關于電路的基本概念和基本律第1頁，課件共84頁，創作于2023年2月電路的基本概念和基本定律§1.1電路與電路模型

1.1.1電路的功能和構成

1.1.2電路模型

1.1.3 電路理論研究的主要內容§1.2電路基本物理量的正方向與正負號§1.3 基本電路元件§1.4 電路的工作狀態§1.5 電路的基本定律－KVL、KCL

第一章第2頁，課件共84頁，創作于2023年2月

(1)實現電能的傳輸、分配與轉換(2)實現信號的傳遞與處理放大器揚聲器話筒1.電路的功能

電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設備或電路元件按一定方式組合而成。

發電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐...輸電線§1.1 電路與電路模型1.1.1電路的功能和構成第3頁，課件共84頁，創作于2023年2月2.電路的組成部分電源:

提供電能的裝置負載:取用電能的裝置中間環節：傳遞、分配和控制電能的作用發電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐...輸電線第4頁，課件共84頁，創作于2023年2月直流電源直流電源:

提供能源信號處理：放大、調諧、檢波等負載信號源:

提供信息2.電路的組成部分放大器揚聲器話筒

電源或信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路工作；由激勵所產生的電壓和電流稱為響應。第5頁，課件共84頁，創作于2023年2月

小結電路按功能可分為兩類：1、電力線路（強電）--作用：傳輸、分配、控制和轉換能量，

－構成：電源－中間環節－負載；

2、電子線路（弱電）－作用：傳遞和處理信號，

--構成：信號源－中間環節－負載

電源（狹義）（廣義）電源（激勵）電力電子線路？（用弱電控制強電，參見電工學III第6章）第6頁，課件共84頁，創作于2023年2月1.1.2電路模型一、電路元件、電路（圖）實際電路元件模型化（理想）電路元件實際電路電路（模型）電路（圖）符號化實際結構研究電路（圖）揭示實際電路主要性能例：建立手電筒的電路模型第7頁，課件共84頁，創作于2023年2月手電筒的電路模型R+RoE–S+U–I電池導線燈泡開關

電池是電源元件，其參數為電動勢E和內阻Ro；

燈泡主要具有消耗電能的性質，是電阻元件，其參數為電阻R；

筒體用來連接電池和燈泡，其電阻忽略不計，認為是無電阻的理想導體。

開關用來控制電路的通斷。

今后分析的都是指電路模型，簡稱電路。在電路圖中，各種電路元件都用規定的圖形符號表示。第8頁，課件共84頁，創作于2023年2月1.1.2電路模型一、電路元件、電路（圖）二、基本電路元件電源：恒壓源

與恒流源（不計受控電源）

負載：電阻、電容、電感中間環節：短路線

與開路線

(描述導線與開關）第9頁，課件共84頁，創作于2023年2月1.1.3 電路理論研究的主要內容基本物理量：電流、電壓、電位（勢）、電動勢、電功率基本元件：上述7種（含教材3.1節）工作狀態：開路、短路、有載基本規律：基爾霍夫定律—KCL、KVL

（整體規律）求解方法（分類、內容、適用范圍——屬第二章內容）第10頁，課件共84頁，創作于2023年2月§1.2電路基本物理量的正方向與正負號電池燈泡電流 I、i電壓U、u電動勢E、e電位（勢）V、v（后面講）Vb=－ERE_IU+ab+_第11頁，課件共84頁，創作于2023年2月電路中物理量的正方向物理量的方向：實際方向假設方向（參考方向）實際方向：物理中對電學量規定的方向。假設方向（參考方向）：在分析計算時，對電學量人為規定的方向，一般稱為正方向第12頁，課件共84頁，創作于2023年2月物理量的實際方向和單位第13頁，課件共84頁，創作于2023年2月物理量正方向的表示方法電池燈泡IRUabE+_abu_+正負號abUab

高電位點在前，低電位點在后

雙下標（舊箭頭）u電壓aIR電流：箭頭或 雙下標

Iabb第14頁，課件共84頁，創作于2023年2月為何在電路分析中用正方向？問題的提出：1、在復雜電路中難于判斷元件中物理量的實際方向。

2、在交流電路中，實際方向反復變化。電流方向AB？電流方向BA？E1ABRE2IR第15頁，課件共84頁，創作于2023年2月(1)在解題前先設任意假設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，則表明實際方向與假設方向一致；故稱假設方向（參考方向）為正方向。若計算結果為負，則表明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,然后解出所求的物理量；第16頁，課件共84頁，創作于2023年2月例已知：E=2V,R=1Ω問：當U即Uab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17頁，課件共84頁，創作于2023年2月(3)數值計算（實際方向與正方向一致）（實際方向與正方向相反）E

IRRURabU第18頁，課件共84頁，創作于2023年2月***(4)在以后的解題過程中，若題中未給出某些電壓、電流的符號和\或正方向，而自己解題中又需要，符號的下標與正方向自己可以任意假設，但必須假設，且設好后不能再變。(1)“實際方向”是物理中規定的，而“正方向”則是人們在進行電路分析計算時,任意假設的。若無特別說明，電路圖中所標出的方向都是指‘正方向’。(2)歐姆定律U/I=R

僅適用于U、I正方向一致的情況，當U、I正方向不時一致，應改為U/I=－R

。（3）為了避免列方程時出錯，習慣上把

I

與U

的正方向假設為一致（同方向）。提示第19頁，課件共84頁，創作于2023年2月歐姆定律中的正負號U、I參考方向相同時，U、I參考方向相反時，RU+–IRU+–I

表達式中有兩套正負號：①式前的正負號由U、I

參考方向的關系確定；②U、I

值本身的正負則說明實際方向與參考方向之間的關系。

通常取

U、I

參考方向相同。U=IR

U=–IR第20頁，課件共84頁，創作于2023年2月解：對圖(a)有,U=IR例：應用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻R。對圖(b)有,U=–IRRU6V+–2AR+–U6VI(a)(b)I–2A第21頁，課件共84頁，創作于2023年2月電功率aIAUb功率的正負：設電路任意兩點間的電壓為

U,流入此部分電路A的電流為I，則這部分電路取用（消耗或儲存）的功率為:功率有無正負？U、I正方向一致時取‘＋’U、I正方向相反時取‘－’第22頁，課件共84頁，創作于2023年2月右圖：U、I正方向一致

P=UIIRUab或IRUab“取用功率（負載）”為什么？“發出功率（電源）”為什么？若P0 則該元件IUab+-根據能量守衡關系P（取用）=P（發出）右圖：U、I正方向相反

P=

－UI若P<0 則該元件第23頁，課件共84頁，創作于2023年2月

當計算出的P>0

時,則說明U、I

的實際方向一致，此部分電路取用電功率，為負載。

所以，從P值的+

或-

可以區分元器件的性質是電源還是負載。（不能僅從元器件的名稱就斷定它一定是電源或負載）結論在計算功率時，如果按P=±UI (U、I正方向相反時取‘－’）計算，則：

當計算的P<0

時,則說明U、I

的實際方向相反，此部分電路發出電功率，為電源。如果按P=±UI計算，計算時有兩套正負號。？第24頁，課件共84頁，創作于2023年2月節點電位的概念：Va=5V

a

點電位：ab15Aab15AVb=-5V

b

點電位：在電路中任選一節點，設其電位為零（用此點稱為參考點。其它各節點對參考點的電壓，便是該節點的電位。記為：“VX”（注意：電位為單下標）。標記），改在基本電路元件之前講*§1.6 電路中電位的計算第25頁，課件共84頁，創作于2023年2月

電位值是相對的,參考點（電位零點）選的不同，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（電位差）值是固定的，不會因參考點的不同而改變。注意：電位和電壓的區別第26頁，課件共84頁，創作于2023年2月電位在電路中的表示法E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2第27頁，課件共84頁，創作于2023年2月R1R2+15V-15V

參考電位在哪里？R1R215V+-15V+-第28頁，課件共84頁，創作于2023年2月“電路中電位的計算” 史儀凱新教材1.7.3節

（必考內容）第29頁，課件共84頁，創作于2023年2月一、無源元件1.電阻R§1.3 （二端）基本電路元件3種含義2.電感L3.電容C第30頁，課件共84頁，創作于2023年2月1電阻元件

描述消耗電能的性質根據歐姆定律:即電阻元件上的電壓與通過的電流成線性關系線性電阻

金屬導體的電阻與導體的尺寸及導體材料的導電性能有關，表達式為：表明電能全部消耗在電阻上，轉換為熱能散發。電阻的能量Ru+_第31頁，課件共84頁，創作于2023年2月伏-安特性iuRiuui線性電阻非線性電阻電阻R（常用單位：、k、M）Riuu與i的關系？第32頁，課件共84頁，創作于2023年2月

描述線圈通有電流時產生磁場、儲存磁場能量的性質。1.物理意義電感:(H、mH)線性電感:L為常數;非線性電感:L不為常數2電感元件電流通過N匝線圈產生(磁鏈)電流通過一匝線圈產生(磁通)u+-線圈的電感與線圈的尺寸、匝數以及附近的介質的導磁性能等有關。第33頁，課件共84頁，創作于2023年2月自感電動勢：2.自感電動勢方向的判定(1)自感電動勢的參考方向規定:自感電動勢的參考方向與電流參考方向相同,

或與磁通的參考方向符合右手螺旋定則。+-eL+-L線性電感元件的符號S—線圈橫截面積（m2）l—線圈長度（m）N—線圈匝數μ—介質的磁導率（H/m）第34頁，課件共84頁，創作于2023年2月(2)自感電動勢瞬時極性的判別0<eL與參考方向相反eL具有阻礙電流變化的性質eL實+-eLu+-+-eL實-+0eLu+-+-eL與參考方向相同0>0第35頁，課件共84頁，創作于2023年2月（線性）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.根據電壓與電動勢的定義可得：第36頁，課件共84頁，創作于2023年2月電感元件儲能將上式兩邊同乘上

i

，并積分，則得：

即電感將電能轉換為磁場能儲存在線圈中，當電流增大時，磁場能增大，電感元件從電源取用電能；當電流減小時，磁場能減小，電感元件向電源放還能量。磁場能上面的磁場能公式只適于t＝0時i＝0的情況公式有問題嗎？第37頁，課件共84頁，創作于2023年2月*例1:

有一電感元件，L=0.2H,電流i如圖所示，求電感元件中產生的自感電動勢eL和兩端電壓u的波形。解：當時則：當時24624O246-0.20.4246-0.40.2OO第38頁，課件共84頁，創作于2023年2月由圖可見：(1)電流正值增大時，eL為負，電流正值減小時，eL為正；(2)電流的變化率di/dt大，則eL大；反映電感阻礙電流變化的性質。(3)電感兩端電壓u和通過它的電流i的波形是不一樣的。24624O246-0.20.4246-0.40.2OO第39頁，課件共84頁，創作于2023年2月3電容元件

描述電容兩端加電源后，其兩個極板上分別聚集起等量異號的電荷，在介質中建立起電場，并儲存電場能量的性質。電容：uiC+_電容元件電容器的電容與極板的尺寸及其間介質的介電常數等關。S—極板面積（m2）d—板間距離（m）ε—介電常數（F/m）

當電壓u變化時，在電路中產生電流:（單位：F,F,pF）第40頁，課件共84頁，創作于2023年2月電容符號有極性無極性+_第41頁，課件共84頁，創作于2023年2月電容上電流、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42頁，課件共84頁，創作于2023年2月電容的儲能電容是一種儲能元件,儲存的電場能量為：即電容將電能轉換為電場能儲存在電容中，當電壓增大時，電場能增大，電容元件從電源取用電能；當電壓減小時，電場能減小，電容元件向電源放還能量。電場能第43頁，課件共84頁，創作于2023年2月（線性）電阻、電感、電容元件小結理想元件的特性（兩個端鈕上u與i

的關系）（在 u與i

正方向一致的條件下）LCR元件最本質的特性——u與i的關系，亦可據此定義來元件（數學模型，理想化）第44頁，課件共84頁，創作于2023年2月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：匝線間分布電容各個參數的影響和電路的工作條件（如頻率）有關。（備注）第45頁，課件共84頁，創作于2023年2月4.短路線(元件）與 開路線(元件）a Rab=∞ iab=0b Uab

取決于外電路（一般

Uab

≠0)描述開路、理想開關的斷開狀態記筆記！a Rab=0i Uab=0b i取決于外電路（一般

i≠0)描述短路、理想導線與理想開關的閉合狀態第46頁，課件共84頁，創作于2023年2月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即：L等效為短路線

C等效為開路線第47頁，課件共84頁，創作于2023年2月(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。在此之前，先講兩種理想電源：恒壓源和恒流源1、恒壓源（理想電壓源）:R0=0時的電壓源.特點：(1）輸出端電壓恒等于電動勢，即Uab

E。 （2）電源中的電流由外電路決定。IE+_abUab伏安特性IUabE（外特性）第48頁，課件共84頁，創作于2023年2月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49頁，課件共84頁，創作于2023年2月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50頁，課件共84頁，創作于2023年2月2、恒流源（理想電流源):

R0=

時的電流源.特點：（1）輸出電流恒等于電流源的源電流

IS； （2）輸出電壓由外電路決定。abIUabIsIUabIS伏安特性注意符號第51頁，課件共84頁，創作于2023年2月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52頁，課件共84頁，創作于2023年2月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53頁，課件共84頁，創作于2023年2月說明：實際電源器件大多數可近似為恒壓源；但也有少數電源器件接近恒流特性。第54頁，課件共84頁，創作于2023年2月恒壓源中的電流如何決定？恒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。恒壓源中的電流I=IS恒流源兩端的電壓第55頁，課件共84頁，創作于2023年2月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，（一般

Uab

≠0)第56頁，課件共84頁，創作于2023年2月斜率絕對值越大，表明R0越大，“內耗”越大3.電壓源伏安特性（實驗測出）電壓源模型IUEUIR0+-E第57頁，課件共84頁，創作于2023年2月4.電流源IsUabI外特性

R0R0越大特性越陡電流源模型ISR0abUabI第58頁，課件共84頁，創作于2023年2月5.兩種電源的等效互換

等效互換的條件：對外的電壓電流（關系）相等。當I=I’

時

Uab

=Uab’反之亦然即：IR0+-EbaUabISabUab'I'R0'第59頁，課件共84頁，創作于2023年2月等效互換公式IR0+-EbaUabISabUab'I'R0'則I=I'Uab=Uab'若第60頁，課件共84頁，創作于2023年2月aE+-bIUabR0電壓源電流源Uab'R0'IsabI'第61頁，課件共84頁，創作于2023年2月等效變換的注意事項(1)“等效”是指“對外”兩端鈕上的U～I關系相同（此處為互換前后伏--安特性一致），對內不等效。例如：RL＝∞時IsaR0'bUab'I'RLaE+-bIUabR0RLR0中不消耗能量R0’中則消耗能量對內不等效對外等效第62頁，課件共84頁，創作于2023年2月注意轉換前后E

與Is

的方向(2)aE+-bIR0E+-bIR0aIsaR0'bI'aIsR0'bI'第63頁，課件共84頁，創作于2023年2月(3)恒壓源和恒流源不能等效互換abI'Uab'IsaE+-bI內阻R0=0內阻R’0=∞第64頁，課件共84頁，創作于2023年2月(4)

進行電路計算時，恒壓源串電阻和恒電流源并電阻兩者之間均可等效變換。R0和R0'不一定是電源內阻。第65頁，課件共84頁，創作于2023年2月R1R3IsR2R5R4I3I1I應用舉例-+IsR1E1+-R3R2R5R4IE3I=?第66頁，課件共84頁，創作于2023年2月(接上頁)IsR5R4IR1//R2//R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I并聯符號第67頁，課件共84頁，創作于2023年2月+RdEd+R4E4R5I--(接上頁)ISR5R4IR1//R2//R3I1+I3第68頁，課件共84頁，創作于2023年2月10V+-2A2I討論題哪個答案對???+-10V+-4V2第69頁，課件共84頁，創作于2023年2月§1.4電路的工作狀態

1.4.1 三種工作狀態(R0很小）+-ER0UIKRER0UIR-+

狀態項目開路

有載短路I0E/(R0+R)E/R0大!UEE－IR00載耗P0EI－I2R00內耗△P0I2R0E2/R0燒!發出PE0－EI－E2/R0判斷P＋△P＋PE＝0功率平衡？第70頁，課件共84頁，創作于2023年2月1.4.2 額定值

因為

E

與 R0不變

所以

I

與 PE取決于負載。多大合適？

額定值（IN、UN、PN，其

值與溫度有關）意義：1、限額－－安全、長壽2、能力－－經濟、合理額定值額定值≠實際值 滿載原因：負載變化 欠載（輕載） 超載（過載）第71頁，課件共84頁，創作于2023年2月§1.5電路的基本定律－KVL、KCL

(本章重點）

1.5.1電路的結構描述

節（結）點：三個或三個以上支路的聯結點支路：電路中每一個分支簡單電路：單回路，或可用串并聯化簡法 化為單回路的電路。復雜電路：非簡單電路名詞注釋：回路：電路中任一閉合路徑網孔：單孔回路（電路常稱為網絡）第72頁，課件共84頁，創作于2023年2月支路：ab、ad、…...

（共6條）回路：abda、bcdb、

…...

（共7個）節點：a、b、…...(共4個）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-網孔：幾個？簡單電路？否！第73頁，課件共84頁，創作于2023年2月1.5.2克希荷夫定律（克氏定律） （基爾霍夫定律）

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。第74頁，課件共84頁，創作于2023年2月(一)克氏電流定律 (KCL)

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：電流的連續性例