _
E
+
US
电压源中的电流 如何确定？ 如何确定？电流 源两端的电压等 于多少？ 于多少？
原则： 不能变， 不能变。 原则：Is不能变， Us不能变。
5
1.5 理想电路元件
(一) 理想无源元件
1. 电阻 R （常用单位：Ω、kΩ、MΩ ）） 常用单位： Ω Ω
u
2.电感 L： 2.电感
i R i
R=u
i
= const
（单位：H, mH, µH） 单位： ）
u
3.电容 3.电容 C
i
（单位：F, µF, pF） 单位： ）
e
di u = −e = L dt
20
恒压源与恒流源特性比较
恒压源 不 变 量 I + _E Uab Uab 变 化 量 I Uab
21
恒流源 I Uab = E Is a Uab b 恒 I I ----压U 压 ab ----恒 I = Is
a Uab b
流I
1.6 基尔霍夫定律
用来描述电路中各部分电压或各部分电流的关 包括基尔霍夫电流和基尔霍夫电压两个定律。 系,包括基尔霍夫电流和基尔霍夫电压两个定律。 支路： 支路：电路中每一个分支 结点：三条或三条以上支路相联接点 结点： 回路： 回路：电路中一条或多条支路所组成的闭合电路 网孔： 网孔：未被其他支路分割的单孔回路 注 基尔霍夫电流定律应用于结点 基尔霍夫电流定律应用于结点 电流定律应用于 基尔霍夫电压定律应用于回路 电压定律应用于 基尔霍夫电压定律应用于回路

《电工学》第一章课件

《电工学》第一章课件
写字母i或i(t)表示。
四、电压
1．电压的基本概念 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，电压的方向规定 为从高电位指向低电位的方向。
电压的国际单位制为伏特(V)，常用的单位还 有毫伏(mV)、微伏(V)、千伏(kV)等，它们与 伏特的换算关系为
u iR 或 i Gu
3、功率
在电流和电压关联参考方向下, 任何瞬时线 性电阻元件接受的电功率为
p ui Ri2 u2 Gu 2 R
线性电阻元件是耗能元件。
4、焦耳定律
如果电阻元件把接受的电能转换成热能, 则从t0到t 时间内。电阻元件的热［量］Q, 也就是这段时间内接
1、电压与电流
图中r表示电源的内部电阻，R表
示电源外部联接的电阻(负载)。
闭合电路欧姆定律的数学表达式
为外电路两端电压
图6：简单的闭合电路
U RI E rI R E Rr
E RI rI
或
I E
Rr
显然，负载电阻R值越大，其两端电压U也越大；当
时(R相当于r 开路)，则 ；当 U 时 (E相当于短R 路)r，
《电工学》
秦曾煌主编
参考书目： 1、《电路》，邱关源主编； 2、《电路分析基础》，刘明丹主编，北京航空航天大学 出版社； 3、《电路理论》，邹玲，姚齐国主编 ，华中科技大学出 版社。
绪论
电工和电子技术发展历程：
18-19世纪，（主要是欧洲国家的）科学家们通 过实验的方法，发现了很多电磁现象和规律，从而形 成了电路的基本理论和基本定律。
P 100 一个月消耗的电能为:
W PT 100 103 530 15kW h 15度

电工学第一章

电工学第一章

1.5.1 在1.01中，负载增加是指（2）（1）负载电阻R增大（2）负载电流I增大（3）电源端电压U增大1.5.2 在图1.01中，电源开路电压U0为230V，电源短路电流Is为1150A。

高负载电流I为50A时负载电阻R为（3）（1）4.6Ω（2）0.2Ω（3）4.4Ω解：r=U0/I S=230V/1150A=0.2ΩR总=U0/I=4.6ΩR=R总-r=4.4Ω1.5.3 如将两只额定值为220V/100W的白炽灯串联接在220V的电源上，每只灯消耗的功率为（3）。

设灯电阻未变。

（1）100W （2）50W （3）25W解：U=2U’P=U’2/R=U2/4R=25W1.5.4 一只额定值为110V/100W的白炽灯和一只额定值为110V/40W的白炽灯串联后接到220V的电源上，当将开关闭合时，（3）（1）能正常工作（2）100W的灯丝烧毁（3）40W的灯丝烧毁解：R1=U2/P=1102/100=121ΩI1=P/U=0.91AR2=U2/P=1102/40=302.5ΩI2=P/U=0.36A接通后：I=220V/(121+302.5)Ω=0.519AI>I2 I<I1故40W的灯丝烧毁1.5.5 在图1.02中，电阻R为（2）（1）0Ω（2）5Ω（3）-5Ω解：设电流方向如图10=-10+4R得R=5Ω1.5.6 在图1.03中，电压电流的关系式为（2）（1）U=E-RI （2）U=E+RI （3）U=-E+RI1.5.7 在图1.04中，三个电阻共消耗的功率为（2）（1）15W （2）9W （3）无法计算解：E1E2消耗功率，得到功率，故P=2*6-1*3=9W 1.6.1 在图1.05所示的部分电路中，a，b两端的电压Uab为（2）（1）40V （2）-40V （3）-25VE 1E 21.6.2 图1.06所示电路中的电压U ab为（3）（1）0 （2）2V （3）-2V1.7.1 在图1.07中，B点的电位V B为（2）（1）-1V （2）1V （3）4V解：U=5V-(-5)V=10V U CB=10*50/(75+50)V=4V故V B=1V1.7.2 图1.08所示电路中A点的电位V A为（3）（1）2V （2）4V （3）-2V1.6.3 在图1.17中，已知I1=0.01μA, I2=0.3μA,,I5=9.61μA,,试求电流I3,I4,I6.解：由图1.17所知右图中三点是电路图中的结点由基尔霍夫电流定律可列出I1+I2-I3+0I3+I4-I5=0I6-I2-I4=0得I3=0.31μAI4=9.3μAI6=9.6μA I1I26I3I5I4图1.171.7.3试求图1.20电路所示中A,B,C,D的各点电位。

电工学第一章

电工学第一章
+ E_ R I
+
根据 KVL 可列出 E IR U = 0
U
_
或
U = E IR
[例] 图中若 U1= – 2 V，U2 = 8 V，U3 = 5 V，U5 = – 3 V， R4 = 2 ，求电阻 R4 两端的电压及流过它的电流。 [解] 设电阻 R4 两端电压的极性及流过它的电流 I 的参 考方向如图所示。
i =0 I=0
(对任意波形的电流) (直流电路中)
I4 a I3
I1
若以流向结点的电流为负，背 向结点的电流为正，则根据 KCL ， 结点 a 可以写出
I2
I1 – I2+ I3 + I4 = 0
[例] 图中若 I1= 9 A， I2 = –2 A，I4 = 8 A，求 I3 。
[解] 把已知数据代入结点 a 的 KCL 方程式，有
线性电容：C
+
u
-
电阻元件
i + u _ R
图中参考电压和电流方向一致，根 据欧姆定律得出 u 电阻元件的参数 R= i 电阻对电流有阻碍作用 u = Ri
将 u = Ri 两边同乘以 i ，并积分之，则得

t
0
uidt Ri 2dt
0
2
t
上式表明电阻将全部电能消耗掉，转换成热能。
P UI RI U2 R
a

E1

b

E2

c
a

E1

b

E2

c
a为参考点
b为参考点
[解]：取a为参考点
Va 0 V , Vb E1 3 V Vc E1 E2 (3 1.5) V 4.5 V U ab Va Vb (0 3) V 3 V U bc Vb Vc (3 4.5) V 1.5 V

电工学1

电工学1

根据所设方向进行计算， 如果求出 i>0,则真实方向与参考方向一致 如果求出 i<0,则真实方向与参考方向相反
8
二. 电压 (voltage) 1. 电压 (voltage)：
def
定义：单位正电荷由a点移
U AB
d WAB dq
动到b点所获得 或失去的 能量即a,b两点之间的电压
单位名称：伏(特) 符号：V（Volt） 获得能量，a点电位低，b点电位高。 失去能量，a点电位高，b点电位低。
iS
电路符号 1. 特点：(a) 电源电流由电源本身决定，与外电路无关；
(b) 电源两端电压是由外电路决定。
电流源: 供出定值的电流或一定时间函数的电流， 与端电压无关，电压为不定值，由外电路 决定。
31
2. 伏安特性 i + iS u 0 _ i u i IS 理想电流源 伏安特性 IS 实际电流源 伏安特性
{
i1=0
i2=gu1
g: 转移电导
(4) 电压控制的电压源 ( Voltage Controlled Voltage Source )
:电压放大倍数 VCVS * ，g， ，r 为常数时，被控制量与控制量满足线性关系， 37 称为线性受控源。
+ u2 _
{
i1=0 u2= u1
三. 受控源的有源性和无源性
i1
+ u1 _
i2
+ u R _ 1 VCVS 独立源
p吸 = u1i1 + u2i2 + u2 _
= u2i2
=u2 (-u2/R) < 0 受控源是有源元件 受控源
.独立源与受控源的区别 1.电压源电压、电流源电流是规 受控电流源端口电流、受电压源 定值，与外电路无关。 端口电压不是定值，而是受其它 支路电压或电流的控制，即是与 2.在电路中作为电路的输入，叫 控制电路电压，电流相关的。 它激励，它在电路中产生的电压 不能作为电路的输入，它只不过 电流叫响应。 是电子器件电路模型的组成部分38 3.二端元件 四端耦合器件

电工学第一章_第1章习题及答案

电工学第一章_第1章习题及答案

[解] 对电路（ b），因为凡与理想电流源串联的元件 解：对电路（ a），因为凡与理想电压源并联的元件其两端电压均等 于理想电压源的电压，故改变 R不会影响虚线部分电路的电压，而虚 其电流均等于理想电流源的电流，故改变 R 不会影响虚线 线部分电路结构一定，故亦不会影响其电流。R的变化仅影响其本身 部分电路的电流，而虚线部分电路结构一定，故亦不会影 的电流及理想电压源的电流。
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第1章 直流电路
1.6.2 图示电路中，已知 US＝6 V ，IS＝2 A， R1＝R2＝4 。求开关 S断开时开关两端的电压U和开关S闭 合时通过开关的电流 I（在图中注明 所选的参考方向）。
R2
R1 S I + U _ IS
+ US _
[解] 设所求电压和电流的参考方向如图。 S 断开时， U＝14 V
2 6V
+ US1 R2 _
R4
1
IS
3A
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第1章 直流电路
1.9.3 用戴维宁定理求 图示电路中的电流 I2 。
IS
5 A 10 VBiblioteka + US _2
I2
R1
R2
3
1.9.4 用诺顿定理求图 示电路中的电流 I3 。
I3 R1 + US1 _ I/A R2 + US2 _ R3
1V
(a)
R
_
1V
1A
(b)
1.6.6 图示电路中，US＝4 V ， IS1＝1 A ，R1＝2 ，R2＝5 , R3 ＝2 ，R4＝4 。试由题 1.5.1 总 结出的规律将电路简化后求出 I4； 根据题 1.6.5 总结出的规律，分析 IS2 输出和取用电功率的条件。

电工学(第1章)

电工学(第1章)
激励在电路各部分产生的电流和电 压，称为响应。
所谓电路分析，就是在已知电路结 构和元件参数的情况下，讨论激励和响 应之间的关系。
6
§1.1.2 电路的基本物理量
1.电流 交流用i表示，直流用I 表示。单位为安培（A）。
2.电位及电压 (1) 电位的概念及计算
电位是相对的物理量,因此不确定参考点，就无法确定电位， 也没有意义。规定参考点的电位为零。
I a
U b
I a
R
U
b
I
I
a
a
+
+
R
U
-
U
-
b
b
U = IR
U = – IR
P = UI P = – UI
(a)
(b)
(c)
(d)
图1-8 电压、电流的关联参考方向
15
4. 电压、电流的关联参考方向（续）
在应用时，要注意参考方向和实际方向之分。 按参考方向写欧姆定律，然后再将实际值代入。
例1-2
Байду номын сангаас
a
US b
+_
E
(a)
电动势E 的参考方向由低电位指向高电位,此时有：
E US
a
US b
+_
E
(b)
E US
图1-7 电压与电动势的关系
14
4. 电压、电流的关联参考方向
为了分析、计算的方便，通常情况下，选取元件电压的 参考方向与电流的参考方向一致，即为电压、电流的关联 参考方向。电源的电流、电压参考方向则选取不关联。
间的电压，表示为：U AB VA VB ,其单位是（V）伏。
3. 电动势 交流用 e表示，直流用E表示。单位是（V）伏。

电工学课件--第一章 电路的基本概念和基本定律

电工学课件--第一章 电路的基本概念和基本定律

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第一章第二章第三章 2011-1-15 第五章第七章第八章第四章第一章电路的基本概念和基本定律第一节第二节第三节第四节第五节第六节额定值第七节作业电路和电路模型电路的基本物理量及其参考方向无源理想元件电源基尔霍夫定律电路的工作状态及电器设备的电路中电位的计算第一节电路和电路模型一、电路二、电路模型返回第二节电路的基本物理量及其参考方向一、电流二、电压三、关联参考方向四、电能和电功率返回第四节无源理想元件一、电阻元件二、电感元件三、电容元件返回第四节电源一、电压源二、电流源三、受控源返回第五节基尔霍夫定律一、几个概念二、基尔霍夫电流定律（KCL 基尔霍夫电流定律电流定律（三、基尔霍夫电压定律（KVL 基尔霍夫电压定律 KVL 返回第六节电路的工作状态及电器设备的额定值一、有载工作状态二、开路状态三、短路状态四、电器设备的额定值返回第七节电路中电位的计算一、电位二、电源的习惯画法返回一电路 1.定义: 电路是由某些电气元件按一定方式连接起来的总体，式连接起来的总体，它提供了电流流通的路径。

流流通的路径。

电路主要由电源负载和电源、负载 2.组成: 电路主要由电源负载和中间环节三部分组成。

三部分组成。

返回例如：手电筒电路例如：电：电电源电：电电分配和转换. （） 3.作用： 1）实现能量的传输、分配和转换（2）实现信号的传递与处理。

）实现信号的传递与处理。

（3）信息的存储。

）信息的存储。

二电路模型定义： 1.定义：电路模型就是将实际电路中的各种元件按其主要物理性质分别用一些理想电路元件来表示所构成的电路图。

返回 2. 常见的理想电路元件电阻电感电容电压源电流源返回 3. 手电筒的电路模型 s 电源 R0 US R 电路模型的愠愠电路的电路的第二节电路的基本物理量及其参考方向一、电流 1. 定义：在电场的作用下，在电场的作用下，电荷有规则的定向移动形成电流，我们把单位时间内通移动形成电流，过导体横截面积的电荷量定义为电流强度。

电工学第1章

电工学第1章

电压：U=0 对任何元件或一段电路，无论流过它们的电流如何， 只要电压为零，则可视为短路。
功率：PE EI S
2 P R0IS
P0
短路是一种严重的电路故障，应尽力预防。
1· 6 基尔霍夫定律（德国物理学家）
欧姆定律和基尔霍夫定律是电路分析的基本定律。 欧姆定律反映了局部电路电压、电流的约束关系；
基尔霍夫定律反映了整体电路电压、电流的约束关系。
基尔霍夫电流定律 (KCL) ——用于结点
Kirchhoff s Current Law
基尔霍夫电压定律 (KVL) ——用于回路 Kirchhoff s Voltage Law
1· 6 基尔霍夫定律
(1) 支路： 电路中流过同一电流的几个元件相互连接起 来的分支； I1 R1 a R2 I2 (2) 结点： 三条或三条 + + E1 I3 R 以上的支路 - E2 3 相联接的点； b (3) 回路： 由支路构成的闭合路径； (4) 网孔： 在平面电路中，内部不含支路的回路。 网孔是最小的回路， 是自然孔； (5) 网络： 比较复杂的电路；
开关 干 电 池 灯 泡
1.1 电路的作用与组成部分
1.1.1 电路的组成 电路就是电流的通路。 干电池： 开关 灯 泡 提供电能， 干 将化学能转化为电能。 电 灯泡： 池 取用电能， 将电能转化为热能和光能。 开关及导线： 连接电池和灯泡构成电流通路， 并起到控制作用。
1.1 电路的作用与组成部分
发电机 电源 升压 变压器 输电线 降压 变压器 电灯 电动机 电炉 ... 负载
中间环节
(2) 实现信号的传递和处理 话筒
信号源
放 大 器
中间环节
扬声器

电工学1

电工学1

补充：根据 和 的参考方向及功率判别方法 补充：根据U和I的参考方向及功率判别方法
电工学
电源有载工作
额定值与实际值 负载大小的概念 电源输出的功率和电流决定于负载的大小 额定值：额定电压U 额定电流I 额定值：额定电压 N、额定电流 N 、额定功率 PN等 额定值与实际值的关系：轻载、满载、 额定值与实际值的关系：轻载、满载、过载 电源与负载的连接条件
电工学
+ U –
电源短路
电源外部端子被短接 特征: 特征 E I = IS = R 0 U= 0 P= 0 PE = ∆P = I²R0 电路中某处短路时的特征: 电路中某处短路时的特征: 短路处的电压等于零； 1. 短路处的电压等于零； U =0 视电路情况而定。 2. 短路处的电流 I 视电路情况而定。
电工学
电路的结构参数
支路：电路中的每一个分支，一个支路流过一 支路：电路中的每一个分支， 个电流 结点： 结点：电路中三条或三条以上的支路相连接的 点 回路： 回路：由一条或多条支路所组成的闭合电路 网孔：单孔回路， 网孔：单孔回路，内部不含支路的回路 基尔霍夫定律是基于电路结构的基本定律， 基尔霍夫定律是基于电路结构的基本定律，与 元件无关。 元件无关。
电工学
基尔霍夫电流定律
IA I1 E1 − + R1 a I3 R3 b 5Ω Ω + 6V _ 1Ω Ω I2 R2 + − E2 IB IC B I 2Ω Ω +12V _ 1Ω Ω 5Ω Ω C A
电工学
基尔霍夫电压定律
定律：在任一瞬时，如果从回路的任一点出发， 定律：在任一瞬时，如果从回路的任一点出发，以顺 时针方向或逆时针方向沿回路循行一周， 时针方向或逆时针方向沿回路循行一周，则在这个方 向上的电位降之和应该等于电位升之和。 向上的电位降之和应该等于电位升之和。 表达式： 表达式： ∑ V升 = ∑ V降 变形1：在任一瞬时，沿任一回路循行方向（CLKW， 变形 ：在任一瞬时，沿任一回路循行方向（ ， CCKW），回路中各段电压的代数和恒等于零。 ），回路中各段电压的代数和恒等于零 ），回路中各段电压的代数和恒等于零。 表达式： 表达式： ∑ U = 0 变形2：在任一瞬时，在任一回路循行方向上， 变形 ：在任一瞬时，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的电压降的代数和。 中电动势的代数和等于电阻上的电压降的代数和。 表达式： 表达式： ∑ E = ∑ （RI） ）
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U2 – (–3) –8+5 + (–2)=0
KVL
电压的参考极性 与实际极性是否相同
KVL推广应用于假想的闭合回路
I
A UA UAB UB
A
E
R
B
根据KVL可列出 或
C
B
根据 U = 0
E+ IR UAB=0 UAB= E+ IR
UA UB UAB=0
UAB= UA UB
例
分析以下电路中应列几个电流方程？几个 电压方程？ I1 + E1 R1 #1 I3 b R3 #3
电压、电流参考方向 2、基尔霍夫定律 难点：参考方向
本次课重点：1、
1.1 电路的作用与组成
电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电工设备 或元件按一定方式组合起来的。 电路的作用 1.电能的传输与转换 2. 传递与处理信号
发电机 升压 输电线 降压 变压器 变压器
电灯 电动机 话筒 扬声器
电动势的表示方法：
a.箭头 b.正负号 c.双下标
电动势和电压的关系：
E
U 电压与电动势规定正方向相反时 E=U
U 电压与电动势规定正方向相同时 E= -U
E
由以上关系可以看出：电压源可由一个大小相等，
方向相反的外加电压表示。
例：
E
U
U
(U=E)
电路中电位的概念及计算
a
+ E1 R1
b
R3
R2
c 电路中某一点的电位是指
a
I2 R2 #2
+
_ E2
I1 + E1 -
a
#1 R3 #3
I2 R2 #2 + _ E2
R1 I3
b 基尔霍夫电流方程： 结点a： 结点b：
放 大 器
负载
1 电源
2 中间环节
3 负载
信号源
电路的组成
话筒把声音（信息）电信号
扬声器把电信号 声音（信息） 其它形式的能量电能 连接电源和负载，传输、分配电能 电能其它形式的能量
1.1 电路的作用与组成部分
发电机 升压 输电线 降压 变压器 变压器 电灯 电动机 话筒 放 大 器
第1章 1 1
反之，若假定电压的参考方向为上“–‖ 下“+‖，则U= –3V或UAB= –3V
电压的参考方向除用+、–极性和双下标表示外，还可用箭头表示。 电流的参考方向则用箭头和双下标表示。
例
a
R
IR
UR
E b Uab
已知：E=2V, R=1Ω 求： 当Uab分别为 3V 和 1V 时，IR=? 解： (1) 假定电路中物理量的正方向如图所示； (2) 列电路方程：
（实际方向）。 电流方向—正电荷运动的方向 电流参考方向—任选一方向为电流正方向。 例：
a
I
b
a
I
b
正值
负值
Iab = - Iba
二、电位
• 分析和计算电路时，常将电路中的某一 点作为参考点并规定其电位为零。 • 其它点与参考点之间的电压便是该点的 电位，只有选定了参考点以后各点的电 位才有确定的值，这就是电位的单值性。 • 原则上参考点可以任意选择的，但为统 一，工程上常选大地为参考点或公共接 地点为参考点（地）
I4
I1
I2
在任一瞬间流入节点 电流的代数和等于零
I3
I= 0（直流电路中） i =0
例：若I1=9A， I2= –2A， I4=8A。 0 9 （ 2 ） I3 8 求： I3 解： I1–I2+ I3 + I4=0 电流的参考方向
（对任意波形的电流）
KCL
与实际方向相反
I3
19A
KCL推广应用
1.4 电路的有载工作、开路与短路）
1.4.2、电源有载工作（通路）
A
C
U
I
E
U R0 B R
E U
R0I
0
D
I
1. 电压与电流
I= E R+ R0
电源的外特性曲线
当R0 << R时， U
E
说明电源带负载能力强
U=RI
U=E –R0I
A E
C
I
U
R0
2. 功率与功率平衡
UI=EI –R0I2
R 电源输 出功率
的参考方向相同
若电压、电流的参考方向相同 电源：P=UI为负值，发出功率 负载：P= UI为正值，取用功率
而P为负值，所以 N发出功率是电源 想一想，若根据电压电流 的实际方向应如分析？
1.5 基尔霍夫定律
c
E1
R1
a
R3
R2
d
E2
支路 电路中的每一分支
如 acb ab adb 结点 电路中三条或三条 以上支路联接的点 如a b 回路 由一条或多条支路 组成的闭合路径 如 abca adba adbca 网孔 内部不含支路 的回路。
E-mail:jiyuchuan@ Tel:669393
课程简介
1、本课程的地位 2、主要内容
3、学时安排
4、学习方法 5、主要参考书 6、考核
上篇
电路理论
暂态电路
电工技术
直流电路 交流电路
磁路理论 磁路 变压器 电磁铁 电机原理与电气控制 异步电动机的
原理、 特性、 使用及控制
安全用电及工业测量
下篇
电子技术
模拟电子技术：半导体器件 基 本放大电路 运算放大器 直流 电源 数字电子技术：门电路和组合电 路 触发器和时序电路
目 录
第1章 电路及其分析方法 第2章 正弦交流电路 第3章 磁路与变压器 第4章 电动机 第5章 继电接触器控制系统 第9章 二极管和晶体管 第10章 基本放大电路 第11章 运算放大器 第13章 门电路与组合逻辑电路 第14章 触发器和时序逻辑电路 8学时 6学时 2学时 4学时 4学时 4学时 6学时 6学时 6学时 4学时*
扬声器
电源
中间环节
负载
信号源
负载
电源和信号源的电压或电流称为激励，它推动电路的工作。
由激励在电路中产生的电压和电流称为响应
电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨论 激 与 励 响 应 的关系
1.2 电路模型
S
电 源 连接导线
电路实体
负载
E
R
电路模型
用理想电路元件组成的电路， 称为实际电路的电路模型。
1 3
小结：
VCD= VC–VD= 15V
电路中某一点的电位等于该点到参考点的电压
电路中各点的电位随参考点选的不同而改变， 但是任意两点间的电压不变。
电路的参考方向的应用
问题的提出：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？
A
IR R
B
E1
E2
（实际方向与假设方向相反）
提示
(1) 方程式U/I=R 仅适用于假设正方向一致的情况。
(2) ―实际方向”是物理中规定的，而“假设 正方向” 则 是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。 (3) 在以后的解题过程中，注意一定要先假定“正方向” (即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程 计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的. (4) 为了避免列方程时出错，习惯上把 I 与 U 的方向 按相同方向假设(关联正方向）。
S1
S2
S2
P
电源输出的电流和功 率由负载的大小决定
不能充分利用设备的能力
降低设备的使用寿命甚至损坏设备
1.4.2、 电源开路
A
C
I
E
U0 R0 B D R
特征
I=0
U=U0=E P=0
1.4.3、 电源短路
IS
E
R1
R0
E
R1
U
I
R2
U
R0 U=0 I=IS=E/ R0 P = 0 PE =
R2
IA
A
对A、B、C三个结点 应用KCL可列出： IA= IAB–ICA
IAB
IB IC
B
ICA
IB= IBC–IAB
IC= ICA–IBC 上列三式相加，便得 IA + IB + IC =0 或
IBC
C
I =0
可见，在任一瞬间通过任一封闭 合面的电流的代数和也恒等于零。
1.5.2 基尔霍夫电压定律（KVL）
特 征
有 源 电 路
P = R0IS2
I 视电路而定
U=0 短接
电流过大，将烧毁电源
电源与负载的判别
例；
A
I
N
根据电压、电流的实际方向判别
已知： UAB=3V I = – 2A
B 电源：U和I的实际方向相反， 求：N的功率，并说明它 发出功率 是电源还是负载 负载：U和I的实际方向相同， 解：P=UI = (–2)×3= – 6W 取用功率 因为此例中电压、电流 根据电压、电流的参考方向判别
b
例： 下图电路有几个节点、几条支路、 几个回路、几个网孔？ I1 G
I3 I
+
a
I2 c
I4
支路：ab、bc、ca、… （共6条） 结点：a、 b、c、d (共4个） 回路：abda、abca、 adbca … （共7 个） 网孔：abd、 abc、bcd （共3 个）
IG d
b E
–
1.5.1 基尔霍夫电流定律 KCL
解决方法
(1) 在解题前先设定一个正方向，作为参考方向； (2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式并计算； (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向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。