1、1.1.1 電路 電路是電流的通路，它是為了某種需要由電路是電流的通路，它是為了某種需要由某些電工、電子器件或設(shè)備組合而成的某些電工、電子器件或設(shè)備組合而成的 。電路的組成：電路的組成：電源、電源、負(fù)載負(fù)載和導(dǎo)線、開關(guān)等。和導(dǎo)線、開關(guān)等。實(shí)實(shí)際際電電路路電電路路模模型型第1章上頁下頁返回E+SIR電力系統(tǒng)擴(kuò)音器電路的作用電路的作用實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理電路的作用上頁下頁返回第1章電 燈電 爐電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)升 壓變壓器降 壓變壓器話筒話筒揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器放大器1 1. . 基本物理量基本物理量W、kW、mWV、kV、mV、 VV、kV、mV、

2、VA、mA、 A(用電或供電)電源力驅(qū)動(dòng)正電荷的方向 （低電位低電位 高電位高電位）電位降的方向（高電位高電位 低電位低電位） 正電荷移動(dòng)的方向 高電位流向低電位PE（直流直流） e（交流交流）U（直流直流） u（交流交流）i（交流）（交流）I（直流直流）物理量物理量單位單位方向方向功率功率電流電流電壓電壓電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)上頁下頁返回第1章2. 2. 電壓、電流參考電壓、電流參考方向方向 在復(fù)雜電路中難于預(yù)先判斷某段電路在復(fù)雜電路中難于預(yù)先判斷某段電路中電流的實(shí)際方向，從而影響電路求解。中電流的實(shí)際方向，從而影響電路求解。問題問題電流方向ba,ab？abR5R2R1R3R4R6+ + +E1E2E

3、 URIab電壓、電壓、電流實(shí)際方向：電流實(shí)際方向：上頁下頁返回第1章 在解題前先任意選定一個(gè)方向，稱為在解題前先任意選定一個(gè)方向，稱為參參考方向（或正方向）?？挤较颍ɑ蛘较颍Ｒ来藚⒖挤较?，根據(jù)依此參考方向，根據(jù)電路定理、定律列電路方程，從而進(jìn)行電路電路定理、定律列電路方程，從而進(jìn)行電路分析計(jì)算。分析計(jì)算。解決方法解決方法: :計(jì)算結(jié)果為正，實(shí)際方向與假設(shè)方向一致；計(jì)算結(jié)果為正，實(shí)際方向與假設(shè)方向一致；計(jì)算結(jié)果為負(fù)，實(shí)際方向與假設(shè)方向相反。計(jì)算結(jié)果為負(fù)，實(shí)際方向與假設(shè)方向相反。 由計(jì)算結(jié)果可確定由計(jì)算結(jié)果可確定U、I 的實(shí)際方向：的實(shí)際方向：上頁下頁返回第1章解：解：假定假定I I 的的參

4、考方向參考方向如圖所示。如圖所示。 則：則：abaddb RUEUUUabRUEUIRR（實(shí)際方向與參考方向相反！）（實(shí)際方向與參考方向相反?。?已知：已知：E =2=2V, , R R =1=1問：當(dāng)問：當(dāng)Uab為為1V時(shí)，時(shí)，I = ?= ?ab121V A1A1UI , ,上頁下頁返回第1章 例例1.1.11.1.1URE IRabd 假定假定U 、I 的參考方向如圖所的參考方向如圖所示示，若若 I = -= -3 3A ，E =2=2V , , R =1 Uab= =？（實(shí)際方向與參考方向一致）實(shí)際方向與參考方向一致）ab( ) I R EU 解解：上頁下頁返回第1章URE IRabd

5、=-(-(-3）1+2V = 5V 例例1.1.21.1.23.為方便列電路方程，習(xí)慣假設(shè)I與U 的參 考方向一致（關(guān)聯(lián)參考方向）。 2.2.在解題前，先假定電壓電流的“參考方向 ”，然后再列方程求解。當(dāng)參考方向與實(shí)際方 向一致時(shí)為正，否則為負(fù)。上頁下頁返回第1章 小結(jié)小結(jié)1.1.電壓電流“實(shí)際方向”是客觀存在的物理現(xiàn)象，“參考方向” 是人為假設(shè)的方向。 設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為U，電 流為 I , 則這部分電路消耗的功率為3 3 電路功率電路功率如果假設(shè)方向不一致怎么辦？如果假設(shè)方向不一致怎么辦？功率有無正負(fù)？功率有無正負(fù)？問題：?jiǎn)栴}：上頁下頁返回第1章bIRUa+ +- -P = UI 若

6、計(jì)算的結(jié)果若計(jì)算的結(jié)果P 0, 0, 此部分電路吸收電功率此部分電路吸收電功率 （消耗能量消耗能量）, ,為為負(fù)載負(fù)載 。 若計(jì)算結(jié)果若計(jì)算結(jié)果P 0, , 此部分電路輸出電功率此部分電路輸出電功率（提供能量提供能量）, ,為為電源電源 。P = U I上頁下頁返回第1章bIRUa+ +- -已知：U = 10 V, I = 1 A 。按圖中 P =10 W (負(fù)載性質(zhì)）假設(shè)的正方向列式：P = UI 1 ) P 為為“”表示該元件吸收功率；表示該元件吸收功率； P 為為“” 則表示輸出功率。則表示輸出功率。2）在同一電路中，電源產(chǎn)生的總功率和負(fù)在同一電路中，電源產(chǎn)生的總功率和負(fù) 載消耗的總功

7、率是平衡的。載消耗的總功率是平衡的。小結(jié)：小結(jié)：若：U = 10 V, I = 1 A 則 P =10 W （電源性質(zhì)）IbaU上頁下頁第1章返回 例例1.1.31.1.31.2 電阻、電感和電容元件電阻、電感和電容元件1.2.1 電阻元件1.2.2 電感元件 1.2.3 電容元件第1章上頁下頁返回1.2.4 額定值上頁下頁第1章返回1.2.1 1.2.1 電阻元件電阻元件電阻（電阻（R）：具有消耗電能特）：具有消耗電能特 性的元件。性的元件。 伏安特性：伏安特性：電阻元件上電壓與電流間電阻元件上電壓與電流間的關(guān)系稱為伏安特性。的關(guān)系稱為伏安特性。212ttdtRiWRuRiuiPRiu22,

8、Riuiu當(dāng)電壓與當(dāng)電壓與電流之間電流之間不是線性函數(shù)關(guān)系時(shí)，不是線性函數(shù)關(guān)系時(shí)，稱為非線性電阻。稱為非線性電阻。當(dāng)當(dāng) 恒定不變時(shí)，稱為線性電阻恒定不變時(shí)，稱為線性電阻。iuR iu- -第1章上頁下頁返回Riu 伏伏- -安安特性曲線特性曲線iu 伏伏- -安安特性曲線特性曲線第1章上頁下頁返回 實(shí)際的金屬導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的尺寸實(shí)際的金屬導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的尺寸及材料的導(dǎo)電性能有關(guān)。及材料的導(dǎo)電性能有關(guān)。SlR式中式中稱為電阻率，是表示材料對(duì)電流起阻礙稱為電阻率，是表示材料對(duì)電流起阻礙作用的物理量。作用的物理量。l 是導(dǎo)體的長度，是導(dǎo)體的長度， S 為導(dǎo)體的為導(dǎo)體的截面積。截面積。電阻的單位是

9、歐姆（電阻的單位是歐姆（），千歐（），千歐（kk）。）。第1章上頁下頁返回幾種常見的幾種常見的電阻元件電阻元件普通金屬普通金屬膜電阻膜電阻繞線繞線電阻電阻電阻排電阻排熱敏熱敏電阻電阻1.2.2 1.2.2 電感元件電感元件 單位單位：H, mH, H單位電流產(chǎn)生的磁鏈單位電流產(chǎn)生的磁鏈iiNL 電感：能夠存儲(chǔ)磁場(chǎng)能量的元件。電感：能夠存儲(chǔ)磁場(chǎng)能量的元件。上頁下頁第1章返回L L符號(hào)符號(hào)iddLiueLt ddddLieLtt 電感元件的基本電感元件的基本 伏伏安關(guān)系式安關(guān)系式電感元件的基本關(guān)系式電感元件的基本關(guān)系式iiNL其中：其中：第1章上頁下頁返回uiL L+ +- -eL+ +- -u

10、= Ld id t電感是一種儲(chǔ)能元件電感是一種儲(chǔ)能元件，儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量為，儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量為221iLWL電感元件電感元件在在直流電路中直流電路中d0d0itu相當(dāng)于一根相當(dāng)于一根無阻導(dǎo)線無阻導(dǎo)線 ! !ddiuLt第1章上頁下頁返回第1章上頁下頁返回 線圈的電感與線圈的尺寸、匝數(shù)以及附線圈的電感與線圈的尺寸、匝數(shù)以及附近介質(zhì)的導(dǎo)磁性能等有關(guān)。近介質(zhì)的導(dǎo)磁性能等有關(guān)。 對(duì)于一個(gè)密繞的對(duì)于一個(gè)密繞的N 匝線圈，其電感可表匝線圈，其電感可表示為示為 式中式中即為線圈附近介質(zhì)的磁導(dǎo)率（即為線圈附近介質(zhì)的磁導(dǎo)率（H/m)H/m)，S 為線圈的橫截面積（為線圈的橫截面積（m m2 2) )，l 是線圈的是

11、線圈的長度（長度（m m）。）。lSNL2第1章上頁下頁返回幾種常見的電感元件幾種常見的電感元件帶有磁心的電感帶有磁心的電感陶瓷電感陶瓷電感鐵氧體電感鐵氧體電感 1.2.3 1.2.3 電容元件電容元件uqCC 相當(dāng)于相當(dāng)于開路開路! !電容元件在電容元件在 直流電路中直流電路中：電容：具有存儲(chǔ)電場(chǎng)能量特性的元件電容：具有存儲(chǔ)電場(chǎng)能量特性的元件。i = 0第1章上頁下頁返回uiCi = Cd ud t電容元件的基本 伏安關(guān)系式i =d ud tCd qd t=dudt= =0 電容是一種儲(chǔ)能元件，電容是一種儲(chǔ)能元件，儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量為：儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量為：221uCWC第1章上頁下頁返回 電容器的

12、電容與其極板的尺寸及其間介電容器的電容與其極板的尺寸及其間介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。式中式中即為其間介質(zhì)的介電常數(shù)（即為其間介質(zhì)的介電常數(shù)（F/m)F/m)，S 為極板的面積（為極板的面積（m m2 2) )，d 是極板的距離（是極板的距離（m m）。）。dSC第1章上頁下頁返回幾種常見的幾種常見的電容器電容器普通電容器普通電容器電力電容器電力電容器電解電容器電解電容器理想元件的伏安關(guān)系理想元件的伏安關(guān)系第1章上頁下頁返回iRudtdiLu dtduCi R L Cu = Rii = Cd ud tu = Ld id t（u與與i參考參考方向一致）方向一致）第1章上頁下頁返回1.2

13、.4 電氣設(shè)備的額定值任何電氣設(shè)備的電壓、電流和功率都有一定的限額，額定值是電氣設(shè)備的最合理的使用值。額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 nN額定電壓額定電壓 UN額定電流額定電流 IN額定功率額定功率 PN負(fù)載設(shè)備通常工作于額定狀態(tài)。* * 電源設(shè)備的額定功率標(biāo)志著電源的供電能力，是長期運(yùn)行時(shí)允許的上限值。* *電源輸出的功率由外電路決定，不一定等于電源的額定功率。* *1.3 1.3 有源電路元件有源電路元件 1.3.1 理想電壓源和理想電流源1.3.2 實(shí)際電源模型及等效互換下頁上頁返回第1章US+_ _(a) 符號(hào)符號(hào)USU0I理想電壓源理想電壓源(c) 外特性曲線外特性曲線(b) 電壓源電路電壓源電路

14、IRLUS+_U特特點(diǎn)點(diǎn)： 1.1.輸出電壓恒定不變或隨時(shí)間變化輸出電壓恒定不變或隨時(shí)間變化us(t) 2. 2.輸出電流由負(fù)載的大小決定輸出電流由負(fù)載的大小決定特特點(diǎn)點(diǎn)： 1.1.輸出電流恒定不變或隨時(shí)間變化輸出電流恒定不變或隨時(shí)間變化is(t) 2. 2.端電壓由負(fù)載的大小決定端電壓由負(fù)載的大小決定RLIUIS(c) 電壓源電路電壓源電路IS(a) 符號(hào)符號(hào)U0I理想電流源理想電流源IS(b) 外特性曲線外特性曲線分析：分析：IS 固定不變固定不變, , US 固定不變。固定不變。USIRU上頁下頁第1章返回IsU=?IUS+ +- -R所以：所以： I = Is, , 已知已知：Is ，

15、US ，R 問：?jiǎn)枺篒 等于多少等于多少？ U 又等于多少？又等于多少？例例1.3.1解：解：1. Uab = US , 2. 若若R 減小為減小為11，電流源的功率不變！電流源的功率不變！電壓源的功率電壓源的功率 IUs = I Is=3A 增大！增大！P = USIUs = 12WI = US R=4A 上頁下頁第1章返回為什麼？為什麼？ 已知：已知：Is ，US ，R0試分析：試分析：例例1.3.2US+bRIsIIUsa- -1A4V22.2.若使若使R 減小為減小為11，I I 如何如何變？兩個(gè)電源的功率如何變？變？兩個(gè)電源的功率如何變？1.1.I 等于多少？等于多少？I = US

16、R=4 2 =2A1.3.2 1.3.2 實(shí)際電源的模型實(shí)際電源的模型1.1.實(shí)際電源的模型實(shí)際電源的模型電源模型電源模型電壓源模型電壓源模型電流源模型電流源模型具有相同的外特性具有相同的外特性ISUS下頁上頁第1章返回IU 實(shí)際電源實(shí)際電源實(shí)際電源的外特性的外特性IUORba2.2.電壓源模型電壓源模型U = US -IR0-外特性方程外特性方程第1章下頁上頁返回IR+ +U- -USR0+外特性曲線外特性曲線IUUSUSR0 O3.3.電流源模型電流源模型I = IS-IR0-外特性方程外特性方程上頁下頁第1章返回外特性曲線外特性曲線baIR+ +U- -R0IR0IsUIISO1.3.3

17、 1.3.3 兩種電源的等效互換兩種電源的等效互換上頁下頁返回第1章URLI 電源IUS+UR0IsR0UI等效互換條件等效互換條件U = UsIR0U = IR0R0 = IsR0 I R0 = ( Is I ) R0上頁下頁第1章返回IUS+UR0IsR0UIIUIR0 Us = R0 = R0 IsR0電壓源模型電壓源模型 電流源模型電流源模型電流源模型電流源模型 電壓源模型電壓源模型R0USIs =R0 = R0US = Is R0 R0 = R0下頁上頁第1章返回IUS+UR0IsR0UIIsR0UIIUS+UR02）所謂“等效”是指“對(duì)外電路”等效（即對(duì)外電 路的伏安特性一致），對(duì)

18、于電源內(nèi)部并不 一定等效。例如，在電源開路時(shí)：1）電壓源模型與電流源模型互換前后電流的 方向保持不變，即IS和Us方向一致。R0 不消耗能量 消耗 能量R0 上頁下頁第1章返回說明說明IUS+UR0IsR0UI 基爾霍夫基爾霍夫定律是電路作為一個(gè)整體所服從定律是電路作為一個(gè)整體所服從的基本規(guī)律，它闡述了電路各部分電壓或各部的基本規(guī)律，它闡述了電路各部分電壓或各部分電流相互之間的內(nèi)在聯(lián)系。分電流相互之間的內(nèi)在聯(lián)系。 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律( (KCL) )( (KirchhoffsKirchhoffs Current Law Current Law) )基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律

19、( (KVL) )( (KirchhoffsKirchhoffs Voltage Law Voltage Law) )返回名詞注釋：名詞注釋：支路：支路：連接兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間電路。同一支路流過電流相同。連接兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間電路。同一支路流過電流相同。回路：回路：電路中任一閉合路徑稱為回路。電路中任一閉合路徑稱為回路。支路支路：acb, ab, adb(acb, ab, adb(b=3）回回路路：adbca,abca,abdaadbca,abca,abda ( (L=3）結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)：a, b,(a, b,(n=2）結(jié)點(diǎn)：結(jié)點(diǎn)：三個(gè)或三個(gè)以上電路元件的聯(lián)結(jié)點(diǎn)三個(gè)或三個(gè)以上電路元件的聯(lián)結(jié)點(diǎn)。網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：?jiǎn)慰讍?/p>

20、孔回路。回路。網(wǎng)孔網(wǎng)孔（m=2）aUS1dbc_+R1_+R2R4R3R2US2US1返回4231IIII依據(jù)依據(jù) ：電流的連續(xù)性。電流的連續(xù)性。04231IIII內(nèi)容內(nèi)容 ：在任何電路中，任何結(jié)點(diǎn)在任何電路中，任何結(jié)點(diǎn)上的所有支路電流的代數(shù)和在任何上的所有支路電流的代數(shù)和在任何時(shí)刻都等于零。即時(shí)刻都等于零。即 I1I2I3I4表明聯(lián)接電路中同一結(jié)點(diǎn)處各支路電流之間的關(guān)系表明聯(lián)接電路中同一結(jié)點(diǎn)處各支路電流之間的關(guān)系返回i入入i出出 i0廣義結(jié)點(diǎn)廣義結(jié)點(diǎn) 包圍部分電路的任意封閉面 基爾霍夫基爾霍夫電流定律電流定律的的擴(kuò)展應(yīng)用擴(kuò)展應(yīng)用 -用于包圍部分電路的任意封閉面用于包圍部分電路的任意封閉面I1 =I3+ I6R5US5US1I1d_aR6I3bc_+R1+_+R4R3R2US6I6返回I = ?KCL的擴(kuò)展應(yīng)用舉例IsR2R3US2+_R4US1+_R1II = 0返回定律定律: :在任何電路中，任一