電工電子技術(shù)第二版第一節(jié)電路的基本概念

第二節(jié)電阻及歐姆定律

第三節(jié)電功率及電氣設(shè)備的額定值

第四節(jié)基爾霍夫定律

第五節(jié)實(shí)際電源的等效變換

第六節(jié)電路運(yùn)行狀態(tài)第一章直流電路第一節(jié)電路的基本概念一、電路及電路模型1.實(shí)際電路的構(gòu)成和作用構(gòu)成：電源、用電器（負(fù)載）、控制裝置、導(dǎo)線等圖1-1手電筒電路作用：能量轉(zhuǎn)換、傳輸和分配；信號處理與傳遞2.電路模型理想原件：實(shí)際元件進(jìn)行簡化，在一定條件下忽略次要性質(zhì)，用足以表征主要特性的模型來表示。

第一節(jié)電路的基本概念表1-1常用的幾種理想電路元件及其圖形符號圖1-2簡單收音機(jī)電路電路模型：用理想原件及其組合代替實(shí)際原件便形成了該實(shí)際電路所對應(yīng)的由理想原件構(gòu)成的“電路模型”。第一節(jié)電路的基本概念二、電流和電壓（電位）

圖1-3電流參考方向1.電流（I）

定義：直流交流物理意義：單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電荷量電流的方向：正電荷移動的方向參考方向：為分析與計(jì)算方便而引入的單位：安（A）、KA、mA第一節(jié)電路的基本概念解：對圖1-4a，IA<0，電流實(shí)際方向與參考方向相反，電流實(shí)際方向由B端流向A端；[例1-1]P3對圖1-4b，IB>0，電流實(shí)際方向與參考方向相同，電流實(shí)際方向由C端流向D端。電流實(shí)際方向是不必在圖上標(biāo)出的。圖1-4例1-1圖第一節(jié)電路的基本概念2.電壓（U）圖1-5電壓的概念單位：伏（V）、KV、mV物理意義：電場力把單位正

電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)作的功

定義：電壓的方向：電場力移動正電荷的方向參考方向：為分析與計(jì)算方便而引入的電壓方向的表示：箭頭，+、-號，下標(biāo)第一節(jié)電路的基本概念圖1-6電壓參考方向[例1-2]P4解：因?yàn)椋妷旱膶?shí)際方向與參考方向相反，即由B點(diǎn)指向A點(diǎn)。第一節(jié)電路的基本概念3.電位（V）電路中某點(diǎn)的電位就是該點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓（電位參考點(diǎn)也稱零電位點(diǎn)）如下圖：V

A=U

AO

、V

B=

U

BO

電路中某兩點(diǎn)的電壓就是這兩點(diǎn)電位之差U

AB=

V

A–

V

B第一節(jié)電路的基本概念三、電壓源與電流源第一節(jié)電路的基本概念1.電壓源（理想原件）理想電壓源的簡稱，能夠維持端電壓為定值的二端原件a）b）圖1-8電壓源2.電流源（理想原件）理想電流源的簡稱，能夠向外輸出一個定值電流的二端原件a）b）圖1-9電流源小結(jié)：第一節(jié)電路的基本概念一、實(shí)際電路與電路模型電路的構(gòu)成和作用2.理想原件3.電路模型二、電流、電壓、電位◆定義◆單位◆方向與參考方向三、電壓源與電流源1.電壓源：輸出恒定不變的電壓U

s2.電流源：輸出恒定不變的電流IsP261-41-6

√

1-8作業(yè)：第二節(jié)電阻及歐姆定律一、電阻與電阻元件1.電阻：反映對電流阻礙作用的物理量2.電阻元件（R）理想元件3.長直導(dǎo)線電阻的計(jì)算ρ——材料的電阻率（Ω·m）電阻的單位：歐姆（Ω）、千歐（KΩ）、兆歐（MΩ）圖1-10電阻元件符號4.伏—安特性曲線

電流和電壓的函數(shù)關(guān)系稱為“伏—安特性”圖1-12線性電阻伏-安特性曲線

圖1－13非線性電阻伏－安特性曲線第二節(jié)電阻及歐姆定律二、電阻值與溫度的關(guān)系第二節(jié)電阻及歐姆定律一般導(dǎo)體的電阻隨溫度升高而增加1.電阻溫度系數(shù)（α）α

--1

Ω電阻溫度變化1度而增加的值。單位（1/℃）2.電阻隨溫度變化計(jì)算公式“超導(dǎo)”技術(shù)第二節(jié)電阻及歐姆定律三、歐姆定律

1.一段電阻電路（線性）U=

R

I

(關(guān)聯(lián)參考方向）U=

-RI

(非關(guān)聯(lián)參考方向）圖1-14一段電阻電路第二節(jié)電阻及歐姆定律

2.一段有源支路歐姆定律圖1-15一段有源支路含源線性電路

對圖1-15a)有對圖1-15b)有第二節(jié)電阻及歐姆定律寫方程的步驟：圖1-16一段有源電路1）標(biāo)出U、I

參考方向2）寫方程

U=U

S

IRUS

的“

+、-

”負(fù)

與端電壓U方向一致取“+”與端電壓U方向相反取“-”IR項(xiàng)看U

與I關(guān)聯(lián)取“+”非關(guān)聯(lián)取“-”P9寫出如圖1-16電路

U～I(xiàn)

關(guān)系方程圖1-17無分支閉合電路3.閉合電路歐姆定律第二節(jié)電阻及歐姆定律如圖1-17，電流計(jì)算公式US前的“+、-”號與I

參考方向相反取“+”與I參考方向相同取“-”[例1-3]如圖1-17所示，US1=10V，US2=15V，R1=4Ω，R2=6Ω，求無支閉合電路中的電流及任意兩點(diǎn)間電壓。

解：任選的電流參考方向已標(biāo)在圖中（取順時針方向），利用式（1-16）得

1.電路圖、參考方向，在電路分析計(jì)算中的重要性。2.兩套正負(fù)號的含義：

公式中的“+”、“-”號

物理量的“+”、“-”號3.計(jì)算電路中兩點(diǎn)間電壓與路徑無關(guān)。一、電阻與電阻元件二、電阻值與溫度的關(guān)系三、歐姆定律小結(jié)：作業(yè);1-12、1-14第三節(jié)電功率及電氣設(shè)備的額定值圖1-18例1-4圖一、電功率和電能1.電功率單位：瓦（W）、KW、mW規(guī)定：電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)P=UI電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)P=-UI計(jì)算結(jié)果：P

>0

元件耗能（吸收能量）P

<0元件供能（放出能量）電阻元件是耗能元件第三節(jié)電功率及電氣設(shè)備的額定值[例1-4]如圖1-18所示，已知：US1=10V，R1=1Ω，

US2=5V，R2=2Ω，R3=3Ω，R4=4Ω，試計(jì)算電路中各元件的功率。

圖1-18例1-4圖第三節(jié)電功率及電氣設(shè)備的額定值2.電能單位：焦（J）、度（KW·h）1KW電爐用電1小時(h)1度（電）P24[1-16]第三節(jié)電功率及電氣設(shè)備的額定值二、電器設(shè)備的額定值1.額定電壓（U

N）2.額定電流（I

N）3.額定功率和額定電阻電氣設(shè)備的額定值是指在“規(guī)定條件下”安全運(yùn)行的限額第四節(jié)基爾霍夫定律電路網(wǎng)絡(luò)（平面）結(jié)構(gòu)名詞解釋圖1-19電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)支路---節(jié)點(diǎn)---回路---網(wǎng)孔---一、基爾霍夫電流定律（KCL）電路的節(jié)點(diǎn)處規(guī)定：流入為“+”

流出為“-”圖1-19在節(jié)點(diǎn)A處有或?qū)懗梢话愎綖閳D1-19電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二、基爾霍夫電壓定律（KVL）在一個閉合回路中，按一定繞行方向，沿回路一周各段電壓的代數(shù)和為零。即寫KVL方程的步驟如下：1）標(biāo)出電流參考方向并編號2）標(biāo)出回路繞行方向并編號3）公式中各項(xiàng)前的“+”“-”確定IR

項(xiàng)：I

與一致取“+”

；I與相反取“-”

US項(xiàng)U

S與一致取“+”；U

S與相反取“-”

第四節(jié)基爾霍夫定律三、

KVL用于開口電路如圖1-20，在開口處標(biāo)以電壓U

AB，寫KVL方程，步驟同前圖1-20ＫＶＬ用于開口電路P14[例1-5]

如圖1-21所示第四節(jié)基爾霍夫定律小結(jié)：一、電功率和電能1.電功率2.電能二、電器設(shè)備的額定值U

NI

NP

N三、基爾霍夫電流定律1.KCL2.KvL作業(yè)：P241-181-20第四節(jié)基爾霍夫定律第五節(jié)實(shí)際電源的等效變換一、實(shí)際電壓源1.實(shí)際電壓源有內(nèi)電阻（又叫輸出電阻）2.實(shí)際電壓源的電路模型（如圖1-22a）3.輸出電壓U

RLIIR0URLIIR0U圖1-22實(shí)際電壓源二、實(shí)際電流源1.實(shí)際電流源有內(nèi)電阻2.實(shí)際電流源的電路模型（如圖1-23a）3.輸出電流

R

L

U

U/R0

RL

UU/R0圖1-23實(shí)際電流源三、實(shí)際電壓源與實(shí)際電流源等效變換等效變換條件：變換前后對負(fù)載而言，端口處的伏安關(guān)系不變實(shí)際電壓源的伏安關(guān)系為實(shí)際電流源的伏安關(guān)系為保持伏安關(guān)系不變，兩式應(yīng)相等，即：或?qū)嶋H電壓源實(shí)際電流源實(shí)際電流源

實(shí)際電壓源補(bǔ)充說明;1.與電壓源U

S并聯(lián)的任一元件或支路，對電壓源電壓無影響，仍為U

S2.與電流源I

S串聯(lián)的任一元件或支路，對電流源電流無影響，仍為I

S圖1-24例1-6圖[例1-6]四、受控源

前面介紹過的電壓源和電流源都是獨(dú)立源，它們的輸出電壓或電流是一定值或是一個固定的時間函數(shù)，與電路中其他部分的電壓或電流無關(guān)。圖1-25受控源的四種形式第六節(jié)電路運(yùn)行狀態(tài)

一、斷路狀態(tài)

1.電源端口（A—C）

電源電流

I=0

電源端電壓

U=UAC=US2.負(fù)載端口（B—C）

負(fù)載中的電流

IL=

0

負(fù)載兩端的電壓

UL=UBC=

0

負(fù)載消耗的功率圖1-36電路斷路狀態(tài)第六節(jié)電路運(yùn)行狀態(tài)二、短路狀態(tài)

1.電源端口（A—C）

電源電流電源端電壓電壓源功率