1、關于電路的基本概念和基本律第一張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月電路的基本概念和基本定律1.1電路與電路模型 1.1.1 電路的功能和構成 1.1.2 電路模型 1.1.3 電路理論研究的主要內容1.2 電路基本物理量的正方向與正負號1. 3基本電路元件1. 4電路的工作狀態(tài)1. 5電路的基本定律KVL、KCL 第一章第二張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 (1) 實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉換 (2)實現(xiàn)信號的傳遞與處理放大器揚聲器話筒1. 電路的功能 電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設備或電路元件按一定方式組合而成。 發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐.輸電線1.1

2、電路與電路模型1.1.1 電路的功能和構成第三張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 電路的組成部分電源: 提供電能的裝置負載: 取用電能的裝置中間環(huán)節(jié)：傳遞、分配和控制電能的作用發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐.輸電線第四張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月直流電源直流電源: 提供能源信號處理：放大、調諧、檢波等負載信號源: 提供信息2.電路的組成部分放大器揚聲器話筒 電源或信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路工作；由激勵所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應。第五張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 小結 電路按功能可分為兩類：1、電力線路（強電）- 作用：傳輸、分配、控

3、制和轉換能量， 構成：電源中間環(huán)節(jié)負載；2、電子線路（弱電）作用： 傳遞和處理信號， -構成：信號源中間環(huán)節(jié)負載電源（狹義）（廣義）電源（激勵）電力電子線路？（用弱電控制強電，參見電工學III第6章）第六張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1.1.2 電路模型一、電路元件、電路（圖）實際電路元件模型化（理想）電路元件實際電路電路（模型）電路（圖）符號化實際結構研究電路（圖）揭示實際電路主要性能例：建立手電筒的電路模型第七張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月手電筒的電路模型R+RoES+UI電池導線燈泡開關 電池是電源元件，其參數(shù)為電動勢 E 和內阻Ro； 燈泡主要具有消耗電能的性質

4、，是電阻元件，其參數(shù)為電阻R； 筒體用來連接電池和燈泡，其電阻忽略不計，認為是無電阻的理想導體。 開關用來控制電路的通斷。 今后分析的都是指電路模型，簡稱電路。在電路圖中，各種電路元件都用規(guī)定的圖形符號表示。第八張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1.1.2 電路模型一、電路元件、電路（圖）二、基本電路元件電源：恒壓源 與恒流源 （不計受控電源） 負載：電阻、電容、電感 中間環(huán)節(jié)：短路線 與開路線 (描述導線與開關）第九張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1.1.3電路理論研究的主要內容基本物理量：電流、電壓、電位（勢）、 電動勢、電功率基本元件：上述7種（含教材3.1節(jié)）工作狀態(tài)

5、：開路、短路、有載基本規(guī)律：基爾霍夫定律KCL、KVL （整體規(guī)律）求解方法 （分類、內容、適用范圍屬第二章內容）第十張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2 電路基本物理量的正方向與正負號電池燈泡電流 I、i電壓 U、u電動勢 E、e電位（勢）V、v（后面講）Vb=ERE_IU+ab+_第十一張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月電路中物理量的正方向物理量的方向：實際方向假設方向（參考方向）實際方向： 物理中對電學量規(guī)定的方向。假設方向（參考方向）： 在分析計算時，對電學量人為規(guī)定的方向，一般稱為正方向第十二張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月物理量的實際方向和單位第十三張

6、，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月物理量正方向的表示方法電池燈泡IRUabE+_abu_+正負號abUab 高電位點在前， 低電位點在后 雙下標（舊箭 頭）u電壓aIR電流：箭 頭 或 雙下標Iabb第十四張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月為何在電路分析中用正方向？問題的提出：1、在復雜電路中難于判斷元件中物理量 的實際方向。 2、在交流電路中，實際方向反復變化。電流方向AB？電流方向BA？E1ABRE2IR第十五張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(1) 在解題前先設任意假設一個方向作為參考方向；解決方法(3) 根據(jù)計算結果確定實際方向： 若計算結果為正，則表明實際方向與

7、假設方向一致；故稱假設方向（參考方向）為正方向。 若計算結果為負，則表明實際方向與假設方向相反。(2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關 系的代數(shù)表達式,然后解出所求的物理量；第十六張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月例已知：E=2V, R=1問： 當U 即Uab 分別為 3V 和 1V 時，IR=?E IRRURabU解：(1) 假定電路中物理量的正方向如圖所示；(2) 列電路方程：第十七張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(3) 數(shù)值計算（實際方向與正方向一致）（實際方向與正方向相反）E IRRURabU第十八張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月*(4) 在以后的

8、解題過程中，若題中未給出某些電壓、電流的符號和或正方向，而自己解題中又需要，符號的下標與正方向自己可以任意假設，但必須假設，且設好后不能再變。(1) “實際方向”是物理中規(guī)定的，而“ 正方向”則 是人們在進行電路分析計算時,任意假設的。若無特別說明，電路圖中所標出的方向都是指正方向。(2) 歐姆定律 U/I=R 僅適用于U、I正方向一致的情況，當U、I正方向不時一致，應改為U/I=R 。（3）為了避免列方程時出錯，習慣上把 I 與 U 的正方 向假設為一致（同方向）。提示第十九張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月歐姆定律中的正負號U、I 參考方向相同時，U、I 參考方向相反時，RU+IR

9、U+I 表達式中有兩套正負號： 式前的正負號由U、I 參考方向的關系確定； U、I 值本身的正負則說明實際方向與參考 方向之間的關系。 通常取 U、I 參考方向相同。U = I R U = IR第二十張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月解：對圖(a)有, U = IR例：應用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻R。對圖(b)有, U = IRRU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A第二十一張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月電 功 率aIAUb功率的正負：設電路任意兩點間的電壓為 U ,流入此 部分電路A的電流為 I， 則這部分電路取用（消耗或儲存）的功率為:功率有無正負？U

10、、I正方向一致時取U、I正方向相反時取第二十二張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月右圖：U、 I 正方向一致P = UIIRUab或IRUab“取用功率（負載）”為什么？“發(fā)出功率（電源）”為什么？若 P 0則該元件IUab+-根據(jù)能量守衡關系P（取用）= P（發(fā)出）右圖： U、 I 正方向相反 P = UI若 P 0 時, 則說明 U、I 的實際方向一致，此部分電路取用電功率，為負載。 所以，從 P 值的 + 或 - 可以區(qū)分元器件的性質是電源還是負載。（不能僅從元器件的名稱就斷定它一定是電源或負載）結 論在計算功率時，如果按P = UI(U、 I 正方向相反時?。┯嬎悖瑒t： 當計算的

11、 P 0 時, 則說明 U、I 的實際方向相反，此部分電路發(fā)出電功率，為電源。如果按P = UI計算，計算時有兩套正負號。？第二十四張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月節(jié)點電位的概念：Va = 5V a 點電位：ab15Aab15AVb = -5V b 點電位：在電路中任選一節(jié)點，設其電位為零（用此點稱為參考點。其它各節(jié)點對參考點的電壓，便是該節(jié)點的電位。記為：“VX”（注意：電位為單下標）。標記），改在基本電路元件之前講*1.6電路中電位的計算第二十五張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 電位值是相對的,參考點（電位零點）選的不同，電路中其它各點的電位也將隨之改變； 電路中兩點間

12、的電壓（電位差）值是固定的，不會因參考點的不同而改變。注意：電位和電壓的區(qū)別第二十六張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月電位在電路中的表示法E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2第二十七張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月R1R2+15V-15V 參考電位在哪里？R1R215V+-15V+-第二十八張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月“電路中電位的計算”史儀凱新教材1.7.3節(jié) （必考內容）第二十九張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月一 、無源元件1.電阻 R1. 3（二端）基本電路元件3種含義2.電感 L3. 電容 C第三十張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2

13、022年6月1 電阻元件 描述消耗電能的性質根據(jù)歐姆定律:即電阻元件上的電壓與通過的電流成線性關系線性電阻 金屬導體的電阻與導體的尺寸及導體材料的導電性能有關，表達式為：表明電能全部消耗在電阻上，轉換為熱能散發(fā)。電阻的能量Ru+_第三十一張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月伏 - 安 特性iuRiuui線性電阻非線性電阻電阻 R（常用單位：、k、M ） Riuu與i的關系？第三十二張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 描述線圈通有電流時產(chǎn)生磁場、儲存磁場能量的性質。1. 物理意義電感:( H、mH)線性電感: L為常數(shù);非線性電感: L不為常數(shù)2 電感元件電流通過N匝線圈產(chǎn)生(磁鏈

14、)電流通過一匝線圈產(chǎn)生(磁通)u+-線圈的電感與線圈的尺寸、匝數(shù)以及附近的介質的導磁性能等有關。第三十三張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月自感電動勢：2. 自感電動勢方向的判定(1) 自感電動勢的參考方向規(guī)定:自感電動勢的參考方向與電流參考方向相同, 或與磁通的參考方向符合右手螺旋定則。+-eL+-L線性電感元件的符號S 線圈橫截面積（m2） l 線圈長度（m）N 線圈匝數(shù) 介質的磁導率（H/m）第三十四張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(2) 自感電動勢瞬時極性的判別 0 0 第三十五張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（線性）電感中電流、電壓的關系uei當 (直流)

15、時,所以,在直流電路中電感相當于短路.根據(jù)電壓與電動勢的定義可得：第三十六張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月電感元件儲能將上式兩邊同乘上 i ，并積分，則得： 即電感將電能轉換為磁場能儲存在線圈中，當電流增大時，磁場能增大，電感元件從電源取用電能；當電流減小時，磁場能減小，電感元件向電源放還能量。磁場能上面的磁場能公式只適于t0時i0的情況公式有問題嗎？第三十七張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月*例1: 有一電感元件，L=0.2H,電流 i 如圖所示，求電感元件中產(chǎn)生的自感電動勢eL和兩端電壓u的波形。解：當時則：當時24624O246-0.20.4246-0.40.2OO第三

16、十八張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月由圖可見：(1)電流正值增大時，eL為負， 電流正值減小時，eL為正；(2)電流的變化率di/dt大，則eL大；反映電感阻礙電流變化的性質。(3)電感兩端電壓u和通過它的電流i的波形是不一樣的。24624O246-0.20.4246-0.40.2OO第三十九張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3 電容元件 描述電容兩端加電源后，其兩個極板上分別聚集起等量異號的電荷，在介質中建立起電場，并儲存電場能量的性質。電容：uiC+_電容元件電容器的電容與極板的尺寸及其間介質的介電常數(shù)等關。S 極板面積（m2）d 板間距離（m）介電常數(shù)（F/m） 當電壓

17、u變化時，在電路中產(chǎn)生電流:（單位：F, F, pF）第四十張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月電容符號有極性無極性+_第四十一張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月電容上電流、電壓的關系當 (直流) 時,所以,在直流電路中電容相當于斷路.uiC第四十二張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月電容的儲能電容是一種儲能元件, 儲存的電場能量為：即電容將電能轉換為電場能儲存在電容中，當電壓增大時，電場能增大，電容元件從電源取用電能；當電壓減小時，電場能減小，電容元件向電源放還能量。電場能第四十三張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（線性）電阻、電感、電容元件小結 理想元件的特性

18、（兩個端鈕上u 與 i 的關系）（在u 與 i 正方向一致的條件下）LCR元件最本質的特性u與i的關系，亦可據(jù)此定義來元件（數(shù)學模型，理想化）第四十四張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月實際元件的特性可以用若干理想元件來表示例： 電感線圈L ：電感量R：導線電阻C：匝線間分布電容各個參數(shù)的影響和電路的工作條件（如頻率）有關。（備注）第四十五張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月4.短路線(元件）與開路線(元件）aRab= i ab=0b Uab 取決于外電路（一般 Uab 0)描述開路、理想開關的斷開狀態(tài)記筆記！aRab=0iUab=0bi 取決于外電路（一般 i 0)描述短路、理想

19、導線與理想開關的閉合狀態(tài)第四十六張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月UR1R2LCR1UR2U為直流電壓時,以上電路等效為注意 L、C 在不同電路中的作用即： L等效為短路線 C 等效為開路線第四十七張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(二) 有源元件主要講有源元件中的兩種電源：電壓源和電流源。在此之前，先講兩種理想電源：恒壓源和恒流源1、恒壓源（理想電壓源）: R0= 0 時的電壓源.特點：(1）輸出端電 壓恒等于電動勢，即 Uab E 。 （2）電源中的電流由外電路決定。IE+_abUab伏安特性IUabE（外特性）第四十八張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月恒壓源中的電

20、流由外電路決定設: E=10VIE+_abUab2R1當R1 R2 同時接入時： I=10AR22例 當R1接入時 ： I=5A則：第四十九張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月恒壓源特性中不變的是：_E恒壓源特性中變化的是：_I_ 會引起 I 的變化。外電路的改變I 的變化可能是 _ 的變化， 或者是_ 的變化。大小方向？+_I恒壓源特性小結EUababR第五十張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2、恒流源（理想電流源 ): R0= 時的電流源. 特點：（1）輸出電流恒等于電流源的源電流 IS； （2）輸出電壓由外電路決定。abIUabIsIUabIS伏安特性注意符號第五十一張，P

21、PT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsR設: IS=1 A R=10 時， U =10 V R=1 時， U =1 V則:例第五十二張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月恒流源特性小結恒流源特性中不變的是：_Is恒流源特性中變化的是：_Uab_ 會引起 Uab 的變化。外電路的改變Uab的變化可能是 _ 的變化， 或者是 _的變化。大小方向！ 理想恒流源兩端可否被短路？abIUabIsR第五十三張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月說明：實際電源器件大多數(shù)可近似為恒壓源；但也有少數(shù)電源器件接近恒流特性。第五十四張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月恒

22、壓源中的電流如何決定？恒流源兩端的電壓等于多少？例IE R_+abUab=?Is原則：Is不能變，E 不能變。恒壓源中的電流 I= IS恒流源兩端的電壓第五十五張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒流源不 變 量變 化 量E+_abIUabUab = E （常數(shù)）Uab的大小、方向均為恒定，外電路負載對 Uab 無影響。IabUabIsI = Is （常數(shù)）I 的大小、方向均為恒定，外電路負載對 I 無影響。輸出電流 I 可變 - I 的大小、方向均由外電路決定端電壓Uab 可變 -Uab 的大小、方向均由外電路決定，（一般 Uab 0)第五十六張，PPT共八

23、十四頁，創(chuàng)作于2022年6月斜率絕對值越大，表明R0越大，“內耗”越大3.電壓源伏安特性（實驗測出）電壓源模型IUEUIR0+-E第五十七張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月4. 電流源IsUabI外特性 R0R0越大特性越陡電流源模型ISR0abUabI第五十八張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月5.兩種電源的等效互換 等效互換的條件：對外的電壓電流（關系）相等。當 I = I 時 Uab = Uab反之亦然即：IR0+-EbaUabISabUabI R0第五十九張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月等效互換公式IR0+-EbaUabISabUabIR0則I = I Uab

24、= Uab若第六十張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月aE+-bIUabR0電壓源電流源UabR0IsabI 第六十一張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月等效變換的注意事項(1)“等效”是指“對外”兩端鈕上的UI關系相同（此處為互換前后伏-安特性一致），對內不等效。例如：RL時IsaR0bUabI RLaE+-bIUabR0RLR0中不消耗能量R0 中則消耗能量對內不等效對外等效第六十二張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月注意轉換前后 E 與 Is 的方向(2)aE+-bIR0E+-bIR0aIsaR0bIaIsR0bI第六十三張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)

25、恒壓源和恒流源不能等效互換abIUabIsaE+-bI內阻R0=0內阻R0=第六十四張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(4) 進行電路計算時，恒壓源串電阻和恒電流源并電阻兩者之間均可等效變換。R0和 R0不一定是電源內阻。第六十五張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月R1R3IsR2R5R4I3I1I應用舉例-+IsR1E1+-R3R2R5R4IE3I=?第六十六張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(接上頁)IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I并聯(lián)符號第六十七張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月+RdEd+R4E4R5I-(接上頁)

26、ISR5R4IR1/R2/R3I1+I3第六十八張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月10V+-2A2I討論題哪個答案對?+-10V+-4V2第六十九張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1.4 電路的工作狀態(tài)1.4.1三種工作狀態(tài)(R0很?。?-ER0UIKRER0UIR-+ 狀態(tài)項目開路有載短路I0E/(R0+R)E/R0大!UEEIR00載耗P0EII2R00內耗P0I2R0E2/R0燒!發(fā)出PE0 EIE2/R0判斷PPPE0功率平衡？第七十張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1.4.2額定值因為E 與R0 不變所以 I 與PE 取決于負載。多大合適？額定值（IN、UN、

27、PN，其 值與溫度有關）意義：1、限額安全、長壽2、能力經(jīng)濟、合理額定值額定值實際值 滿載原因：負載變化欠載（輕載）超載（過載）第七十一張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 5 電路的基本定律KVL、KCL(本章重點）1.5.1 電路的結構描述節(jié)（結）點：三個或三個以上支路的聯(lián)結點支路：電路中每一個分支簡單電路：單回路，或可用串并聯(lián)化簡法化為單回路的電路。復雜電路：非簡單電路名詞注釋：回路：電路中任一閉合路徑網(wǎng)孔：單孔回路（電路常稱為網(wǎng)絡）第七十二張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月支路：ab、ad、 . （共6條）回路：abda、 bcdb、 . （共7 個）節(jié)點：a、 b、 . (共4個）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-網(wǎng)孔：幾個？簡單電路？否！第七十三張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1.5.2 克希荷夫定律（克氏定律） （基爾霍夫定律） 用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關系,其中包括克氏電流和克氏電壓兩個定律。第七十四張，PPT共八十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(一) 克氏電流定律(KCL) 對任何節(jié)點，在任一瞬間，流入節(jié)點的電流等于由節(jié)點流出的電流。或者說，在任一瞬間，一個節(jié)點上電流的代數(shù)和為 0。 I1I2I3I4克氏電流定律的依據(jù)：電流的連續(xù)性例 I 入=