1.2物理量及其參考方向1.3電阻元件與歐姆定律1.4電源元件1.5基爾霍夫定律1.1電路模型習(xí)題:第1章電路根底知識(shí)1精選ppt1.1.1實(shí)際電路1.1電路模型一個(gè)實(shí)際電路，為了實(shí)現(xiàn)某種功能，用導(dǎo)線將一些實(shí)際電氣器件連接起來，構(gòu)成可供電流流通的通路，叫電路。1.電氣元件的分類實(shí)際電氣元件可分為三類：電源或信號(hào)源負(fù)載中間環(huán)節(jié)或信號(hào)處理2精選ppt電源:

提供電能的裝置負(fù)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2.電路的作用發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器電燈電動(dòng)機(jī)電爐...輸電線

（a）實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換，比如電力系統(tǒng)傳、輸、配電3精選ppt直流電源直流電源:

提供能源信號(hào)處理：放大、調(diào)諧、檢波等負(fù)載信號(hào)源:

提供信息放大器揚(yáng)聲器話筒信號(hào)〔信息〕：聲音信號(hào)例：語言、音樂電信號(hào)例：電壓、電流〔b〕實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞和處理4精選ppt1.1.2電路模型為了簡(jiǎn)化分析，對(duì)實(shí)際電路建立模型，由理想電路元件所組成的電路叫電路模型理想電路元件(簡(jiǎn)稱電路元件)是針對(duì)一些根本電磁現(xiàn)象，將實(shí)際電路元件理想化了的電路元件，一個(gè)理想電路元件只表示一種電磁現(xiàn)象或物理現(xiàn)象，用統(tǒng)一的符號(hào)標(biāo)記表1.1.1常用電路元件的電路符號(hào)表5精選ppt例：日光燈模型〔a〕實(shí)際模型〔b〕電路模型6精選ppt1.2物理量及其參考方向1.2.1電流及其參考方向

在SI(國際單位制)中，電流的單位為安培，簡(jiǎn)稱安，符號(hào)為A。常用的有千安(kA)，毫安(mA)，微安(

A)等。他們的之間的進(jìn)制是10的三次方

式中，t的單位是秒(s)，電荷量q的單位為庫(c)，1C=1As。電流的大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過某一導(dǎo)體橫截面的電荷數(shù)：

1.電流7精選ppt2.電流的方向在分析與計(jì)算電路時(shí)，任意規(guī)定某一方向作為電流的參考方向，或正方向。規(guī)定了參考方向以后，電流那么有正負(fù)之分。正的電流表示電流的實(shí)際方向與參考方向相同；負(fù)的電流表示電流的實(shí)際方向與參考方向相反。習(xí)慣上規(guī)定電流的實(shí)際方向?yàn)檎姾傻倪\(yùn)動(dòng)方向Iab

雙下標(biāo)箭標(biāo)abRI電流參考方向表示方法8精選ppt1.2.2電壓、電位、電動(dòng)勢(shì)及其參考方向1.電壓及其參考方向a，b兩點(diǎn)間的電壓在數(shù)值上等于電場(chǎng)力把單位正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做的功)

式中，

為由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)的電荷量，單位為庫侖，為移動(dòng)過程中電荷所減少的能量，單位為焦耳(用字母J來表示)。在國際單位制中，電壓的單位是伏特(簡(jiǎn)稱伏，用字母V來表示)。常用的有千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏()，9精選ppt

電壓的實(shí)際方向是使正電荷電位能減少的方向，當(dāng)然也是電場(chǎng)力對(duì)正電荷做功的方向。即由高電位端指向低電位端，也即電位降低的方向。電路分析中也要規(guī)定電壓的參考方向，即正方向。在參考方向選定之后，電壓那么有正負(fù)之分。Uab

雙下標(biāo)正負(fù)極性+–abU箭標(biāo)abRU電壓參考方向表示方法10精選ppt

關(guān)聯(lián)參考方向與非關(guān)聯(lián)參考方向如果流過某元件電流的參考方向是從電壓參考方向的正極性端指向負(fù)極性端，即電流電壓的參考方向一致，那么把這種參考方向稱為關(guān)聯(lián)參考方向；當(dāng)流過某元件電流的參考方向是從電壓參考方向的負(fù)極性端指向正極性端，即電流和電壓的參考方向不一致時(shí)，稱為非關(guān)聯(lián)參考方向，關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向11精選ppt2.電位及其參考方向

參考點(diǎn)就是我們假設(shè)的“零電位點(diǎn)”，“地電位點(diǎn)”，一般在電路里面用或符號(hào)表示。電路某點(diǎn)的電位就是這點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓。電位用V表示，a點(diǎn)的電位用表示。有

有了電位概念以后，電路中任意兩點(diǎn)間的電壓等于這兩點(diǎn)的電位差電位的單位和電壓一樣，是伏特12精選ppt

電位的參考方向和電壓的參考方向表示方法一樣，主要用‘+’‘-’極性法和箭標(biāo)法兩種。

因?yàn)槲覀円呀?jīng)假設(shè)參考點(diǎn)的電位為零，所以，如果某點(diǎn)的電位為正，說明此點(diǎn)的電位比地電位高，如果某點(diǎn)的電位為負(fù)，說明此點(diǎn)的電位比地電位低。13精選ppt【例1.2.1】圖所示電路中，已知U1=-10V，Uab=4V，試求：(1)Uac；并說明U1

、Uab、Uac的實(shí)際方向。(2)分別以a點(diǎn)和c點(diǎn)作為參考點(diǎn)時(shí)，b點(diǎn)的電位和bc兩點(diǎn)之間的電壓Ubc?！?〕以a點(diǎn)作為參考點(diǎn)，那么Va=0以c點(diǎn)作為參考點(diǎn)，那么Vc=0因?yàn)閁ab=Va-Vb，所以因?yàn)閁ac=Va-Vc，所以Vb=Va-Uab=0-4=-4(V)Va=Vc+Uac=0+10=10(V)Vc=Va-Uac=0-10=-10(V)Vb=Va-Uab=10-4=6(V)Ubc=Vb-Vc=-4-(-10)=6(V)Ubc=Vb-Vc=6-0=6(V)

由以上計(jì)算可以看出，當(dāng)以a點(diǎn)為參考點(diǎn)時(shí)，Vb=-4V；當(dāng)以c點(diǎn)為參考點(diǎn)時(shí)，Vb=6V；但b點(diǎn)和c點(diǎn)之間的電壓Ubc始終是6V。這說明電路中各點(diǎn)的電位值與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)，而任意兩點(diǎn)間的電壓與參考點(diǎn)的選擇無關(guān)?！窘狻?1)Uac=-U1=-(-10)=10(V)，Uab

、Uac電壓是正的，說明實(shí)際方向與參考方向一致。U1電壓是負(fù)的，說明實(shí)際方向與參考方向相反。14精選ppt2.電動(dòng)勢(shì)及其參考方向電源內(nèi)部必須有一種力，能持續(xù)不斷地把正電荷從電源的負(fù)極b(低電位處)移送到正極a(高電位處)，以保證電源兩極間具有一恒定的電位差。電源內(nèi)部的這種非電場(chǎng)力，叫做電源力在電源內(nèi)部，電源力將單位正電荷從電源負(fù)極〔a〕移動(dòng)到電源正極〔b〕所做的功，稱為電源的電動(dòng)勢(shì)，用符號(hào)E〔Eab〕表示，電動(dòng)勢(shì)的單位和電壓一樣，也是伏特(V)

電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向和電壓實(shí)際方向規(guī)定相反。15精選pptEba

雙下標(biāo)正負(fù)極性+–abE電動(dòng)勢(shì)參考方向表示方法E=UE=-U因?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)的實(shí)際方向和電壓實(shí)際方向規(guī)定相反，所以有16精選ppt1.2.3電功率和電能

電源將其它形式的能轉(zhuǎn)換成電能通過導(dǎo)線發(fā)出來，負(fù)載接收到這些能量，又把電能轉(zhuǎn)換成其它形式的能，傳遞轉(zhuǎn)換電能的速率叫電功率，簡(jiǎn)稱功率，用P(直流時(shí))或p(交流時(shí))表示功率的單位是瓦[特]，簡(jiǎn)稱瓦(用字母W來表示)，

功率的單位還有千瓦(kW)，毫瓦(mW)，微瓦(μW)17精選ppt如果功率的單位是千瓦(kW)，時(shí)間的單位是小時(shí)(h)，電能的單位就是千瓦小時(shí)(kW·h)，1千瓦小時(shí)就是常說的1度電。電流電壓的參考方向?yàn)殛P(guān)聯(lián)參考方向時(shí)

電流電壓的參考方向?yàn)榉顷P(guān)聯(lián)參考方向時(shí)無論用哪個(gè)公式計(jì)算，假設(shè)計(jì)算結(jié)果為P>0,那么說明該元件(或一段電路)確實(shí)是從外電路吸收能量，即消耗電能，那么這元件應(yīng)該是負(fù)載；假設(shè)P<0，那么說明該元件(或一段電路)實(shí)際上是向外電路提供能量，即發(fā)出功率的，這一元件(或一段電路)應(yīng)該是電源18精選ppt

所有元件接收的功率的總和為零，即在電路里面任何時(shí)候電源發(fā)出的功率都等于負(fù)載得到的功率，這個(gè)結(jié)論叫做“電路的功率平衡’’。

在t1到t2時(shí)間段內(nèi)，電壓電流是關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，該段電路或一個(gè)元件接收或發(fā)出的電能量為：

交流時(shí)功率、能量用小寫字母p、w表示：

，

直流時(shí)功率、能量用大寫字母P、W表示：，

2.電能19精選ppt

，

、、圖所示為直流電路，求（1）說明電流

和

的實(shí)際方向

（2）各元件接收或發(fā)出的功率,,,.并驗(yàn)證電路是否功率平衡【例1.2.2】【解】〔1〕I為正，說明實(shí)際方向和參考方向一致；I’為負(fù)，說明實(shí)際方向和參考方向相反。（2）的電流電壓參考方向相關(guān)聯(lián)，故（為正，接收功率）20精選ppt（2）的電流電壓參考方向非相關(guān)聯(lián)，故（為正，接收功率）（為負(fù)，發(fā)出功率）（為負(fù)，發(fā)出功率）整個(gè)電路的功率為或故，功率平衡。21精選ppt1.2.4電器設(shè)備的額定值

電氣設(shè)備長時(shí)間連續(xù)工作的溫度叫穩(wěn)定溫度，穩(wěn)定溫度正好等于最高允許溫度時(shí)的電流稱為該電氣設(shè)備的額定電流，也就是電氣設(shè)備長時(shí)間連續(xù)工作的最大允許電流，用符號(hào)IN表示。電路中電流到達(dá)電源或供電線的額定電流時(shí)，工作狀態(tài)叫做“滿載〞；超過額定電流時(shí)，叫做“過載〞；小于額定電流時(shí)，叫做“欠載〞。能夠使電氣設(shè)備在給定的工作條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的正常容許值叫電氣設(shè)備的額定值。額定電壓用符號(hào)UN表示，額定電功率用符號(hào)PN表示。負(fù)載的功率和電流的實(shí)際值決定于加在它上面的電壓22精選ppt1.3電阻元件與歐姆定律1.電阻及電阻率

導(dǎo)體或半導(dǎo)體對(duì)電流的這種阻礙作用，稱為電阻作用。其電路模型可以用理想電路元件電阻元件來模擬，電阻元件簡(jiǎn)稱為電阻,用符號(hào)R表示R電阻的單位是歐姆(Ω)

電阻的倒數(shù)稱為電導(dǎo)，也是表征材料導(dǎo)電能力的一個(gè)參數(shù)，用符號(hào)G表示。電導(dǎo)大的電阻導(dǎo)電性能好，電導(dǎo)的單位為西門子(Siemens)，簡(jiǎn)稱西，符號(hào)為S23精選ppt式中,

電阻率與材料的性質(zhì)和溫度有關(guān)，與尺寸無關(guān)。不同材料的電阻率是不同的，同一材料在不同溫度下的電阻率也是不同的。但是，在一定溫度下，對(duì)于同一種材料，其電阻率是常數(shù)。在一定溫度下，對(duì)于同一種材料，其電阻率是常數(shù)。例如銅在溫度為20℃時(shí)的電阻率為24精選ppt

一般金屬材料的電阻率隨溫度變化的規(guī)律可利用電阻率溫度系數(shù)即溫度升高1℃時(shí),電阻率所變動(dòng)的數(shù)值,單位為1/℃式中一般金屬材料的電阻隨溫度變化的規(guī)律可利用電阻溫度系數(shù)來表示，即溫度升高1℃時(shí)，電阻所變動(dòng)的數(shù)值，單位為1/℃。25精選ppt式中【例1.3.1】一銅線繞成的線圈，銅線截面積為試求（1）這線圈在20℃時(shí)的電阻

（2）如果其電阻溫度系數(shù)為0.0041/℃，試問100℃時(shí)此線圈的阻值?！窘狻浚?）（2）26精選pptU、I參考方向相同時(shí)，U、I參考方向相反時(shí)，RU+–IRU+–I

表達(dá)式中有兩套正負(fù)號(hào)：①式前的正負(fù)號(hào)由U、I

參考方向的關(guān)系確定；②U、I值本身的正負(fù)那么說明實(shí)際方向與參考方向之間的關(guān)系。

通常取

U、I

參考方向相同。U=IR

U=–IR2.歐姆定律27精選ppt

元件的電流與電壓的關(guān)系曲線叫做元件的伏安特性曲線，線性電阻元件的伏安特性為通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，如果電阻兩端的電壓U或流過電阻的電流I改變時(shí)，電阻的阻值也隨之改變，這樣的電阻稱為非線性電阻，如二極管

線性電阻

半導(dǎo)體二極管的伏安特性

28精選ppt3.電阻的功率

當(dāng)U、I是關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，由功率公式和歐姆定律可知

不管U、I參考方向是否相同，電阻元件的功率始終是正值，所以電阻元件是耗能元件，始終是負(fù)載。29精選ppt

在t0到t時(shí)間內(nèi)，電阻元件產(chǎn)生的熱［量］Q，也就是這段時(shí)間內(nèi)接受的電能W為交流時(shí)：直流時(shí)：30精選ppt【例1.3.2】有220V，100W的一個(gè)燈泡，其燈絲電阻是多少？每天用10h，一個(gè)月(按30天計(jì)算)消耗的電能是多少度？【解】燈泡燈絲電阻為一個(gè)月消耗的電能為：31精選ppt1.4電源元件1.4.1電壓源

用一個(gè)電壓為US的理想電壓源和電源的內(nèi)阻R0串聯(lián)組合來表示一個(gè)真實(shí)的電源32精選ppt1.電壓源的有載工作狀態(tài)由歐姆定律有UL-RL關(guān)系曲線實(shí)際電壓源的

伏安特性曲線內(nèi)阻上的壓降33精選ppt即是負(fù)載獲得的功率內(nèi)阻上消耗的功率34精選ppt2．電壓源短路、開路狀態(tài)

電壓源短路狀態(tài)

電壓源開路狀態(tài)

短路電流電源的開路電壓功率35精選ppt3.理想電壓源如果電壓源的內(nèi)阻此時(shí)負(fù)載端的電壓恒為U=US，與負(fù)載電阻RL的大小無關(guān)，這種電壓源稱為理想電壓源或恒壓源內(nèi)阻為零的理想電壓源實(shí)際中當(dāng)然是不存在的，當(dāng)負(fù)載電阻比電源內(nèi)阻大得多的時(shí)候可以看成理想電壓源36精選ppt【例1.4.1】有一直流電源，其額定電流，額定電壓，開路時(shí)測(cè)得電源端電壓，負(fù)載電阻RL可以調(diào)節(jié)，其電路如下圖。試求：(1)額定工作狀態(tài)下的負(fù)載電阻；(2)電源短路狀態(tài)下的電流。(3)半載時(shí)電源輸出電壓和負(fù)載電阻?！窘狻?1)額定工作狀態(tài)下的負(fù)載電阻：37精選ppt(2)開路狀態(tài)下電源端電壓

等于電源的電壓

電源短路狀態(tài)下的電流(3)半載時(shí)就是輸出電流是額定電流的一半，電源輸出電壓38精選ppt1.4.2電流源

可以看成由一恒定電流為IS的理想電流源與一個(gè)內(nèi)電阻并聯(lián)組合而成的電源，這就是實(shí)際電源的另一種電路模型，簡(jiǎn)稱為電流源。

電源的短路電流39精選ppt1.電流源的有載工作狀態(tài)輸出電流與負(fù)載電阻RL的關(guān)系實(shí)際電流源的伏安特性40精選ppt

電源產(chǎn)生的功率等于電源向負(fù)載提供的輸出功率(負(fù)載取用的功率)加上電源內(nèi)阻上損耗的功率。電流源內(nèi)阻損耗的功率41精選ppt2．電流源短路、開路狀態(tài)電流源短路狀態(tài)

電流源開路狀態(tài)電源的輸出電壓負(fù)載的電壓、電流、功率都為零a、b兩點(diǎn)的導(dǎo)線直接相連，電流源被短路，此時(shí)，IS電流不再流過負(fù)載，而直接經(jīng)短路線流回電流源。負(fù)載、電源的電壓、功率都為零。

42精選ppt3．理想電流源假設(shè)內(nèi)電阻R0無窮大〔R0支路開路〕，此時(shí)流過負(fù)載RL的電流恒為IS，與RL的大小無關(guān)，那么稱此電源為理想電流源。

內(nèi)阻無窮大的理想電流源實(shí)際上也是不存在的，當(dāng)電源內(nèi)阻比負(fù)載電阻大得多的時(shí)候可以看成理想電流源。43精選ppt1.4.3電源與負(fù)載的判斷

在電路里面，電源不一定起電源的作用，有時(shí)候也可能起負(fù)載的作用。負(fù)載的電流都是從高電位流到低電位，所以，負(fù)載的U和I的實(shí)際方向相同，電流從高電位端(“+〞端)流進(jìn)去，低電位端(“-〞端)流出來，取用功率，即“吞〞進(jìn)能量。電源的電流都是從低電位流到高電位，所以，電源的U和I的實(shí)際方向相反，電流從低電位端(“-〞端)流進(jìn)去，從高電位端(“+〞端)流出來，產(chǎn)生功率，即“吐〞出電能。44精選ppt【例1.4.2】在圖所示的兩個(gè)電路中。(1)負(fù)載電阻RL中的電流I及其兩端的電壓U各為多少？如果在圖(a)中斷開與理想電壓源并聯(lián)的兩個(gè)理想電流源，在圖(b)中短接與理想電流源串聯(lián)的理想電壓源和1Ω電阻，對(duì)計(jì)算結(jié)果有無影響？為什么？(2)求每個(gè)元件的功率，判斷哪個(gè)是電源，哪個(gè)是負(fù)載。并求(a)圖中I2和(b)圖中US。（a）（b）45精選ppt【解】(1)參考方向如圖，對(duì)圖a有對(duì)圖b有(a)圖斷開與理想電壓源并聯(lián)的兩個(gè)理想電流源，在圖(b)中短接與理想電流源串聯(lián)的理想電壓源和1Ω電阻，對(duì)計(jì)算結(jié)果沒有影響。因?yàn)镽L上的電壓電流不變。(2)對(duì)圖(a)〔方法一〕參考方向方法判斷電源還是負(fù)載46精選ppt2A理想電流源功率：

1A理想電流源功率：

RL電阻的功率：

因?yàn)殡娐返墓β时仨毱胶饧矗?/p>

理想電壓源功率：

所以I2=4A47精選ppt

電流從2A理想電流源正端流出，2A理想電流源處于電源狀態(tài)，I2是正的，I2從10V理想電壓源的正端流出，10V理想電壓源處于電源狀態(tài)，電流從1A理想電流源正端流入，1A理想電流源處于負(fù)載狀態(tài)。方法二實(shí)際方向的方法判斷電源還是負(fù)載對(duì)圖

(b)理想電壓源功率：理想電壓源功率：因?yàn)殡娐返墓β时仨毱胶饧?A理想電流源功率：所以

US=-4V48精選ppt1.4.4受控電源

受控源與獨(dú)立源的不同是受控電壓源的電壓或受控電流源的電流其大小和方向都受電路中其它支路的電流或某元件兩端的電壓控制，也就是受控源有個(gè)控制量。受控源又稱為非獨(dú)立電源。

根據(jù)控制量是電壓還是電流，受控電源是電壓源還是電流源，受控源分為四種形式電壓控制電壓源49精選ppt電流控制電壓源電壓控制電流源電流控制電流源50精選ppt電壓放大系數(shù)轉(zhuǎn)移電阻轉(zhuǎn)移電導(dǎo)電流放大系數(shù)上式中的系數(shù)當(dāng)這些系數(shù)為常數(shù)時(shí)，被控制量和控制量成正比，這種受控源就是線性受控源。假設(shè)這些系數(shù)不為常數(shù)，那么相應(yīng)的受控源是非線性元件。本書只討論含線性受控源的電路51精選ppt1.5基爾霍夫定律支路：電路中流過同一電流的一個(gè)分支稱為一條支路支路電流：支路中流過的電流叫支路電流。圖中有五條支路，五個(gè)支路電流I1、I2、I3、I4、I5。節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。圖有a，b，c三個(gè)節(jié)點(diǎn)，由此可見，每條支路必定連至兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上。52精選ppt回路：由一條或多條支路組成的閉合路徑，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)只經(jīng)過一次，這條閉合路徑稱為一個(gè)回路。圖中有aecda，abfcea，bgcfb，abfcda，abgcea，abgcda六個(gè)回路。網(wǎng)孔回路:網(wǎng)孔是回路的一種，將電路畫在平面上，在回路內(nèi)部不另含有支路的回路稱為網(wǎng)孔回路。在圖中有aecda，abfcea，bgcfb三個(gè)網(wǎng)孔回路。53精選ppt

畫在一個(gè)平面上沒有任何兩條支路交叉的電路，叫做平面電路。圖(a)所示電路看起來有交叉重新畫為圖(b)的形式，因此圖(a)電路是平面電路。圖c把電路畫在一個(gè)平面上怎么畫都是有交叉支路所以是非平面電路。(a)平面電路

(b)電路重畫

（c）非平面電路54精選ppt1.5.1基爾霍夫電流定律1.定律

對(duì)電路中的任一節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，流進(jìn)的電流之和等于流出的電流之和

即:

Ｉ入=

Ｉ出或:Ｉ=055精選ppt【例1.5.1】圖1.5.5所示電路中，已知用基爾霍夫電流定律求電流I1，I2和I3?！窘狻看穗娐酚?個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別列出KCL方程：

56精選ppt

基爾霍夫電流定律除適用于電路中任一節(jié)點(diǎn)外，還可以推廣應(yīng)用于包圍部分電路的任意假設(shè)的某一閉合面，這個(gè)閉合面通常叫廣義