知方向?曉規(guī)律?懂原理電工電子技術(shù)第一章1.電路的基本概念一、電學(xué)發(fā)展史二、電路模型主要內(nèi)容一、電學(xué)發(fā)展史絕大多數(shù)電器都需要“電”來啟動和工作；誰發(fā)明的“電”？

一、電學(xué)發(fā)展史一、電學(xué)發(fā)展史（一）誰發(fā)明的“電”？摩擦起電現(xiàn)象——人類最早發(fā)現(xiàn)的電現(xiàn)象。古希臘人發(fā)現(xiàn)，琥珀不管擦得多干凈，都會很快吸上層灰塵。當(dāng)時人們無法解釋這種現(xiàn)象。（一）誰發(fā)明的“電”？泰勒斯（前625年—前547年）他被稱為“科學(xué)之祖”，是古希臘第一個自然科學(xué)家和哲學(xué)家，希臘最早的哲學(xué)學(xué)派—愛奧尼亞學(xué)派的創(chuàng)始人。一、電學(xué)發(fā)展史（一）誰發(fā)明的“電”？居里克（OttovonGuericke,1602-1686）1660年，建造世界上第一臺轉(zhuǎn)動摩擦發(fā)電機。這個發(fā)動機產(chǎn)生的電流是靜電。1654年，進行馬拉鐵球?qū)嶒灐Ｒ弧㈦妼W(xué)發(fā)展史（一）誰發(fā)明的“電”？加法尼（LuigiGalvani,1737-1798）1780年，他從動物組織對電流的反應(yīng)開始研究化學(xué)作用產(chǎn)生的電流。這種動物組織與兩種不同金屬接觸所產(chǎn)生的反應(yīng)現(xiàn)在稱為“電療法”（又稱加法尼療法，galvanism）一、電學(xué)發(fā)展史（一）誰發(fā)明的“電”？伏特（AlessandroGuiseppeAntonioAnastasioVolta,1745-1827）意大利物理學(xué)家1800年，發(fā)明電容器(condenser)一、電學(xué)發(fā)展史（一）誰發(fā)明的“電”？一、電學(xué)發(fā)展史世界上第一塊電池（一）誰發(fā)明的“電”？法拉第·邁克爾（1791-1867）英國物理學(xué)家、化學(xué)家1821年，發(fā)明世界上第一臺電動機；1831年，發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)并提出相應(yīng)理論，后被麥克斯韋和愛因斯坦進一步發(fā)展。一、電學(xué)發(fā)展史電磁感應(yīng)現(xiàn)象（一）誰發(fā)明的“電”？托馬斯·愛迪生（1847-1931）美國發(fā)明家、物理學(xué)家著名的天才之一，擁有白熾燈、留聲機等1093種發(fā)明專利權(quán)，創(chuàng)辦了世界上第一個工業(yè)研究實驗室。一、電學(xué)發(fā)展史圖為上海世博會博物館，擺放的是愛迪生發(fā)明的第一只白熾燈。（一）誰發(fā)明的“電”？一、電學(xué)發(fā)展史世界最早的發(fā)電廠（一）誰發(fā)明的“電”？一、電學(xué)發(fā)展史中國最早的發(fā)電廠二、電路模型（一）電路的組成及作用由實際元器件構(gòu)成的電流的通路稱為電路。二、電路模型（一）電路的組成及作用電路通常由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三部分組成。二、電路模型（一）電路的組成及作用電力系統(tǒng)——強電電路可以實現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。電子技術(shù)——弱電電路可以實現(xiàn)電信號的傳遞、變換、存儲和處理。二、電路模型（二）電路模型用抽象的理想電路元件及其組合，近似地替代實際的器件，從而構(gòu)成了與實際電路相對應(yīng)的電路模型。二、電路模型（三）理想元件理想電路元件是實際電路器件的理想化和近似化，其電特性單一、精確、可定量分析和計算。（1）只有兩個端子；（2）可以用電壓或電流按數(shù)學(xué)方式描述；（3）不能被分解為其他元件。注意：5種基本理想電路元件有三個特征：二、電路模型二端元件和三端元件（三）理想元件2.電路的基本物理量電流電壓主要內(nèi)容電位電動勢電功率電路的基本物理量一、電流電路的基本物理量（二）電流強度單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量（一）電流帶電粒子有規(guī)律的定向運動（三）單位A（安培）、kA、mA、

A1kA=103A1mA=10-3A1

A=10-6A一、電流電路的基本物理量（四）方向電流實際方向：規(guī)定正電荷的運動方向為電流的實際方向元件（導(dǎo)線）中電流實際方向的兩種可能：實際方向AB

（1）3.問題對于復(fù)雜電路或電路中的電流隨時間變化時，電流的實際方向往往很難事先判斷。實際方向AB

（2）一、電流電路的基本物理量（四）方向參考方向：任意假定一個正電荷運動的方向即為電流的參考方向。電流的參考方向與實際方向的關(guān)系：（1）表明電流(代數(shù)量)大小方向(正負(fù)）參考方向ABi參考方向AB實際方向ii

>0（2）（3）參考方向ABii

<0實際方向一、電流電路的基本物理量（四）方向電流參考方向的兩種表示：（1）用箭頭表示：箭頭的指向為電流的參考方向。參考方向ABiAB

（2）用雙下標(biāo)表示：如iAB,電流的參考方向由A指向B。二、電壓電路的基本物理量（二）電壓單位正電荷q從電路中一點移至另一點時電場力做功（W）的大小。

（三）實際電壓方向電位真正降低的方向。（四）單位V(伏)、kV、mV、

V二、電壓電路的基本物理量Iab+

U–RL_SE+R0電壓的大小反映了電場力作功的本領(lǐng)；電壓是產(chǎn)生電流的根本原因；其方向規(guī)定由“高”電位端指向“低”電位端。（五）端電壓U電動勢只存在電源內(nèi)部，其數(shù)值反映了電源力作功的本領(lǐng)，方向規(guī)定由電源負(fù)極指向電源正極。（六）電動勢E電位

是相對于參考點的電壓；參考點的電位:

b=0；a點電位：

a=E-IR0=IR（七）參考點的電位二、電壓（九）電壓、電位、電動勢三者的關(guān)系電路的基本物理量Uab=Wa－Wbq

a=Wa－W0qE=W源qUab=Va－Vb三者的定義式顯然電壓、電位和電動勢的定義式形式相同，因此它們的單位一樣，都是伏特（V）三者的區(qū)別和聯(lián)系電壓等于兩點電位之差：電源的開路電壓在數(shù)值上等于電源電動勢；電路中某點電位數(shù)值上等于該點到參考點的電壓。二、電壓（九）電壓、電位、電動勢三者的關(guān)系電路的基本物理量例1已知：4C正電荷由a點均勻移動至b點電場力做功8J，由b點移動到c點電場力做功為12J，若以b點為參考點，求a、b、c點的電位和電壓Uab、Ubc;若以c點為參考點，再求以上各值。解:

①二、電壓（九）電壓、電位、電動勢三者的關(guān)系電路的基本物理量解:②結(jié)論電路中電位參考點可任意選擇；參考點一經(jīng)選定，電路中各點的電位值就唯一確定；當(dāng)選擇不同的電位參考點時，電路中各點電位值將改變，但任意兩點間電壓保持不變。acb二、電壓（九）電壓、電位、電動勢三者的關(guān)系電路的基本物理量問題復(fù)雜電路或交變電路中，兩點間電壓的實際方向往往不易判別，給實際電路問題的分析計算帶來困難。電壓(降)的參考方向：假設(shè)高電位指向低電位的方向二、電壓（九）電壓、電位、電動勢三者的關(guān)系電路的基本物理量電壓參考方向的三種表示方式（2）用正負(fù)極性表示（1）用箭頭表示（3）用雙下標(biāo)表示二、電壓（九）電壓、電位、電動勢三者的關(guān)系電路的基本物理量關(guān)聯(lián)參考方向復(fù)雜電路或交變電路中，兩點間電壓的實際方向往往不易判別，給實際電路問題的分析計算帶來困難。元件或支路的u，i采用相同的參考方向稱之為關(guān)聯(lián)參考方向。反之，稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。二、電壓（九）電壓、電位、電動勢三者的關(guān)系電路的基本物理量例

2電壓電流參考方向如圖中所標(biāo)，問：對A、B兩部分電路電壓電流參考方向關(guān)聯(lián)否？答：A電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)；B電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)。注意分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向。參考方向一經(jīng)選定，必須在圖中相應(yīng)位置標(biāo)注(包括方向和符號)，在計算過程中不得任意改變。參考方向不同時，其表達式相差一負(fù)號，但電壓、電流的實際方向不變。三、電功率電路的基本物理量（一）基本概念1.定義電功率是單位時間內(nèi)電場力所做的功。2.單位功率的單位：W(瓦)(Watt，瓦特)能量的單位：J(焦)(Joule，焦耳)電路的基本物理量

u,i取關(guān)聯(lián)參考方向P=ui表示元件吸收的功率P>0吸收正功率(實際吸收)P<0吸收負(fù)功率(實際發(fā)出)P=ui表示元件發(fā)出的功率P>0發(fā)出正功率(實際發(fā)出)P<0發(fā)出負(fù)功率(實際吸收)

u,i取非關(guān)聯(lián)參考方向三、電功率（二）電路吸收或發(fā)出功率的判斷三、電功率（二）電路吸收或發(fā)出功率的判斷電路的基本物理量例3求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或產(chǎn)生的功率。解：已知：U1=1V,U2=-3V,

U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V,

I1=2A,I2=1A,

I3=-1A。

三、電功率（二）電路吸收或發(fā)出功率的判斷電路的基本物理量例3解：注意：對一完整的電路滿足：發(fā)出的功率＝吸收的功率3.電路元件電阻元件電感元件主要內(nèi)容電容元件電壓源電流源電路元件一、電路元件（一）定義電路中最基本的組成單元。

（二）注意點如果表征元件端子特性的數(shù)學(xué)關(guān)系式是線性關(guān)系，該元件稱為線性元件，否則稱為非線性元件。電路元件電阻元件表示消耗電能的元件電感元件表示產(chǎn)生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件表示產(chǎn)生電場，儲存電場能量的元件電壓源和電流源表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件（三）5種基本的理想電路元件（一）定義電阻元件是指對電流呈現(xiàn)阻力的元件。其特性可用u-i平面上的一條曲線來描述：（二）線性電阻元件1.定義：線性電阻元件是指任何時刻端電壓與電流成正比的電阻元件。2.電路符號：二、電阻元件（三）u-i關(guān)系1.特點：電阻元件的伏安特性是一條過原點的直線，滿足歐姆定律。2.公式：3.單位：R

稱為電阻，單位：

(Ohm)

G

稱為電導(dǎo)，單位：S(Siemens)二、電阻元件（三）u-i關(guān)系4.注意點：（1）歐姆定律只適用于線性電阻（R為常數(shù)）；（2）如電阻上的電壓與電流參考方向非關(guān)聯(lián)，公式中應(yīng)加以負(fù)號；

則歐姆定律寫為u–Rii–Gu

（3）公式和參考方向必須配套使用無特殊說明一般均使用

二、電阻元件關(guān)聯(lián)參考方向（四）功率和能量

1.功率電阻元件在任何時刻總是消耗功率的。二、電阻元件（四）功率和能量2.能量從t0到t電阻消耗的能量：（五）電阻的開路與短路1.開路2.短路二、電阻元件（六）線性電阻元件的串、并聯(lián)1.串聯(lián)（1）圖示（2）特點①流過所有電阻的電流i相同②u=u1+u2+…+un③

Req=R1+R2+…+Rn④等流分壓，分壓公式：

二、電阻元件（六）線性電阻元件的串、并聯(lián)

2.并聯(lián)（1）圖示（2）特點①所有電阻的電壓u相同②i=i1+i2+…+in③

④等壓分流，分流公式：

二、電阻元件（一）定義

1.電容器在外電源作用下，兩極板上分別帶上等量異號電荷，撤去電源，板上電荷仍可長久地集聚下去，是一種儲存電能的部件。2.電容元件儲存電能的元件。其特性可用u-q平面上的一條曲線來描述。三、電容元件(Capacitor)（二）線性電容元件1.定義：任何時刻，電容元件極板上的電荷q與電壓u成正比，q-u特性是過原點的直線。2.電路符號：3.單位：C

稱為電容器的電容,單位：F(法)(Farad，法拉),常用

F、pF、nF等表示。1F=103

F

=106

pF

=109

nF三、電容元件(Capacitor)（二）線性電容元件4.線性電容的電壓、電流關(guān)系三、電容元件(Capacitor)電容元件VCR的微分形式5.注意①

i的大小取決于u

的變化率,與u的大小無關(guān)，電容是動態(tài)元件；②當(dāng)u為常數(shù)(直流)時，i=0。電容相當(dāng)于開路，電容有隔斷直流作用；③實際電路中通過電容的電流

i為有限值，則電容電壓u必定是時間的連續(xù)函數(shù)。u、i取關(guān)聯(lián)參考方向（二）線性電容元件6.電容元件VCR的積分形式：

表明：電容元件有記憶電流的作用，故稱電容為記憶元件。

需要注意：①當(dāng)u，i為非關(guān)聯(lián)方向時，上述微分和積分表達式前要冠以負(fù)號

;②上式中u(t0)稱為電容電壓的初始值，它反映電容初始時刻的儲能狀況，也稱為初始狀態(tài)。三、電容元件(Capacitor)（三）電容的功率和儲能1.功率：2.電容的儲能：以上表明：

①電容的儲能只與當(dāng)時的電壓值有關(guān)，電容電壓不能躍變，反映了儲能不能躍變；②電容儲存的能量一定大于或等于零。三、電容元件(Capacitor)（三）電容的功率和儲能3.從t1時刻到t2時刻電容儲能的變化量：電容能在一段時間內(nèi)吸收外部供給的能量，轉(zhuǎn)化為電場能量儲存起來，在另一段時間內(nèi)又把能量釋放回電路，因此電容元件是無源元件、是儲能元件，它本身不消耗能量。三、電容元件(Capacitor)（一）定義1.電感器電感器是指把金屬導(dǎo)線繞在一骨架上構(gòu)成一實際電感器，當(dāng)電流通過線圈時，將產(chǎn)生磁通，是一種儲存磁場能量的部件。2.電感元件儲存磁能的元件。其特性可用-i平面上的一條曲線來描述。四、電感元件(Inductor)韋安特性（二）線性電感元件1.特點：任何時刻，通過電感元件的電流i與其磁鏈成正比。

-i特性是過原點的直線。2.電路符號：3.單位：L稱為電感器的自感系數(shù),L的單位：H(亨)(Henry，亨利)，常用H，mH表示。四、電感元件(Inductor)（二）線性電感元件4.線性電感的電壓、電流關(guān)系以上表明：①電感電壓u的大小取決于i的變化率,與i的大小無關(guān)，電感是動態(tài)元件；②當(dāng)i為常數(shù)(直流)時，u=0。電感相當(dāng)于短路；③實際電路中電感的電壓u為有限值，則電感電流i不能躍變，必定是時間的連續(xù)函數(shù)。四、電感元件(Inductor)u、i取關(guān)聯(lián)參考方向根據(jù)電磁感應(yīng)定律與楞次定律電感元件VCR的微分關(guān)系（三）電感的功率和儲能1.功率2.電感的儲能以上表明：①電感的儲能只與當(dāng)時的電流值有關(guān)，電感電流不能躍變，反映了儲能不能躍變；②電感儲存的能量一定大于或等于零。四、電感元件(Inductor)u、i取關(guān)聯(lián)參考方向

四、電感元件(Inductor)電容元件與電感元件的比較①元件方程的形式是相似的；②若把u–i，q–

，C–L互換,可由電容元件的方程得到電感元件的方程；③C和L稱為對偶元件,

、q

等稱為對偶元素。五、電壓源（一）理想電壓源1.定義其兩端電壓總能保持定值或一定的時間函數(shù)，其值與流過它的電流i無關(guān)的元件叫理想電壓源。2.電路符號（二）理想電壓源的電壓、電流關(guān)系五、電壓源1.電源兩端電壓由電源本身決定，與外電路無關(guān)；與流經(jīng)它的電流方向、大小無關(guān)。2.通過電壓源的電流由電源及外電路共同決定。例：直流電壓源的伏安關(guān)系外電路電壓源不能短路！（三）電壓源的功率五、電壓源1.電壓、電流非關(guān)聯(lián)參考方向：物理意義：電流（正電荷）由低電位向高電位移動，外力克服電場力作功，電源發(fā)出功率。：發(fā)出功率，起電源作用。2.電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)：物理意義：電場力做功，電源吸收功率。：吸收功率，充當(dāng)負(fù)載。（三）電壓源的功率五、電壓源例：已知電路參數(shù)如圖所示，求各電壓源及負(fù)載的功率。解：滿足：P（發(fā)）＝P（吸）發(fā)出吸收吸收六、理想電流源（一）理想電流源其輸出電流總能保持定值或一定的時間函數(shù)，其值與它的兩端電壓u無關(guān)的元件叫理想電流源。（二）電路符號（三）理想電流源的電壓、電流關(guān)系①電流源的輸出電流由電源本身決定，與外電路無關(guān)；與它兩端電壓方向、大小無關(guān)。②電流源兩端的電壓由電源及外電路共同決定。六、理想電流源例：六、理想電流源（四）實際電流源的產(chǎn)生：可由穩(wěn)流電子設(shè)備產(chǎn)生，如晶體管的集電極電流與負(fù)載無關(guān)；光電池在一定光線照射下光電子被激發(fā)產(chǎn)生一定值的電流等。1.電壓、電流非關(guān)聯(lián)參考方向：發(fā)出功率，起電源作用。（左圖）2.電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)：吸收功率，充當(dāng)負(fù)載。

（右圖）

4.電路的基本定律知識要點歐姆定律基爾霍夫定律（一）定義歐姆定律——流過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比。電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向（二）表達式（三）單位歐(姆)，Ω；千歐，kΩ；兆歐，MΩ一、歐姆定律1.第一套（1）電壓與電流的參考方向相同，則為正號。

U=RI（2）電壓與電流的參考方向相反，則為負(fù)號。

U=-RI（四）歐姆定律中的兩套正負(fù)號2.第二套電壓與電流在確定參考方向后，本身的取值正負(fù)。例利用歐姆定律求解圖中電阻R（四）歐姆定律中的兩套正負(fù)號（1）（2）注意：電阻反映的是導(dǎo)體本身的一種物理性質(zhì)，因而電阻值必然為正值。（四）歐姆定律中的兩套正負(fù)號2.第二套支路：電路中流過同一電流的幾個元件相互連接起來的分支。ab、bca和bda結(jié)點：三條或三條以上支路相連接的點。a和b回路：一條支路或多條支路組成的閉合電路。abca、abda和adbca網(wǎng)孔：將電路畫在平面圖上，內(nèi)部不包含支路的回路。兩個網(wǎng)孔1.有關(guān)定義二、基爾霍夫定律

二、基爾霍夫定律對結(jié)點①

列方程:對結(jié)點②

列方程:對結(jié)點③

列方程:對封閉面④

列方程:2.基爾霍夫電流定律KCL推廣：適用于封閉面二、基爾霍夫定律3.基爾霍夫電壓定律KVL表述一：從回路中任一點出發(fā)，以順時針方向或逆時針方向沿回路繞行一周，則在這個方向上的電位降之和應(yīng)等于電位升之和。沿逆時針方向，并根據(jù)電壓參考方向：電位升電位降二、基爾霍夫定律3.基爾霍夫電壓定律KVL表述二：在任一瞬時，沿任一回路繞行方向（順時針或逆時針方向），回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。若規(guī)定電位降取正號，則電位升取負(fù)號；反之亦然。沿逆時針方向，并根據(jù)參考方向：二、基爾霍夫定律以上兩種表述遇到電源時，均取其外部端電壓U作為計算對象。3.基爾霍夫電壓定律KVL若考慮回路中的電動勢，則基爾霍夫電壓定律在電阻電路中的表述為：任一回路繞行方向上，回路中電動勢的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和。規(guī)定方向為：電動勢的參考方向與所選回路繞行方向相反則為正，反之為負(fù)；電流參考方向與繞行方向相反，則在電阻上的電壓降為正，反之為負(fù)。二、基爾霍夫定律二、基爾霍夫定律3.基爾霍夫電壓定律KVL推廣：基爾霍夫電壓定律可應(yīng)用于部分電路。例1

有一閉合回路如圖所示，各支路的元件是任意的，但已知：UAB=5V，UBC=-4V，UDA=-3V。試求（1）UCD；（2）UCA。解：（1）ABCDA回路中應(yīng)用KVL即：得：（2）ABC支路中應(yīng)用KVL即：得：ABCDUABUCDUBCUDAUCA+++++3.基爾霍夫電壓定律KVL例2在圖中，已知Ia=1mA，Ib=10mA，Ic=2mA，求電流Id。3.基爾霍夫電壓定律KVL基爾霍夫定律適用范圍：適用于各種不同元件構(gòu)成的電路，也適用于任一瞬時對任何變化的電流和電壓。5.電路元件一、

電路的基本分析方法——支路電流法——結(jié)點電壓法二、電壓源與電流源的等效互換知識要點1.定義以支路電流為待求量，應(yīng)用KCL、KVL列寫電路方程組，求解各支路電流的方法。3.要求：支路電流法是計算復(fù)雜電路最基本的方法，需要的方程個數(shù)與電路的支路數(shù)相等。2.特點：電路支路數(shù)b

結(jié)點數(shù)n一、

電路的基本分析方法（一）支路