Chapter1電路的基本概念及基本定律1主要學(xué)習(xí)內(nèi)容電路的基本概念電路的基本元件基爾霍夫定律電壓源和電流源2Chapter1電路：由電源、導(dǎo)線、開關(guān)和負載按一定方式組合起來的電流的通路?！?.1電路的基本概念一、電路與電路模型汽車照明電路

電源：提供能量負載：消耗能量開關(guān)：控制電路工作3Chapter1

電路模型：用若干理想元件的某種組合來描述實際電路。理想元件：描述實際器件的基本物理規(guī)律的數(shù)學(xué)模型，簡稱元件。實際電路

電路模型+–R理想元件4

電路組成：

電池為燈泡提供電能，稱之為電源或信號源；燈泡將電能轉(zhuǎn)換為光能和熱能，稱之為負載；開關(guān)、導(dǎo)線用來傳輸、分配電能，稱之為中間環(huán)節(jié)

電路的工作狀態(tài)：

常態(tài)：手電筒電路正常工作的狀態(tài)；

開路：開關(guān)斷開的狀態(tài)；

短路：電源電極直接用導(dǎo)線相連的狀態(tài)，可能會燒毀電源或設(shè)備。+–R5電路的主要功能：1、能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配6Chapter12、信號的傳遞、存儲和處理7Chapter1二、電流、電壓及參考方向1、電流（I，i）（Current）定義：電荷的定向移動形成電流。其實際方向是指正電荷運動的方向。(實際電流方向)數(shù)學(xué)表示式：直流(DC)交流(AC)單位：安培A;(mA

μA)電路的工作是以其中的電壓、電流、功率等物理量來描述的。8Chapter1在復(fù)雜電路中難于判斷元件中電流的實際方向，電流如何求解？UsIsRIRab電流方向ab？電流方向ba？9Chapter1iabi>0參考方向真實方向電流的參考方向——假定的電流正方向如果求出的電流值為正即i>0，說明參考方向與實際方向一致，若i<0則說明參考方向與實際方向相反。10Chapter12、電壓（U，u）（Voltage）電場失去dwab電場得到dwab定義：單位正電荷由a點移至b點電場力所做的功。數(shù)學(xué)表達式：正電荷由a移到b，若失去能量(電勢能)，則uaub，即a端為正b端為負；若得到能量，則ua<ub

。方向：由高電位指向低電位。(實際電壓方向)單位：伏特V（mVμV）11電壓的參考方向（極性）——假定的電壓正方向ua+bu>0+電壓參考方向的標(biāo)注方式：⑴用參考極性表示⑵用箭頭表示⑶用雙下標(biāo)表示+?uuabuab真實方向參考方向12Chapter1abiu+3、關(guān)聯(lián)參考方向?qū)σ粋€元件，電流參考方向和電壓參考方向可以相互獨立地任意確定，但為了方便起見，常常將其取為一致，稱關(guān)聯(lián)方向；如不一致，稱非關(guān)聯(lián)方向。(a)關(guān)聯(lián)方向abiu?+(b)非關(guān)聯(lián)方向如果采用關(guān)聯(lián)方向，在標(biāo)示時標(biāo)出一種即可。如果采用非關(guān)聯(lián)方向，則必須全部標(biāo)示。134電位：電路中某點到參考點的電壓

Ua

=Uad

Ub=Ubd

Uc=Ucd

Uab=Ua–Ub例1-1已知：I1=-1AI2=6AI3=-3A電位Ua=2VUb=-1VUc=1V求：1、I1I2I3

的實際方向和Uab

Ubd

Ucd的實際極性

2、若測量電流I1

和

Ucd的實際極性，電流表、電壓表應(yīng)如何接入電路？14Chapter1例在圖（a）電路中，Uab=–5V，問a、b兩點哪點電位高？+?uabab（a）+?u1ab+?u2（b）在圖（b）電路中，U1=–6V，U2=4V，問Uab＝？解：在圖（a）電路中Ua<Ub在圖（b）電路中Uab=U1–U2

=?10V15Chapter1+ui+ui三、電路中的功率定義：單位時間內(nèi)電場力所做的功。在電路中為：p=uip=-ui數(shù)學(xué)表達式：wp>0p<0w單位：瓦特W方向：在電壓、電流取關(guān)聯(lián)參考方向下，p=ui

表示的是該元件“消耗”（吸收）的電功率的大小。即為：16Chapter1例1.2已知i=1A，u1=3V，u2=7V，u3=10V，求ab、bc、ca三部分電路的功率P1、P2、P3。解：（實際吸收）（實際吸收）（實際提供）功率平衡17Chapter1§1.2電路的基本元件常見的電路元件有電阻元件、電容元件、電感元件、電壓源、電流源。電路元件在電路中的作用或者說它的性質(zhì)是用其端口的電壓、電流關(guān)系即伏安關(guān)系（VAR）來決定的。18一、分類ＶＡ特性：線性元件和非線性元件能量特性：無源元件和有源元件端子數(shù)目：二端元件、三端元件等

二、基本元件1、電阻元件（Resistor）（電爐子、白熾燈）電阻元件是一種消耗電能的二端元件。Chapter119Chapter1關(guān)聯(lián)方向時：

u=Ri或i=Gu功率：電路符號:+?uiR非關(guān)聯(lián)方向時：u

＝?Ri線性電阻的伏安特性曲線R:電阻參數(shù)，表征阻礙電流流過的能力,單位Ω。G:電導(dǎo)參數(shù)，單位S。歐姆定律：20Chapter12、電容元件（Capacitor）（電容器）伏安關(guān)系電路符號：C為電容參數(shù)，表征電容儲存電荷的能力，單位：法拉(F)電容元件是一種能夠儲存電場能量的元件。Cui+?

idu/dt。只有電容上的電壓變化時，電容兩端才有電流。在直流電路中，電容上即使有電壓，但i=0，相當(dāng)于開路，即電容具有隔直作用。21Chapter1伏安關(guān)系UC(0)為初始時刻t＝0時電容的初始電壓，反映t＝0前電容上積累的能量——電容對它的電壓具有記憶能力。電容元件中的電場能量電容元件儲存的電場能量只和考察時刻它的端電壓數(shù)值有關(guān)。電容串并聯(lián)的等效計算22Chapter13、電感元件（Inductor）（鎮(zhèn)流器）電感元件是一種能夠貯存磁場能量的元件。Ψi電路符號Ψ為磁鏈?zhǔn)谴磐ㄅc匝數(shù)的乘積

L為電感參數(shù)

單位：亨利(H)Li+uL伏安關(guān)系只有電感上的電流變化時，電感兩端才有電壓。在直流電路中，電感上即使有電流通過，但u=0，相當(dāng)于短路。23Chapter1伏安關(guān)系I(0)為初始時刻t＝0時電感上的初始電流，反映t＝0前電感積累的能量——電感對它的電流具有記憶能力。電感元件中的磁場能量電感在某一時刻所儲存的磁場能量只與該時刻電流的瞬時值有關(guān)。電感串并聯(lián)的等效計算24Chapter14、電源元件（source）兩種電源：電壓源和電流源1）理想電壓源（恒壓源）IUabUs特點（

1）無論負載電阻如何變化，輸出電壓不變。

（2）電源中的電流由外電路決定，輸出功率可以無窮大。IUs+?abUab25Chapter1可見，恒壓源中的電流由外電路決定。設(shè):Us=10V當(dāng)R1

、R2

同時接入時:當(dāng)R1接入時:2R1IUs+?abUab2R2I=5AI=10A例1.326Chapter1實際電壓源模型:由理想電壓源串聯(lián)一個電阻組成U=Us–IRs當(dāng)Rs=0時，實際電壓源模型就變成恒壓源模型。UIRs+?UsRLIU0

Us理想電壓源實際電壓源Rs越大斜率越大電源內(nèi)阻，表示內(nèi)部損耗27Chapter1特點：（1）輸出電流不變，其值恒等于電流源電流Is。（2）輸出電壓由外電路決定。

2）理想電流源（恒流源)IIsabUab28Chapter1設(shè):Is=1A

R=10

時，

Uab

=10

V

R=1

時，

Uab=1

V則:可見，恒流源兩端電壓由外電路決定。IIsabUabR例1.429Chapter1I=Is–U

/Rs當(dāng)內(nèi)阻Rs=時，實際電流源模型就變成恒流源模型。實際電流源模型:由理想電流源并聯(lián)一個電阻組成UIRsIsRL30Chapter1例1.5（1）求圖示電路中電流源兩端的電壓。（2）當(dāng)電壓源的電壓或電阻的阻值變化時，電流源的輸出電流是否變化？電流源的電壓是否變化？1A10Ω++??10VUU=10×1?10=0解:（1）（2）不變化;變化。31Chapter1恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒流源不變量變化量

Uab=Us

（常數(shù)）Uab的大小、方向均為恒定，外電路負載對Uab

無影響。

I=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Us+?abIUababIUabIs32電壓源與電流源的等效互換實際電壓源、實際電流源兩種模型可以進行等效變換。UIRsIsRLI=Is–U/Rs33Chapter1(1)“等效”是指“對外”等效（等效互換前后對外伏--安特性一致），對內(nèi)不等效。RL=時例如：Rs中不消耗能量R's中則消耗能量等效變換的注意事項對內(nèi)不等效U'I'R'sIsRLUIRs+?UsRL對外等效34Chapter1(2)注意轉(zhuǎn)換前后Us

與Is

的方向uiRs+?UsuiR'sIsuiRs+?UsuiR'sIs35Chapter1(3)恒壓源和恒流源不能等效互換IUs+?abUabIIsabUab(4)進行電路計算時，恒壓源串電阻和恒流源并電阻兩者之間均可等效變換。Rs和R‘s不一定特指電源內(nèi)阻。注意：恒壓源并電阻和恒流源串電阻兩者之間不可等效變換。36注意①

變換關(guān)系數(shù)值關(guān)系方向②

等效是對外部電路等效，對內(nèi)部電路是不等效的。示例例1試求圖中電流i＝？+_+_+_37例2試求圖中電壓u＝？+_+_+_+_+_38例3試求電流i＝？+_+_+_+_+_+_+_39Chapter1§1.3基爾霍夫定律基爾霍夫電流定律KCL基爾霍夫電壓定律KVL基爾霍夫定律用于描述由元件之間連接方式所形成的約束關(guān)系。40Chapter1沒有分叉且包含一個或多個元件的電路稱為支路。b3條或3條以上支路的連接點稱為結(jié)點。n任一閉合路徑稱為回路。l內(nèi)部不另含支路的回路，稱為網(wǎng)孔，又稱單回路。m結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的電路，稱為網(wǎng)絡(luò)。N一、相關(guān)概念圖示電路有

條支路，

個節(jié)點，

個回路，

個網(wǎng)孔。332241Chapter1二、基爾霍夫電流定律KCL任一時刻，對任一結(jié)點，流入結(jié)點的電流恒等于流出結(jié)點的電流。表述一基爾霍夫電流定律應(yīng)用于結(jié)點處。表述二任何時刻，通過任一節(jié)點電流的代數(shù)和恒等于零。i1＝i4＋i6i5－i2－i4＝0若取流出為正在圖示電路中對于結(jié)點a對于結(jié)點b42Chapter1基爾霍夫電流定律的擴展：結(jié)點

任意閉合面i1＋i2＋i3＝0U2U3U1+?RR1R+_+?RII=?I=0廣義結(jié)點法43應(yīng)用:將多個電流源的并聯(lián)化簡成一個電流源44Chapter1三、基爾霍夫電壓定律KVL表述二：任一時刻，沿任一回路繞行一周，回路中各元件電壓的代數(shù)和恒等于零回路中支路電壓間的約束關(guān)系可用基爾霍夫電壓定律表示。表述一：在任一時刻，沿任一回路繞行一周，電壓升之和恒等于電壓降之和Us3+?++?I??+R1Us1Us2R2?+UR1UR2順時針繞行UR1?Us2+Us3+UR2?Us1=0UR1+Us3+UR2=Us2+Us145Chapter1Uab+?10V++?I??+30V8V5Ω3ΩKVL推廣：基爾霍夫電壓定律也適合開口電路。Uab＝5I+8或Uab＝10?3I+30廣義回路法46應(yīng)用:將多個電壓源的串聯(lián)化簡成一個電壓源47四、注意問題

1.KCL、KVL定律具有普遍性。

適用范圍廣，適用于由各種不同元件所構(gòu)成得電路。如直流和交流，線性和非線性電路等。

2.必須標(biāo)注參考方向。

把KCL應(yīng)用到某一結(jié)點時，必須指定支路電流參考方向；列寫KVL方程時，必須標(biāo)注各支路元件電壓參考方向，規(guī)定回路的繞行方向。

3.注意符號：

（1）列寫KCL方程時支路電流＋、－號的確定，一般規(guī)定流出結(jié)點的支路電流取+，流入?。?；

（2）列寫KVL方程時巡行方向及方程中元件電壓＋、－號的確定，一般