電路的基本概念第1頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二電路的基本概念和基本定律

第一章

電路的基本概念

1.1.1電路中的物理量1.1.2電路元件電路的基本定律1.2.1歐姆定律1.2.2克希荷夫定律§1.1§1.2第2頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二§1.1電路的基本概念1.1.1電路的物理量1.1.2電路元件

(一)

無源元件

(二)有源元件第3頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二1.1.1電路的物理量電池燈泡電流電壓電動勢EIRU+_負載電源第4頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二電路中物理量的正方向物理量的正方向：實際正方向假設正方向實際正方向：物理中對電量規定的方向。假設正方向（參考正方向）：在分析計算時，對電量人為規定的方向。第5頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二物理量的實際正方向第6頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二物理量正方向的表示方法電池燈泡IRUabE+_abu_+正負號abUab（高電位在前，低電位在后）

雙下標箭頭uab電壓+-IR電流：從高電位指向低電位。U第7頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二電路分析中的假設正方向（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第8頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二(1)在解題前先設定一個正方向，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；第9頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二例已知：E=2V,R=1Ω問：當U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10頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二(3)數值計算（實際方向與假設方向一致）（實際方向與假設方向相反）E

IRRURabU第11頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二(4)為了避免列方程時出錯，習慣上把I與U的方向按相同方向假設。(1)方程式U/I=R僅適用于假設正方向一致的情況。(2)“實際方向”是物理中規定的，而“假設正方向”則是人們在進行電路分析計算時,任意假設的。(3)在以后的解題過程中，注意一定要先假定“正方向”(即在圖中表明物理量的參考方向)，然后再列方程計算。缺少“參考方向”的物理量是無意義的.提示第12頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二

IRURab假設:與的方向一致例假設:與的方向相反

IRURab第13頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二電功率aIRUb功率的概念：設電路任意兩點間的電壓為

U,流入此部分電路的電流為I，則這部分電路消耗的功率為:功率有無正負？如果UI方向不一致結果如何？第14頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二在U、I正方向選擇一致的前提下，

IRUab或IRUab“吸收功率”（負載）“發出功率”（電源）若P=UI0若P=UI0IUab+-根據能量守衡關系P（吸收）=P（發出）第15頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二第16頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二第17頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二第18頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二伏-安特性iuRiuui線性電阻非線性電阻(一)無源元件1.電阻R（常用單位：、k、M）1.1.2電路元件第19頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二2.電感

L：ui（單位：H,mH,H）單位電流產生的磁鏈線圈匝數磁通第20頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二電感中電流、電壓的關系uei當(直流)時,所以,在直流電路中電感相當于短路.第21頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二線圈面積線圈長度導磁率電感和結構參數的關系線性電感:L=Const(如:空心電感不變)非線性電感:L=Const(如:鐵心電感不為常數)uei第22頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二電感是一種儲能元件,儲存的磁場能量為：電感的儲能第23頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二3.電容C單位電壓下存儲的電荷（單位：F,F,pF）++++----+q-qui電容符號有極性無極性+_第24頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二電容上電流、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25頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二極板面積板間距離介電常數電容和結構參數的關系線性電容:C=Const(不變)非線性電容:C=Const(不為常數)uiC第26頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二電容的儲能電容是一種儲能元件,儲存的電場能量為：第27頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二無源元件小結理想元件的特性（u與i的關系）LCR第28頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二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：線間分布電容參數的影響和電路的工作條件有關。第29頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二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第30頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二1.電壓源伏安特性電壓源模型IUEUIRO+-ERo越大斜率越大(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。第31頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二理想電壓源（恒壓源）:RO=0時的電壓源.特點：(1）輸出電壓不變，其值恒等于電動勢。即Uab

E；（2）電源中的電流由外電路決定。IE+_abUab伏安特性IUabE第32頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二恒壓源中的電流由外電路決定設:

E=10VIE+_abUab2R1當R1

R2

同時接入時：I=10AR22例當R1接入時：I=5A則：第33頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二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34頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二2.電流源ISROabUabIIsUabI外特性

電流源模型RORO越大特性越陡第35頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二理想電流源（恒流源):

RO=時的電流源.特點：（1）輸出電流不變，其值恒等于電流源電流IS；abIUabIsIUabIS伏安特性（2）輸出電壓由外電路決定。第36頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsR設:IS=1AR=10時，U=10

VR=1時，U=1

V則:例第37頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二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38頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二恒流源舉例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UceIc第39頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二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恒流源兩端的電壓第40頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二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）Uab的大小、方向均為恒定，外電路負載對Uab

無影響。IabUabIsI=Is

（常數）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第41頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二10V+-2A2I討論題哪個答案對???+-10V+-4V2第42頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二復習：在復雜電路中難于判斷元件中物理量的實際方向（一）參考方向(1)先假定一個正方向，作為參考方向；(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；E

IRRURabU第43頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二（二）電路元件（1）電阻（2）電感ui在直流電路中電感相當于短路第44頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二（3）電容在直流電路中電容相當于斷路uiC第45頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二（3）電壓源理想電壓源IE+_abUab實際電壓源模型UIRO+-E第46頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二（4）電流源理想電流源abIUabIsISROabUabI實際電流源模型第47頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二1.2.1歐姆定律1.2.2克希荷夫定律(一)克氏電流定律

(二)克氏電壓定律電路的基本定律§1.2第48頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二RUI注意：用歐姆定律列方程時，一定要在圖中標明正方向。RUIRUI歐姆定律1.2.1第49頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二廣義歐姆定律

(支路中含有電動勢時的歐姆定律)當Uab>E

時，I>0表明方向與圖中假設方向一致當Uab<E時，I<0表明方向與圖中假設方向相反E+_baIUabR第50頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二1.2.2克希荷夫氏定律（克氏定律）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。名詞注釋：節點：三個或三個以上支路的聯結點支路：電路中每一個分支回路：電路中任一閉合路徑第51頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二支路：ab、ad、…...（共6條）回路：abda、bcdb、…...（共7個）節點：a、b、…...(共4個）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-第52頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二(一)克氏電流定律對任何節點，在任一瞬間，流入節點的電流等于由節點流出的電流。或者說，在任一瞬間，一個節點上電流的代數和為0。I1I2I3I4克氏電流定律的依據：電流的連續性I=0即：例或：第53頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二電流定律還可以擴展到電路的任意封閉面。例I1+I2=I3例I=0克氏電流定律的擴展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R第54頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二(二)克氏電壓定律

對電路中的任一回路，沿任意循行方向轉一周，其電位升等于電位降。或，電壓的代數和為0。例如：回路a-d-c-a電位升電位降即：或：I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5