電工學(xué)(一)電路的基本概念和基本定律

1、（1-1）第一章電路的基本概念和基本定律（1-2）電路的基本概念和基本定律電路的基本概念和基本定律第一章第一章1.1 電路的基本概念電路的基本概念 1.1.1 電路中的物理量電路中的物理量 1.1.2 電路元件電路元件1.2 電路的基本定律電路的基本定律 1.2.1 歐姆定律歐姆定律 1.2.2 克希荷夫定律克希荷夫定律（1-3）1.1 電路的基本概念電路的基本概念1.1.1 電路的物理量1.1.2 電路元件 (一一) 無源元件無源元件 (二二) 有源元件有源元件（1-4）1.1.1 電路的物理量電路的物理量電池電池?zé)襞轃襞蓦娏麟娏麟妷弘妷弘妱?dòng)勢電動(dòng)勢EIRU+_負(fù)載負(fù)載電源電源（1-5）電路

2、中物理量的正方向電路中物理量的正方向物理量的物理量的正方向正方向：實(shí)際正方向?qū)嶋H正方向假設(shè)正方向假設(shè)正方向?qū)嶋H正方向：實(shí)際正方向： 物理中對電量規(guī)定的方向。物理中對電量規(guī)定的方向。假設(shè)正方向（參考正方向）：假設(shè)正方向（參考正方向）： 在分析計(jì)算時(shí)，對電量人為規(guī)定的方向。在分析計(jì)算時(shí)，對電量人為規(guī)定的方向。（1-6）物理量的實(shí)際正方向物理量的實(shí)際正方向 物物理理量量 單單位位 實(shí)實(shí)際際正正方方向向 電電流流 I A、kA、mA、 A 正正電電荷荷移移動(dòng)動(dòng)的的方方向向 電電動(dòng)動(dòng)勢勢 E V、kV、mV、 V 電電源源驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)正正電電荷荷的的方方向向 (低低電電位位 高高電電位位) 電電壓壓 U V

3、、kV、mV、 V 電電位位降降落落的的方方向向 (高高電電位位 低低電電位位) （1-7）物理量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法電池電池?zé)襞轃襞軮RUabE+_abu_+正負(fù)號正負(fù)號abUab（高電位在前，高電位在前， 低電位在后）低電位在后） 雙下標(biāo)雙下標(biāo)箭箭 頭頭uab電壓電壓+-IR電流電流：從高電位：從高電位 指向低電位。指向低電位。（1-8）電路分析中的電路分析中的假設(shè)假設(shè)正方向正方向（參考方向）（參考方向）問題的提出問題的提出：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量 的實(shí)際方向，電路如何求解？的實(shí)際方向，電路如何求解？電流方向電流方向AB？電流方向

4、電流方向BA？E1ABRE2IR（1-9）(1) 在解題前先設(shè)定一個(gè)正方向，作為參考方向；在解題前先設(shè)定一個(gè)正方向，作為參考方向；解決方法解決方法(3) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向：根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向： 若計(jì)算結(jié)果為正，則實(shí)際方向與假設(shè)方向一致；若計(jì)算結(jié)果為正，則實(shí)際方向與假設(shè)方向一致； 若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則實(shí)際方向與假設(shè)方向相反。若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則實(shí)際方向與假設(shè)方向相反。(2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān)根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān) 系的代數(shù)表達(dá)式；系的代數(shù)表達(dá)式；（1-10）例例已知：已知：E=2V, R=1問：問： 當(dāng)當(dāng)U分別為分別為 3V 和和 1V 時(shí)，時(shí)

5、，IR=?E IRRURabU解：解：(1) 假定電路中物理量的正方向如圖所示；假定電路中物理量的正方向如圖所示；(2) 列電路方程：列電路方程： EUURREURUIRREUUR （1-11）(3) 數(shù)值計(jì)算數(shù)值計(jì)算A1121 V1A112-3 3VRRIUIU時(shí)時(shí)（實(shí)際方向與假設(shè)方向一致）（實(shí)際方向與假設(shè)方向一致）（實(shí)際方向與假設(shè)方向相反）（實(shí)際方向與假設(shè)方向相反）REUIRE IRRURabU（1-12）(4) 為了避免列方程時(shí)出錯(cuò)，為了避免列方程時(shí)出錯(cuò)，習(xí)慣上習(xí)慣上把把 I 與與 U 的方向的方向 按相同方向假設(shè)。按相同方向假設(shè)。(1) 方程式方程式R = U/I 僅適用于假設(shè)正方向一

6、致的情況。僅適用于假設(shè)正方向一致的情況。(2) “實(shí)際方向?qū)嶋H方向”是物理中規(guī)定的，而是物理中規(guī)定的，而“假設(shè)正方向假設(shè)正方向”則則 是人們在進(jìn)行電路分析計(jì)算時(shí)是人們在進(jìn)行電路分析計(jì)算時(shí),任意假設(shè)的。任意假設(shè)的。 (3) 在以后的解題過程中，注意一定要在以后的解題過程中，注意一定要先假定先假定“正方向正方向” (即在圖中表明物理量的參考方向即在圖中表明物理量的參考方向)，然后再列方程然后再列方程 計(jì)算計(jì)算。缺少。缺少“參考方向參考方向”的物理量是無意義的的物理量是無意義的. 提示提示（1-13）RIURR IRURab假設(shè)假設(shè): 與與 的方向一致的方向一致RIRU例例RIRU假設(shè)假設(shè): 與與

7、的方向相反的方向相反RIURR IRURab（1-14）電電 功功 率率aIRUb功率的概念功率的概念：設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為：設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為 U ,流入此流入此 部分電路的電流為部分電路的電流為 I， 則這部分電路消耗的功率為則這部分電路消耗的功率為: WIUP功率有無正負(fù)？功率有無正負(fù)？如果如果U I方向不一方向不一致結(jié)果如何？致結(jié)果如何？（1-15） 在在 U、 I 正正方向選擇一致的前提下，方向選擇一致的前提下， IRUab或或IRUab“吸收功率吸收功率” （負(fù)載）（負(fù)載）“發(fā)出功率發(fā)出功率” （電源）（電源）若若 P = UI 0若若 P = UI 0IUab+-根據(jù)能

8、量守衡關(guān)系根據(jù)能量守衡關(guān)系P（吸收）（吸收）= P（發(fā)出）（發(fā)出）（1-16） 當(dāng)當(dāng) 計(jì)算的計(jì)算的 P 0 時(shí)時(shí), , 則說明則說明 U、I 的實(shí)際的實(shí)際方向一致，此部分電路消耗電功率，方向一致，此部分電路消耗電功率，為為負(fù)載負(fù)載。 所以，從所以，從 P 的的 + + 或或 - - 可以區(qū)分器件的性質(zhì)，可以區(qū)分器件的性質(zhì)，或是電源，或是負(fù)載?；蚴请娫?，或是負(fù)載。結(jié)結(jié) 論論在進(jìn)行功率計(jì)算時(shí)，在進(jìn)行功率計(jì)算時(shí)，如果假設(shè)如果假設(shè) U U、I I 正方向一致正方向一致。 當(dāng)計(jì)算的當(dāng)計(jì)算的 P E 時(shí)，時(shí)， I 0 表明方向與圖中假設(shè)方向一致表明方向與圖中假設(shè)方向一致。當(dāng)當(dāng) UabE 時(shí)，時(shí)， I 0

9、表明方向與圖中假設(shè)方向相反。表明方向與圖中假設(shè)方向相反。E+_baIUabR（1-30）1.2.2 克希荷夫氏定律（克氏定律）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(guān)用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系，其中包括克氏電流和克氏電壓兩個(gè)定律。系，其中包括克氏電流和克氏電壓兩個(gè)定律。名詞注釋：名詞注釋：節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)：三個(gè)或三個(gè)以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)三個(gè)或三個(gè)以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)支路：支路：電路中每一個(gè)分支電路中每一個(gè)分支回路：回路：電路中任一閉合路徑電路中任一閉合路徑（1-31）支路：支路：ab、ad、 . （共（共6條）條）回路：回路：abda、 bcdb、 . （共（

10、共7 個(gè)）個(gè)）節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)：a、 b、 . (共共4個(gè)）個(gè)）例例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-（1-32）(一一) 克氏電流定律克氏電流定律 對任何節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，流入節(jié)點(diǎn)的電流等于對任何節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，流入節(jié)點(diǎn)的電流等于由節(jié)點(diǎn)流出的電流?；蛘哒f，在任一瞬間，一個(gè)節(jié)由節(jié)點(diǎn)流出的電流?；蛘哒f，在任一瞬間，一個(gè)節(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和為點(diǎn)上電流的代數(shù)和為 0。 I1I2I3I44231IIII克氏電流定律的克氏電流定律的依據(jù)依據(jù)：電流的連續(xù)性。：電流的連續(xù)性。 I =0即：即：例例或或：04231IIII（1-33）電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。電流定

11、律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。例例I1+I2=I3例例I=0克氏電流定律的擴(kuò)展克氏電流定律的擴(kuò)展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R（1-34）(二二) 克氏電壓定律克氏電壓定律 對電路中的任一回路，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其對電路中的任一回路，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其電位升等于電位降。或，電壓的代數(shù)和為電位升等于電位降?；?，電壓的代數(shù)和為 0。例如：例如： 回路回路 a-d-c-a33435544RIEERIRI電位升電位升電位降電位降即：即：0U或：或：033435544RIEERIRII3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-（1-35）RI

12、UEab電位升電位升電位降電位降E+_RabUabI克氏電壓定律也適合開口電路?？耸想妷憾梢策m合開口電路。例例（1-36）關(guān)于獨(dú)立方程式的討論關(guān)于獨(dú)立方程式的討論 問題的提出：在用克氏電流定律或電壓定律列問題的提出：在用克氏電流定律或電壓定律列方程時(shí)，究竟可以列出多少個(gè)獨(dú)立的方程？方程時(shí)，究竟可以列出多少個(gè)獨(dú)立的方程？例例aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1分析以下電路中應(yīng)列幾個(gè)電流方程？幾個(gè)分析以下電路中應(yīng)列幾個(gè)電流方程？幾個(gè)電壓方程？電壓方程？（1-37）克氏電流方程克氏電流方程：節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)a：節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)b：321III213III獨(dú)立方程只有獨(dú)立方程只有 1 個(gè)個(gè)克氏電壓方程克氏電壓方程：#1#2#32211213322233111RIRIEERIRIERIRIE獨(dú)立方程只有獨(dú)立方程只有 2 個(gè)個(gè)aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2