第一章電路的基本概念與基本定律

2020/12/121第一章電路基本概念與基本定律第一章2020/12/121第一章電路基本概念與基本定律本章重點電路模型電壓、電流的實際方向與參考方向基本電路元件基爾霍夫定律：KCLKVL2020/12/122第一章電路基本概念與基本定律本章重點電路模型2020/12/122第一章電路基本概念精品資料精品資料你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結一節課的重點的難點，你是否會認為老師的教學方法需要改進？你所經歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”第一章電路基本概念與基本定律-課件第一章電路的基本概念與基本定律

第一節

電路的作用與組成第二節

電路模型與電壓電流的參考方向第三節

理想電路元件第四節

電壓源與電流源第五節

基爾霍夫電流定律和電壓定律第六節

電位的概念與計算2020/12/125第一章電路基本概念與基本定律第一章電路的基本概念與基本定律第一節

電路第一節

電路的作用與組成電路：就是電流所通過的路徑。它是由電路元件按一定方式組成的。1.實現電能的轉換、傳輸和分配發電機電燈電動機電爐升壓變壓器降壓變壓器輸電線電源中間環節負載一、什么是電路？二、電路的作用2020/12/126第一章電路基本概念與基本定律第一節

電路的作用與組成電路：就是電流所通過的放大器電源（信號源）中間環節負載2.傳遞和處理信號三、電路的組成電源：將非電能轉換成電能的裝置，例如：發電機、干電池負載：將電能轉換成非電能的裝置，例如：電動機、電爐、燈中間環節：連接電源和負載的部分，起傳輸和分配電能的作用。例如：輸電線路2020/12/127第一章電路基本概念與基本定律放電源中間環節負載2.傳遞和處理信號三、電路的第二節

電路模型與電壓電流的參考方向一、電路模型2.理想電路元件：在一定條件下，突出其主要電磁性能，忽略次要因素，將實際電路元件理想化。理想電路元件主要有電阻、電感、電容、電源。3.電路模型：由理想電路元件所組成的電路，就是實際電路的電路模型。1.實際電路：是由一些按需要起不同作用的實際電路元件所組成。如：發電機、電動機、變壓器、電阻、電容等等。（實際電路元件的電磁性質復雜）。2020/12/128第一章電路基本概念與基本定律第二節

電路模型與電壓電流的參考方向一、電路模電路模型電池燈泡負載電源EIRU+_+_舉例：如下為最簡單的手電筒電路模型2020/12/129第一章電路基本概念與基本定律電路模型電池燈泡負載電源EIRU+_+_舉例：如下為最簡單的二、電壓和電流的參考方向1.電路的物理量電流電壓電動勢電池燈泡負載電源EIRU+_+_2020/12/1210第一章電路基本概念與基本定律二、電壓和電流的參考方向1.電路的物理量電流電池燈泡2.電路中物理量的方向物理量的方向：實際方向參考方向實際方向：物理中對電量規定的方向。參考方向：在分析計算時，對電量人為規定的方向。2020/12/1211第一章電路基本概念與基本定律2.電路中物理量的方向物理量的方向：實際方向參考方向實際方向物理量的實際方向2020/12/1212第一章電路基本概念與基本定律物理量的實際方向2020/12/1212第一章電路基本概3.舉例說明電路分析中的參考方向問題的提出：在復雜電路中難于判斷元件中物理量的實際方向，電路如何求解？電流方向AB？電流方向BA？E1ABRE2IR+_+_2020/12/1213第一章電路基本概念與基本定律3.舉例說明電路分析中的參考方向問題的提出：在復雜電路中難于(1)在解題前先設定一個方向，作為參考方向；解決方法(3)根據計算結果確定實際方向：若計算結果為正，則實際方向與假設方向一致；若計算結果為負，則實際方向與假設方向相反。(2)根據電路的定律、定理，列出物理量間相互關系的代數表達式；2020/12/1214第一章電路基本概念與基本定律(1)在解題前先設定一個方向，作為參考方向；解決方法(3)例已知：E=2V,R=1Ω問：當U分別為3V和1V時，IR=?解：(1)假定電路中物理量的參考方向如圖所示；(2)列電路方程：E

IRRabU+_+_UR+_2020/12/1215第一章電路基本概念與基本定律例已知：E=2V,R=1Ω解：(1)假定電路中物理量的參(3)數值計算（實際方向與參考方向一致）（實際方向與參考方向相反）E

IRRURabU+_+_+_Riu+-2020/12/1216第一章電路基本概念與基本定律(3)數值計算（實際方向與參考方向一致）（實際方向與參考方(1)“實際方向”是物理中規定的，而“參考方向”則是人們在進行電路分析計算時,任意假設的。(2)在以后的解題過程中，注意一定要先假定物理量的參考方向，然后再列方程計算。缺少“參考方向”的物理量是無意義的。(3)習慣上對于任意的二端元件把

I與U的方向按相同方向假設，稱為參考方向相關聯，否則稱為非相關聯。相關聯非關聯2020/12/1217第一章電路基本概念與基本定律(1)“實際方向”是物理中規定的，而“參考方向”則是人們一.電阻元件：1.電阻具有對電流起阻礙作用性質。單位電導單位S（西門子）2.線性電阻：即電阻值與它所通過的電流和所施加的電壓無關。即電阻值固定不變。也可以說滿足歐姆定律的電阻為線性電阻。3.伏安特性曲線：電路元件U、I之間函數關系，表現在直角坐標系中線性電阻伏安特性曲線為一通過原點的直線。第三節

理想電路元件Riu+-2020/12/1218第一章電路基本概念與基本定律一.電阻元件：1.電阻具有對電流起阻礙作用性質。單位電導單I(A)U(V)0參考方向非相關連如圖（b）圖（a）圖（b）相關連如圖（a）2020/12/1219第一章電路基本概念與基本定律I(A)U(V)0參考方向非相關連如圖（b）圖（a）圖（b）伏-安特性iuui線性電阻非線性電阻總結：電阻元件R:（單位：、k、M）電壓電流關系Riu+-參考方向相關連參考方向相關連2020/12/1220第一章電路基本概念與基本定律伏-安特性iuui線性電阻非線性電阻總結：電阻元件R4.電阻的能量與功率在關聯參考方向下，電阻元件上消耗的功率為電阻元件在時間段內消耗的能量為

在非關聯參考方向下，電阻上消耗的功率為2020/12/1221第一章電路基本概念與基本定律4.電阻的能量與功率2020/12/1221第一章電路基【例】已知：，試分別求出圖1-5中和圖1-6中電流I和功率P并指出電壓和電流的實際方向。

圖1-5圖1-6（1）在圖1-5中，電壓與電流為方向，由歐姆定律關聯參考由于，故電壓與電流的實際方向與圖中的參考方向相反。2020/12/1222第一章電路基本概念與基本定律【例】已知：，試分別求出圖1-5中在關聯參考方向下，功率p>0

電阻消耗能量（2）在圖1-6中，電壓與電流為方向，由歐姆定律得由于u<0,i>0，所以電壓的實際方向與圖中標出的參考方向相反，電流的實際方向與圖中標出的參考方向相同。在非關聯參考方向下，功率p<0非關聯參考電阻消耗功率2020/12/1223第一章電路基本概念與基本定律在關聯參考方向下，功率p>0電阻消耗能量（2）在圖1-當p>0時，表明該時刻二端網絡實際吸收（消耗）功率;當p<0時，表明該時刻二端網絡實際發出（產生）功率；由此可以導出一個具有普遍意義的結論：由線性元件組成的任意二端網絡，其電壓電流采用非關聯參考方向時，則與此結論相反。當其端口電壓電流參考方向相關聯時，電路功率p=ui2020/12/1224第一章電路基本概念與基本定律當p>0時，表明該時刻二端網絡實際吸收（消耗）功率;由此可以二、電感元件L線性電感元件是具有線性磁路的實際線圈的理想化模型。磁通為Φ磁鏈為Ψ=NΦΦ磁通與磁鏈都是由線圈本身的電流產生的，故稱為自感磁通和自感磁鏈。2020/12/1225第一章電路基本概念與基本定律二、電感元件L線性電感元件是具有線性磁路的對線性電感Ψ=Li（1-9）在國際單位制中，電感的基本單位為亨[利](簡稱亨用H表示)，其輔助單位與基本單位的換算關系為磁通和磁鏈的單位是韋[伯]（簡稱韋，用Wb表示）。式中L稱為自感系數或電感，為一正實常數。2020/12/1226第一章電路基本概念與基本定律對線性電感Ψ=Li（1-9）在國際單位制中，⑴伏安關系（VCR）Φ公式表明：

電感元件為動態元件，只有變化的電流才會產生電壓。在直流電路中，電感相當于短路。2020/12/1227第一章電路基本概念與基本定律⑴伏安關系（VCR）Φ公式表明：2020/12/1227第⑵有記憶改寫伏安關系（1-12）電感電流i(t)不僅與過去某時刻t0的電流i(t0)有關，而且還與電感電壓u在t0到t之間的積累作用有關。電感是一個有記憶的元件。2020/12/1228第一章電路基本概念與基本定律⑵有記憶改寫伏安關系（1-12）電感電流i3.功率與儲能u、i關聯時，電感元件吸收的功率為從t0到t時刻，電感吸收的能量為（1-14）2020/12/1229第一章電路基本概念與基本定律3.功率與儲能u、i關聯時，電感元件吸收的功率為從t0到t時電感吸收的能量，只與兩個時刻的電流值有關，而與其過程無關。設i(0)=0，則如果電感電流由│i(t)│減小到零，吸收的能量為負值表明電感在提供能量。電感能將過去吸收的能量完全釋放出去。電感不耗能可以儲能，但不產生能量。電感是一個無源元件。2020/12/1230第一章電路基本概念與基本定律電感吸收的能量，只與兩個時刻的電流值有關，而三、電容元件C:單位電壓下存儲的電荷（單位：F,F,pF）+電容符號有極性無極性_++++----+q-qui+-2020/12/1231第一章電路基本概念與基本定律三、電容元件C:單位電壓下存儲的電荷（單位：F,F⑴伏安關系（VCR）（1-17）當時，i＝0。相當于開路。電容是一個動態元件。當u、i為非關聯參考方向時。則任一時刻的電容電壓為（1-18）電容是一個有記憶的元件。由式(1-17)得直流電路中電容2020/12/1232第一章電路基本概念與基本定律⑴伏安關系（VCR）（1-17）當時，i＝0(2)功率與儲能電容吸收的功率為從時刻t0到時刻t，電容元件吸收的能量為2020/12/1233第一章電路基本概念與基本定律(2)功率與儲能電容吸收的功率為從時刻t0到時刻t，電容吸收的能量，只與兩個時刻的電壓值有關，而與其過程無關。若電容電壓減小到零，則吸收的能量為設u(0)=0，則負值表明電容在提供能量。電容能將過去吸收的能量完全釋放出去。電容不耗能可以儲能，但不產生能量。電容是一個無源元件。2020/12/1234第一章電路基本概念與基本定律電容吸收的能量，只與兩個時刻的電壓值有關，而若電容電壓減小到無源元件小結理想元件的特性（u與i的關系）LCR2020/12/1235第一章電路基本概念與基本定律無源元件小結理想元件的特性（u與i的關系）LCR2R1LU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R1UR2+-UR2C+-2020/12/1236第一章電路基本概念與基本定律R1LU為直流電壓時,以上電路等效為注意L、C在不同電路§1－4電壓源和電流源電路中的耗能器件或裝置有電流流動時，會不斷消耗能量，電路中必須有提供能量的器件或裝置——電源。常用的直流電源有干電池、蓄電池、直流發電機、直流穩壓電源和直流穩流電源等。常用的交流電源有電力系統提供的正弦交流電源、交流穩壓電源和產生多種波形的各種信號發生器等。為了得到各種實際電源的電路模型，定義兩種理想的電路元件——獨立電壓源和獨立電流源。

2020/12/1237第一章電路基本概念與基本定律§1－4電壓源和電流源電路中的耗能器件或

常用的干電池和可充電電池2020/12/1238第一章電路基本概念與基本定律常用的干電池和可充電電池2020/12/1238第實驗室使用的直流穩壓電源用示波器觀測直流穩壓電源的電壓隨時間變化的波形。示波器穩壓電源2020/12/1239第一章電路基本概念與基本定律實驗室使用的直流穩壓電源用示波器觀測直流穩壓電源的一、獨立電壓源獨立電壓源有兩種電路模型，理想電壓源和實際電壓源模型。理想電壓源的電路模型如圖（a）所示。理想電壓源的端電壓是一個給定的時間函數，不隨流過電壓源的電流的大小而變化，即當為恒定值時，稱為恒壓源或直流電壓源。，恒壓源的伏安特性如圖（b）所示。，1.理想電壓源2020/12/1240第一章電路基本概念與基本定律一、獨立電壓源獨立電壓源有兩種電路模型，理想電壓源和實際電壓電壓隨時間變化的電壓源，稱為時變電壓源。電壓隨時間周期性變化且平均值為零的時變電壓源，稱為交流電壓源。

電壓源的電壓與電流采用關聯參考方向時，其吸收功率為

p=ui（大于零）

電壓源的電壓與電流采用關聯參考方向時，其發出功率為

p=ui（小于零）2020/12/1241第一章電路基本概念與基本定律電壓隨時間變化的電壓源，稱為時變電壓源。電壓隨時間周期性變化理想電壓源的特點（恒壓源）特點：(1）輸出電壓不變，其值恒等于電壓源。即Uab

US；（2）電源中的電流由外電路決定。伏安特性IUabUSUSI+_abUab+_2020/12/1242第一章電路基本概念與基本定律理想電壓源的特點（恒壓源）特點：(1）輸出電壓不變，其值R/121020100i/A10510.50.10P/WP/W1005010510例如圖示電路中電阻值變化時，電壓源的電壓不變，電路中的電流i

和發出功率p會發生變化。2020/12/1243第一章電路基本概念與基本定律R/121020100i/A10510.50.1恒壓源特性中不變的是：_____________US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USUababR+_2020/12/1244第一章電路基本概念與基本定律恒壓源特性中不變的是：_____________US恒壓源特伏安特性2.實際電壓源電路模型IUUSRo越大斜率越大UIRO+-US+_實際電壓源的電路模型是由理想電壓源和它的內阻組成的。2020/12/1245第一章電路基本概念與基本定律伏安特性2.實際電壓源電路模型IUUSRo越大UIRO+-U3、電壓源的工作狀態

電壓源開路、短路和有載三種狀態。

伏安特性IUUS（1）電壓源有載工作（開關合上）

a.電壓與電流關系

R0?R時，UUS

IUROUSRdc+-ba+_R0?R2020/12/1246第一章電路基本概念與基本定律3、電壓源的工作狀態伏安特性IUUS（1單位：w、Kw式中：PS=USI--是電壓源產生的功率

P0=R0I2--是電源內阻上所損耗的功率P=UI--是電源輸出的功率

b.功率與功率平衡

IUROUSRdc+-ba+_2020/12/1247第一章電路基本概念與基本定律單位：w、Kw式中：PS=USI--是電壓c.電源與負載的判別

方法一：

由電壓電流的實際方向判別（如圖）

電源：Ｕ和Ｉ的實際方向相反，電流從電源

“+”端流出，發出功率

負載：Ｕ和Ｉ的實際方向相同，電流從電源

“+”端流入，吸收功率IUROUSRdc+-ba+_2020/12/1248第一章電路基本概念與基本定律c.電源與負載的判別方法一：由電壓電

方法二：由U、I參考方向判別：

(1)當U和I參考方向選擇一致的前提下若P=UI0“吸收功率”（負載）aUb+_IR(２)當U和I參考方向選擇不一致的前提下若P=UI0“發出功率”（電源）aIUb+-+_“吸收功率”（負載）aUb+_IR若P=UI0IUb+-+_若P=UI0“發出功率”（電源）2020/12/1249第一章電路基本概念與基本定律方法二：由U、I參考方向判別：(1)當U和（2）電壓源開路（開關斷開）I=0U=USP=0

IUROUSRdc+-ba+_開路電壓注意：空載狀態2020/12/1250第一章電路基本概念與基本定律（2）電壓源開路（開關斷開）I=0IUROUSR（3）電壓源短路

U=0I=IS=US/R0P=0

IUROUSRdc+-ba+_短路電流注意：電壓源短路是一種事故狀態2020/12/1251第一章電路基本概念與基本定律（3）電壓源短路U=0IUROUSRdc1.理想電流源（恒流源)特點：（1）輸出電流不變，其值恒等于電流源電流IS；

IUabIS伏安特性（2）輸出電壓由外電路決定。abIUabIs+_二、獨立電流源獨立電流源也分為理想電流源和實際電流源兩種。2020/12/1252第一章電路基本概念與基本定律1.理想電流源（恒流源)特點：（1）輸出電流不變，其值恒等恒流源兩端電壓由外電路決定設:IS=1AR=10時，U=10

VR=1時，U=1

V則:例IUIsR+_2020/12/1253第一章電路基本概念與基本定律恒流源兩端電壓由外電路決定設:IS=1AR=10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abIUabIsR+_2020/12/1254第一章電路基本概念與基本定律恒流源特性小結恒流源特性中不變的是：_________Is恒恒流源舉例IcIbUce當I

b確定后，Ic就基本確定了。在IC基本恒定的范圍內，Ic可視為恒流源(電路元件的抽象)。cebIb+-E+-晶體三極管UceIc2020/12/1255第一章電路基本概念與基本定律恒流源舉例IcIbUce當Ib確定后，Ic電壓源中的電流如何決定？電流源兩端的電壓等于多少？例IER_+abUab=?Is原則：Is不能變，E不能變。電壓源中的電流I=IS恒流源兩端的電壓+_2020/12/1256第一章電路基本概念與基本定律電壓源中的電流例IER_+abUab=?Is原則：Is不能恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒流源不變量變化量Uab的大小、方向均為恒定，外電路負載對Uab

無影響。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+_abIUabUab=US（常數）+_aIbUabIsI=Is

（常數）+_2020/12/1257第一章電路基本概念與基本定律恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒流源不變量變化2.實際電流源模型IsUabI外特性

電流源模型RORO越大特性越陡ISROabUabI+_實際電流源由理想電流源與實際電流源內阻并聯而成2020/12/1258第一章電路基本概念與基本定律2.實際電流源模型IsUabI外特性電流源模型RORO越（1）電流源的開路狀態

ISROabUabI+_實際電流源處于開路狀態時，電流源的電流全部流過電流源內阻R0，特點：1.在內阻R0兩端產生高壓；2.電源產生的功率全部消耗在內阻上。2020/12/1259第一章電路基本概念與基本定律（1）電流源的開路狀態ISROabUabI（2）電流源的短路狀態短路狀態時，電流源的端電壓，短路電流，產生功率及輸出功率為：由上式可知：電流源不工作時應短路。2020/12/1260第一章電路基本概念與基本定律（2）電流源的短路狀態由上式可知：電流源不工作時應短路。20（3）電流源的有載工作狀態R

電流源的有載工作狀態如圖所示，此時，電流源的輸出電流，輸出電壓，輸出功率如下：2020/12/1261第一章電路基本概念與基本定律（3）電流源的有載工作狀態R電流源的有載工作狀態【例1-5】在圖1—22中，，試求當時，輸出電流并分析理想電壓源和理想電流源的工作狀態。圖1-22時【解】（1）當電阻吸收的功率理想電流源發出的功率為由理想電壓源的電流為：理想電壓源發出的功率為：電源發出的功率等于電阻吸收的功率，電路中的功率平衡。2020/12/1262第一章電路基本概念與基本定律【例1-5】在圖1—22中，，試求當時，輸出電流并分析理想電（2）當時，電阻吸收的功率為：電流源發出的功率：由于電壓源的電流為：所以電壓源不發出功率。圖1-22電流源的電流（3）當時，電阻吸收的功率為：所以電流源發出的功率為：電壓源的電流所以電壓源發出功率2020/12/1263第一章電路基本概念與基本定律（2）當時，電阻吸收的功率為：電流源發出的功率：由于電壓源的4.額定值與實際值（1）額定值概念：額定值是電器設備的生產廠家為了使產品能在給定的工作條件下正常運行而規定的正常容許值。額定值常標在電器設備的銘牌上，例通常以UN、IN、PN表示額定電壓、額定電流和額定功率。在使用電器設備時注意一定要先看懂銘牌。（2）實際值概念：在使用時，電壓、電流、功率的實際值不一定等于它們的額定值。這也是一個重要的概念。例如：在一定電壓下電源輸出的功率和電流決定于負載的大小，所以電源通常不一定是處于額定工作狀態，但是一般不應超過額定值。再如：對于電動機一類電器設備，它的實際功率和電流取決于它軸上所帶的機械負載的大小，通常也不一定處于額定狀態。2020/12/1264第一章電路基本概念與基本定律4.額定值與實際值（1）額定值概念：額定值是電器設備的二、受控電源在電子電路中廣泛使用各種晶體管、運算放大器等多端器件。這些多端器件的某些端鈕的電壓或電流受到另一些端鈕電壓或電流的控制。為了模擬多端器件各電壓、電流間的這種耦合關系，需要定義一些多端電路元件(模型)。本節介紹的受控源是一種非常有用的電路元件，常用來模擬含晶體管、運算放大器等多端器件的電子電路。從事電子、通信類專業的工作人員，應掌握含受控源的電路分析。2020/12/1265第一章電路基本概念與基本定律二、受控電源在電子電路中廣泛使用各種晶體管、每種受控源由兩個線性代數方程來描述：CCVS：VCCS：CCCS：VCVS：r具有電阻量綱，稱為轉移電阻。g具有電導量綱，稱為轉移電導。無量綱，稱為轉移電流比。亦無量綱，稱為轉移電壓比。2020/12/1266第一章電路基本概念與基本定律每種受控源由兩個線性代數方程來描述：CCVS：VCCS：CC受控源則描述電路中兩條支路電壓和電流間的一種約束關系，它的存在可以改變電路中的電壓和電流，使電路特性發生變化。受控源在電路中是否存在取決于控制量。獨立電源是電路的輸入或激勵，它為電路提供按給定時間函數變化的電壓和電流，從而在電路中產生電壓和電流。2020/12/1267第一章電路基本概念與基本定律受控源則描述電路中兩條支路電壓和電流間的一種第五節基爾霍夫電壓、電流定律基爾霍夫：德國物理學家，生于1824—1887年，1847年在歐姆定律的基礎上又發表了兩個定律。基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）在生產實際中，會遇到一些不能直接利用電阻串并聯公式進行簡化求解的電路，例如：圖中：R1、R2、R3三個電阻既不是并聯，也不是串聯，沒有辦法直接利用歐姆定律簡化求解，有待于KVL、KCL與歐姆定律結合求解。2020/12/1268第一章電路基本概念與基本定律第五節基爾霍夫電壓、電流定律基爾霍夫：德國物理學家一、介紹電路名詞1.結點：在分支電路中，會聚三條或三條以上導線的連接點。如圖中的b、d兩點。

2.支路：任意兩結點之間一條不分叉的電路稱為支路。如圖中bad、bd、bcd。3.回路：電路中任一閉合路徑稱為回路。如圖中abda、bcdb、abcda三個回路2020/12/1269第一章電路基本概念與基本定律一、介紹電路名詞2.支路：任意兩結點之間一條不分叉的電路支路：ab、ad、…...（共6條）回路：abda、bcdb、…...（共7個）節點：a、b、c、d(共4個）例節點數n=4支路數b=6US4US3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_2020/12/1270第一章電路基本概念與基本定律支路：ab、ad、…...回路：abda、bcdb、節點二、基爾霍夫電流定律（KCL方程）1.定律指出：對于任何結點，在任一瞬間，流入結點的電流之和等于從該結點流出的電流之和。或者說，在任一瞬間，任一個結點上電流的代數和恒為0。基爾霍夫電流定律的依據：電流的連續性I=0即：I1I2I3I4例或：2020/12/1271第一章電路基本概念與基本定律二、基爾霍夫電流定律（KCL方程）1.定律指出：基爾霍夫電流定律還可以擴展到電路的任意封閉面。閉合面:I1+I2=I3

例I=02.基爾霍夫電流定律的擴展（廣義結點）I=?E2E3E1+_RR1R+_+_R例I1I2I3ABCI4I5I6A:I1=I4+I6B:I2+I4=I5C:I5+I6=I32020/12/1272第一章電路基本概念與基本定律基爾霍夫電流定律還可以擴展到電路的任意封閉面。閉合面:I1二、基爾霍夫電壓定律（KVL方程）1.定律指出：在任一瞬間，對于電路中的任一回路，沿任意循行方向巡回一周，各部分電壓的代數和恒等于0。（其電位升等于電位降）例如：回路a-d-c-a電位升電位降即：或US4US3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_2020/12/1273第一章電路基本概念與基本定律二、基爾霍夫電壓定律（KVL方程）1.定律指出：在任US+_RabUabI2.基爾霍夫電壓定律也適合開口電路。例+_電位升電位降2020/12/1274第一章電路基本概念與基本定律US+_RabUabI2.基爾霍夫電壓定律也適合開口電路。例結點電位的概念：Va=5V

a點電位：ab15Aab15AVb=-5V

b點電位：在電路中任選一結點，設其電位為零（用此點稱為參考點。其它各結點對參考點的電壓，便是該結點的電位。記為：“VX”（注意：電位為單下標）。標記），

第六節

電路中電位的概念及計算電壓的概念：兩點間的電壓就是兩點的電位差2020/12/1275第一章電路基本概念與基本定律結點電位的概念：Va=5Va點電位：ab15Aab

某點電位值是相對的，參考點選得不同，電路中其它各點的電位也將隨之改變；電路中兩點間的電壓值是固定的，不會因參考點的不同而改變。注意：電位和電壓的區別2020/12/1276第一章電路基本概念與基本定律某點電位值是相對的，參考點選得不同，電路中其它各E1=140V+_E2=90V+_20564A6A10AcbdaUab=610=60VUca=204=80VUda=56=30VUcb=140VUdb=90V以a電為參考點Vb-Va=UbaVb=Uba=-60VVc-Va=UcaVc=Uca=+80VVd-Va=UdaVd=Uda=+30V例2020/12/1277第一章電路基本概念與基本定律E1=140V+_E2=90V+_20564A6A10E1=140V+_E2=90V+_20564A6A10Acbda以b電為參考點

Va=Uab=＋60V

Vc=Ucb=＋140V

Vd=Udb=＋90V以a電為參考點Vb=Uba=－60VVc=Uca=＋80VVd=Uda=＋30V2020/12/1278第一章電路基本概念與基本定律E1=140V+_E2=90V+_20564A6A10電位在電路中的表示法E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E22020/12/1279第一章電路基本概念與基本定律電位在電路中的表示法E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3R1R2+15V-15V參考電位在哪里？R1R215V+-15V+-2020/12/1280第一章電路基本概念與基本定律R1R2+15V-15V參考電位在哪里？R1R215V+（1）電路中某一點的電位等于該點與參考點（電位為零）之間的電壓；（2）參考點選的不同，電路中各點的電位值隨著改變，但是任意兩點間的電壓值是不變的。所以各點電位的高低是相對的，而兩點間的電壓是絕對的．電位小結2020/12/1281第一章電路基本概念與基本定律（1）電路中某一點的電位等于該點與參考點（電位為第一章結束2020/12/1282第一章電路基本概念與基本定律第一章結束2020/12/1282第一章電路基本概念第一章電路的基本概念與基本定律

2020/12/1283第一章電路基本概念與基本定律第一章2020/12/121第一章電路基本概念與基本定律本章重點電路模型電壓、電流的實際方向與參考方向基本電路元件基爾霍夫定律：KCLKVL2020/12/1284第一章電路基本概念與基本定律本章重點電路模型2020/12/122第一章電路基本概念精品資料精品資料你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結一節課的重點的難點，你是否會認為老師的教學方法需要改進？你所經歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”第一章電路基本概念與基本定律-課件第一章電路的基本概念與基本定律

第一節

電路的作用與組成第二節

電路模型與電壓電流的參考方向第三節

理想電路元件第四節

電壓源與電流源第五節

基爾霍夫電流定律和電壓定律第六節

電位的概念與計算2020/12/1287第一章電路基本概念與基本定律第一章電路的基本概念與基本定律第一節

電路第一節

電路的作用與組成電路：就是電流所通過的路徑。它是由電路元件按一定方式組成的。1.實現電能的轉換、傳輸和分配發電機電燈電動機電爐升壓變壓器降壓變壓器輸電線電源中間環節負載一、什么是電路？二、電路的作用2020/12/1288第一章電路基本概念與基本定律第一節

電路的作用與組成電路：就是電流所通過的放大器電源（信號源）中間環節負載2.傳遞和處理信號三、電路的組成電源：將非電能轉換成電能的裝置，例如：發電機、干電池負載：將電能轉換成非電能的裝置，例如：電動機、電爐、燈中間環節：連接電源和負載的部分，起傳輸和分配電能的作用。例如：輸電線路2020/12/1289第一章電路基本概念與基本定律放電源中間環節負載2.傳遞和處理信號三、電路的第二節

電路模型與電壓電流的參考方向一、電路模型2.理想電路元件：在一定條件下，突出其主要電磁性能，忽略次要因素，將實際電路元件理想化。理想電路元件主要有電阻、電感、電容、電源。3.電路模型：由理想電路元件所組成的電路，就是實際電路的電路模型。1.實際電路：是由一些按需要起不同作用的實際電路元件所組成。如：發電機、電動機、變壓器、電阻、電容等等。（實際電路元件的電磁性質復雜）。2020/12/1290第一章電路基本概念與基本定律第二節

電路模型與電壓電流的參考方向一、電路模電路模型電池燈泡負載電源EIRU+_+_舉例：如下為最簡單的手電筒電路模型2020/12/1291第一章電路基本概念與基本定律電路模型電池燈泡負載電源EIRU+_+_舉例：如下為最簡單的二、電壓和電流的參考方向1.電路的物理量電流電壓電動勢電池燈泡負載電源EIRU+_+_2020/12/1292第一章電路基本概念與基本定律二、電壓和電流的參考方向1.電路的物理量電流電池燈泡2.電路中物理量的方向物理量的方向：實際方向參考方向實際方向：物理中對電量規定的方向。參考方向：在分析計算時，對電量人為規定的方向。2020/12/1293第一章電路基本概念與基本定律2.電路中物理量的方向物理量的方向：實際方向參考方向實際方向物理量的實際方向2020/12/1294第一章電路基本概念與基本定律物理量的實際方向2020/12/1212第一章電路基本概3.舉例說明電路分析中的參考方向問題的提出：在復雜電路中難于判斷元件中物理量的實際方向，電路如何求解？電流方向AB？電流方向BA？E1ABRE2IR+_+_2020/12/1295第一章電路基本概念與基本定律3.舉例說明電路分析中的參考方向問題的提出：在復雜電路中難于(1)在解題前先設定一個方向，作為參考方向；解決方法(3)根據計算結果確定實際方向：若計算結果為正，則實際方向與假設方向一致；若計算結果為負，則實際方向與假設方向相反。(2)根據電路的定律、定理，列出物理量間相互關系的代數表達式；2020/12/1296第一章電路基本概念與基本定律(1)在解題前先設定一個方向，作為參考方向；解決方法(3)例已知：E=2V,R=1Ω問：當U分別為3V和1V時，IR=?解：(1)假定電路中物理量的參考方向如圖所示；(2)列電路方程：E

IRRabU+_+_UR+_2020/12/1297第一章電路基本概念與基本定律例已知：E=2V,R=1Ω解：(1)假定電路中物理量的參(3)數值計算（實際方向與參考方向一致）（實際方向與參考方向相反）E

IRRURabU+_+_+_Riu+-2020/12/1298第一章電路基本概念與基本定律(3)數值計算（實際方向與參考方向一致）（實際方向與參考方(1)“實際方向”是物理中規定的，而“參考方向”則是人們在進行電路分析計算時,任意假設的。(2)在以后的解題過程中，注意一定要先假定物理量的參考方向，然后再列方程計算。缺少“參考方向”的物理量是無意義的。(3)習慣上對于任意的二端元件把

I與U的方向按相同方向假設，稱為參考方向相關聯，否則稱為非相關聯。相關聯非關聯2020/12/1299第一章電路基本概念與基本定律(1)“實際方向”是物理中規定的，而“參考方向”則是人們一.電阻元件：1.電阻具有對電流起阻礙作用性質。單位電導單位S（西門子）2.線性電阻：即電阻值與它所通過的電流和所施加的電壓無關。即電阻值固定不變。也可以說滿足歐姆定律的電阻為線性電阻。3.伏安特性曲線：電路元件U、I之間函數關系，表現在直角坐標系中線性電阻伏安特性曲線為一通過原點的直線。第三節

理想電路元件Riu+-2020/12/12100第一章電路基本概念與基本定律一.電阻元件：1.電阻具有對電流起阻礙作用性質。單位電導單I(A)U(V)0參考方向非相關連如圖（b）圖（a）圖（b）相關連如圖（a）2020/12/12101第一章電路基本概念與基本定律I(A)U(V)0參考方向非相關連如圖（b）圖（a）圖（b）伏-安特性iuui線性電阻非線性電阻總結：電阻元件R:（單位：、k、M）電壓電流關系Riu+-參考方向相關連參考方向相關連2020/12/12102第一章電路基本概念與基本定律伏-安特性iuui線性電阻非線性電阻總結：電阻元件R4.電阻的能量與功率在關聯參考方向下，電阻元件上消耗的功率為電阻元件在時間段內消耗的能量為

在非關聯參考方向下，電阻上消耗的功率為2020/12/12103第一章電路基本概念與基本定律4.電阻的能量與功率2020/12/1221第一章電路基【例】已知：，試分別求出圖1-5中和圖1-6中電流I和功率P并指出電壓和電流的實際方向。

圖1-5圖1-6（1）在圖1-5中，電壓與電流為方向，由歐姆定律關聯參考由于，故電壓與電流的實際方向與圖中的參考方向相反。2020/12/12104第一章電路基本概念與基本定律【例】已知：，試分別求出圖1-5中在關聯參考方向下，功率p>0

電阻消耗能量（2）在圖1-6中，電壓與電流為方向，由歐姆定律得由于u<0,i>0，所以電壓的實際方向與圖中標出的參考方向相反，電流的實際方向與圖中標出的參考方向相同。在非關聯參考方向下，功率p<0非關聯參考電阻消耗功率2020/12/12105第一章電路基本概念與基本定律在關聯參考方向下，功率p>0電阻消耗能量（2）在圖1-當p>0時，表明該時刻二端網絡實際吸收（消耗）功率;當p<0時，表明該時刻二端網絡實際發出（產生）功率；由此可以導出一個具有普遍意義的結論：由線性元件組成的任意二端網絡，其電壓電流采用非關聯參考方向時，則與此結論相反。當其端口電壓電流參考方向相關聯時，電路功率p=ui2020/12/12106第一章電路基本概念與基本定律當p>0時，表明該時刻二端網絡實際吸收（消耗）功率;由此可以二、電感元件L線性電感元件是具有線性磁路的實際線圈的理想化模型。磁通為Φ磁鏈為Ψ=NΦΦ磁通與磁鏈都是由線圈本身的電流產生的，故稱為自感磁通和自感磁鏈。2020/12/12107第一章電路基本概念與基本定律二、電感元件L線性電感元件是具有線性磁路的對線性電感Ψ=Li（1-9）在國際單位制中，電感的基本單位為亨[利](簡稱亨用H表示)，其輔助單位與基本單位的換算關系為磁通和磁鏈的單位是韋[伯]（簡稱韋，用Wb表示）。式中L稱為自感系數或電感，為一正實常數。2020/12/12108第一章電路基本概念與基本定律對線性電感Ψ=Li（1-9）在國際單位制中，⑴伏安關系（VCR）Φ公式表明：

電感元件為動態元件，只有變化的電流才會產生電壓。在直流電路中，電感相當于短路。2020/12/12109第一章電路基本概念與基本定律⑴伏安關系（VCR）Φ公式表明：2020/12/1227第⑵有記憶改寫伏安關系（1-12）電感電流i(t)不僅與過去某時刻t0的電流i(t0)有關，而且還與電感電壓u在t0到t之間的積累作用有關。電感是一個有記憶的元件。2020/12/12110第一章電路基本概念與基本定律⑵有記憶改寫伏安關系（1-12）電感電流i3.功率與儲能u、i關聯時，電感元件吸收的功率為從t0到t時刻，電感吸收的能量為（1-14）2020/12/12111第一章電路基本概念與基本定律3.功率與儲能u、i關聯時，電感元件吸收的功率為從t0到t時電感吸收的能量，只與兩個時刻的電流值有關，而與其過程無關。設i(0)=0，則如果電感電流由│i(t)│減小到零，吸收的能量為負值表明電感在提供能量。電感能將過去吸收的能量完全釋放出去。電感不耗能可以儲能，但不產生能量。電感是一個無源元件。2020/12/12112第一章電路基本概念與基本定律電感吸收的能量，只與兩個時刻的電流值有關，而三、電容元件C:單位電壓下存儲的電荷（單位：F,F,pF）+電容符號有極性無極性_++++----+q-qui+-2020/12/12113第一章電路基本概念與基本定律三、電容元件C:單位電壓下存儲的電荷（單位：F,F⑴伏安關系（VCR）（1-17）當時，i＝0。相當于開路。電容是一個動態元件。當u、i為非關聯參考方向時。則任一時刻的電容電壓為（1-18）電容是一個有記憶的元件。由式(1-17)得直流電路中電容2020/12/12114第一章電路基本概念與基本定律⑴伏安關系（VCR）（1-17）當時，i＝0(2)功率與儲能電容吸收的功率為從時刻t0到時刻t，電容元件吸收的能量為2020/12/12115第一章電路基本概念與基本定律(2)功率與儲能電容吸收的功率為從時刻t0到時刻t，電容吸收的能量，只與兩個時刻的電壓值有關，而與其過程無關。若電容電壓減小到零，則吸收的能量為設u(0)=0，則負值表明電容在提供能量。電容能將過去吸收的能量完全釋放出去。電容不耗能可以儲能，但不產生能量。電容是一個無源元件。2020/12/12116第一章電路基本概念與基本定律電容吸收的能量，只與兩個時刻的電壓值有關，而若電容電壓減小到無源元件小結理想元件的特性（u與i的關系）LCR2020/12/12117第一章電路基本概念與基本定律無源元件小結理想元件的特性（u與i的關系）LCR2R1LU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R1UR2+-UR2C+-2020/12/12118第一章電路基本概念與基本定律R1LU為直流電壓時,以上電路等效為注意L、C在不同電路§1－4電壓源和電流源電路中的耗能器件或裝置有電流流動時，會不斷消耗能量，電路中必須有提供能量的器件或裝置——電源。常用的直流電源有干電池、蓄電池、直流發電機、直流穩壓電源和直流穩流電源等。常用的交流電源有電力系統提供的正弦交流電源、交流穩壓電源和產生多種波形的各種信號發生器等。為了得到各種實際電源的電路模型，定義兩種理想的電路元件——獨立電壓源和獨立電流源。

2020/12/12119第一章電路基本概念與基本定律§1－4電壓源和電流源電路中的耗能器件或

常用的干電池和可充電電池2020/12/12120第一章電路基本概念與基本定律常用的干電池和可充電電池2020/12/1238第實驗室使用的直流穩壓電源用示波器觀測直流穩壓電源的電壓隨時間變化的波形。示波器穩壓電源2020/12/12121第一章電路基本概念與基本定律實驗室使用的直流穩壓電源用示波器觀測直流穩壓電源的一、獨立電壓源獨立電壓源有兩種電路模型，理想電壓源和實際電壓源模型。理想電壓源的電路模型如圖（a）所示。理想電壓源的端電壓是一個給定的時間函數，不隨流過電壓源的電流的大小而變化，即當為恒定值時，稱為恒壓源或直流電壓源。，恒壓源的伏安特性如圖（b）所示。，1.理想電壓源2020/12/12122第一章電路基本概念與基本定律一、獨立電壓源獨立電壓源有兩種電路模型，理想電壓源和實際電壓電壓隨時間變化的電壓源，稱為時變電壓源。電壓隨時間周期性變化且平均值為零的時變電壓源，稱為交流電壓源。

電壓源的電壓與電流采用關聯參考方向時，其吸收功率為

p=ui（大于零）

電壓源的電壓與電流采用關聯參考方向時，其發出功率為

p=ui（小于零）2020/12/12123第一章電路基本概念與基本定律電壓隨時間變化的電壓源，稱為時變電壓源。電壓隨時間周期性變化理想電壓源的特點（恒壓源）特點：(1）輸出電壓不變，其值恒等于電壓源。即Uab

US；（2）電源中的電流由外電路決定。伏安特性IUabUSUSI+_abUab+_2020/12/12124第一章電路基本概念與基本定律理想電壓源的特點（恒壓源）特點：(1）輸出電壓不變，其值R/121020100i/A10510.50.10P/WP/W1005010510例如圖示電路中電阻值變化時，電壓源的電壓不變，電路中的電流i

和發出功率p會發生變化。2020/12/12125第一章電路基本概念與基本定律R/121020100i/A10510.50.1恒壓源特性中不變的是：_____________US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USUababR+_2020/12/12126第一章電路基本概念與基本定律恒壓源特性中不變的是：_____________US恒壓源特伏安特性2.實際電壓源電路模型IUUSRo越大斜率越大UIRO+-US+_實際電壓源的電路模型是由理想電壓源和它的內阻組成的。2020/12/12127第一章電路基本概念與基本定律伏安特性2.實際電壓源電路模型IUUSRo越大UIRO+-U3、電壓源的工作狀態

電壓源開路、短路和有載三種狀態。

伏安特性IUUS（1）電壓源有載工作（開關合上）

a.電壓與電流關系

R0?R時，UUS

IUROUSRdc+-ba+_R0?R2020/12/12128第一章電路基本概念與基本定律3、電壓源的工作狀態伏安特性IUUS（1單位：w、Kw式中：PS=USI--是電壓源產生的功率

P0=R0I2--是電源內阻上所損耗的功率P=UI--是電源輸出的功率

b.功率與功率平衡

IUROUSRdc+-ba+_2020/12/12129第一章電路基本概念與基本定律單位：w、Kw式中：PS=USI--是電壓c.電源與負載的判別

方法一：

由電壓電流的實際方向判別（如圖）

電源：Ｕ和Ｉ的實際方向相反，電流從電源

“+”端流出，發出功率

負載：Ｕ和Ｉ的實際方向相同，電流從電源

“+”端流入，吸收功率IUROUSRdc+-ba+_2020/12/12130第一章電路基本概念與基本定律c.電源與負載的判別方法一：由電壓電

方法二：由U、I參考方向判別：

(1)當U和I參考方向選擇一致的前提下若P=UI0“吸收功率”（負載）aUb+_IR(２)當U和I參考方向選擇不一致的前提下若P=UI0“發出功率”（電源）aIUb+-+_“吸收功率”（負載）aUb+_IR若P=UI0IUb+-+_若P=UI0“發出功率”（電源）2020/12/12131第一章電路基本概念與基本定律方法二：由U、I參考方向判別：(1)當U和（2）電壓源開路（開關斷開）I=0U=USP=0

IUROUSRdc+-ba+_開路電壓注意：空載狀態2020/12/12132第一章電路基本概念與基本定律（2）電壓源開路（開關斷開）I=0IUROUSR（3）電壓源短路

U=0I=IS=US/R0P=0

IUROUSRdc+-ba+_短路電流注意：電壓源短路是一種事故狀態2020/12/12133第一章電路基本概念與基本定律（3）電壓源短路U=0IUROUSRdc1.理想電流源（恒流源)特點：（1）輸出電流不變，其值恒等于電流源電流IS；

IUabIS伏安特性（2）輸出電壓由外電路決定。abIUabIs+_二、獨立電流源獨立電流源也分為理想電流源和實際電流源兩種。2020/12/12134第一章電路基本概念與基本定律1.理想電流源（恒流源)特點：（1）輸出電流不變，其值恒等恒流源兩端電壓由外電路決定設:IS=1AR=10時，U=10

VR=1時，U=1

V則:例IUIsR+_2020/12/12135第一章電路基本概念與基本定律恒流源兩端電壓由外電路決定設:IS=1AR=10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abIUabIsR+_2020/12/12136第一章電路基本概念與基本定律恒流源特性小結恒流源特性中不變的是：_________Is恒恒流源舉例IcIbUce當I

b確定后，Ic就基本確定了。在IC基本恒定的范圍內，Ic可視為恒流源(電路元件的抽象)。cebIb+-E+-晶體三極管UceIc2020/12/12137第一章電路基本概念與基本定律恒流源舉例IcIbUce當Ib確定后，Ic電壓源中的電流如何決定？電流源兩端的電壓等于多少？例IER_+abUab=?Is原則：Is不能變，E不能變。電壓源中的電流I=IS恒流源兩端的電壓+_2020/12/12138第一章電路基本概念與基本定律電壓源中的電流例IER_+abUab=?Is原則：Is不能恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒流源不變量變化量Uab的大小、方向均為恒定，外電路負載對Uab

無影響。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+_abIUabUab=US（常數）+_aIbUabIsI=Is

（常數）+_2020/12/12139第一章電路基本概念與基本定律恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒流源不變量變化2.實際電流源模型IsUabI外特性

電流源模型RORO越大特性越陡ISROabUabI+_實際電流源由理想電流源與實際電流源內阻并聯而成2020/12/12140第一章電路基本概念與基本定律2.實際電流源模型IsUabI外特性電流源模型RORO越（1）電流源的開路狀態

ISROabUabI+_實際電流源處于開路狀態時，電流源的電流全部流過電流源內阻R0，特點：1.在內阻R0兩端產生高壓；2.電源產生的功率全部消耗在內阻上。2020/12/12141第一章電路基本概念與基本定律（1）電流源的開路狀態ISROabUabI（2）電流源的短路狀態短路狀態時，電流源的端電壓，短路電流，產生功率及輸出功率為：由上式可知：電流源不工作時應短路。2020/12/12142第一章電路基本概念與基本定律（2）電流源的短路狀態由上式可知：電流源不工作時應短路。20（3）電流源的有載工作狀態R

電流源的有載工作狀態如圖所示，此時，電流源的輸出電流，輸出電壓，輸出功率如下：2020/12/12143第一章電路基本概念與基本定律（3）電流源的有載工作狀態R電流源的有載工作狀態【例1-5】在圖1—22中，，試求當時，輸出電流并分析理想電壓源和理想電流源的工作狀態。圖1-22時【解】（1）當電阻吸收的功率理想電流源發出的功率為由理想電壓源的電流為：理想電壓源發出的功率為：電源發出的功率等于電阻吸收的功率，電路中的功率平衡。2020/12/12144第一章電路基本概念與基本定律【例1-5】在圖1—22中，，試求當時，輸出電流并分析理想電（2）當時，電阻吸收的功率為：電流源發出的功率：由于電壓源的電流為：所以電壓源不發出功率。圖1-22電流源的電流（3）當時，電阻吸收的功率為：所以電流源發出的功率為：電壓源的電流所以電壓源發出功率2020/12/12145第一章電路基本概念與基本定律（2）當時，電