電路的基本概念

電路的基本概念第1頁(yè)，共61頁(yè)，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(yè)，共61頁(yè)，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(wú)源元件

(二)有源元件第3頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.1.1電路的物理量電池?zé)襞蓦娏麟妷弘妱?dòng)勢(shì)EIRU+_負(fù)載電源第4頁(yè)，共61頁(yè)，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(shí)際正方向假設(shè)正方向?qū)嶋H正方向：物理中對(duì)電量規(guī)定的方向。假設(shè)正方向（參考正方向）：在分析計(jì)算時(shí)，對(duì)電量人為規(guī)定的方向。第5頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二物理量的實(shí)際正方向第6頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二物理量正方向的表示方法電池?zé)襞軮RUabE+_abu_+正負(fù)號(hào)abUab（高電位在前，低電位在后）

雙下標(biāo)箭頭uab電壓+-IR電流：從高電位指向低電位。U第7頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電路分析中的假設(shè)正方向（參考方向）問(wèn)題的提出：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？電流方向AB？電流方向BA？E1ABRE2IR第8頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(1)在解題前先設(shè)定一個(gè)正方向，作為參考方向；解決方法(3)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)系的代數(shù)表達(dá)式；第9頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二例已知：E=2V,R=1Ω問(wèn)：當(dāng)U分別為3V和1V時(shí)，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(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(3)數(shù)值計(jì)算（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）E

IRRURabU第11頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(4)為了避免列方程時(shí)出錯(cuò)，習(xí)慣上把I與U的方向按相同方向假設(shè)。(1)方程式U/I=R僅適用于假設(shè)正方向一致的情況。(2)“實(shí)際方向”是物理中規(guī)定的，而“假設(shè)正方向”則是人們?cè)谶M(jìn)行電路分析計(jì)算時(shí),任意假設(shè)的。(3)在以后的解題過(guò)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(jì)算。缺少“參考方向”的物理量是無(wú)意義的.提示第12頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

IRURab假設(shè):與的方向一致例假設(shè):與的方向相反

IRURab第13頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電功率aIRUb功率的概念：設(shè)電路任意兩點(diǎn)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(wú)正負(fù)？如果UI方向不一致結(jié)果如何？第14頁(yè)，共61頁(yè)，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(fù)載）“發(fā)出功率”（電源）若P=UI0若P=UI0IUab+-根據(jù)能量守衡關(guān)系P（吸收）=P（發(fā)出）第15頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第16頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第17頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第18頁(yè)，共61頁(yè)，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(wú)源元件1.電阻R（常用單位：、k、M）1.1.2電路元件第19頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2.電感

L：ui（單位：H,mH,H）單位電流產(chǎn)生的磁鏈線圈匝數(shù)磁通第20頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電感中電流、電壓的關(guān)系uei當(dāng)(直流)時(shí),所以,在直流電路中電感相當(dāng)于短路.第21頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二線圈面積線圈長(zhǎng)度導(dǎo)磁率電感和結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)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(shù))uei第22頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電感是一種儲(chǔ)能元件,儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量為：電感的儲(chǔ)能第23頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.電容C單位電壓下存儲(chǔ)的電荷（單位：F,F,pF）++++----+q-qui電容符號(hào)有極性無(wú)極性+_第24頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電容上電流、電壓的關(guān)系當(dāng)(直流)時(shí),所以,在直流電路中電容相當(dāng)于斷路.uiC第25頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二極板面積板間距離介電常數(shù)電容和結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系線性電容:C=Const(不變)非線性電容:C=Const(不為常數(shù))uiC第26頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電容的儲(chǔ)能電容是一種儲(chǔ)能元件,儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量為：第27頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二無(wú)源元件小結(jié)理想元件的特性（u與i的關(guān)系）LCR第28頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二實(shí)際元件的特性可以用若干理想元件來(lái)表示例：電感線圈L

：電感量R：導(dǎo)線電阻C：線間分布電容參數(shù)的影響和電路的工作條件有關(guān)。第29頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二UR1R2LCR1UR2U為直流電壓時(shí),以上電路等效為注意L、C

在不同電路中的作用第30頁(yè)，共61頁(yè)，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(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二理想電壓源（恒壓源）:RO=0時(shí)的電壓源.特點(diǎn)：(1）輸出電壓不變，其值恒等于電動(dòng)勢(shì)。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(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二恒壓源中的電流由外電路決定設(shè):

E=10VIE+_abUab2R1當(dāng)R1

R2

同時(shí)接入時(shí)：I=10AR22例當(dāng)R1接入時(shí)：I=5A則：第33頁(yè)，共61頁(yè)，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(huì)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(jié)EUababR第34頁(yè)，共61頁(yè)，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(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二理想電流源（恒流源):

RO=時(shí)的電流源.特點(diǎn)：（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(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsR設(shè):IS=1AR=10時(shí)，U=10

VR=1時(shí)，U=1

V則:例第37頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二恒流源特性小結(jié)恒流源特性中不變的是：_____________Is恒流源特性中變化的是：_____________Uab_________________會(huì)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(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二恒流源舉例IcIbUce當(dāng)I

b確定后，Ic就基本確定了。在IC基本恒定的范圍內(nèi)，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(yè)，共61頁(yè)，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(yè)，共61頁(yè)，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(shù)）Uab的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對(duì)Uab

無(wú)影響。IabUabIsI=Is

（常數(shù)）I的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對(duì)I無(wú)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(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二10V+-2A2I討論題哪個(gè)答案對(duì)???+-10V+-4V2第42頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二復(fù)習(xí)：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量的實(shí)際方向（一）參考方向(1)先假定一個(gè)正方向，作為參考方向；(3)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)系的代數(shù)表達(dá)式；E

IRRURabU第43頁(yè)，共61頁(yè)，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(dāng)于短路第44頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（3）電容在直流電路中電容相當(dāng)于斷路uiC第45頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（3）電壓源理想電壓源IE+_abUab實(shí)際電壓源模型UIRO+-E第46頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（4）電流源理想電流源abIUabIsISROabUabI實(shí)際電流源模型第47頁(yè)，共61頁(yè)，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(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二RUI注意：用歐姆定律列方程時(shí)，一定要在圖中標(biāo)明正方向。RUIRUI歐姆定律1.2.1第49頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二廣義歐姆定律

(支路中含有電動(dòng)勢(shì)時(shí)的歐姆定律)當(dāng)Uab>E

時(shí)，I>0表明方向與圖中假設(shè)方向一致當(dāng)Uab<E時(shí)，I<0表明方向與圖中假設(shè)方向相反E+_baIUabR第50頁(yè)，共61頁(yè)，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(lái)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。名詞注釋：節(jié)點(diǎn)：三個(gè)或三個(gè)以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)支路：電路中每一個(gè)分支回路：電路中任一閉合路徑第51頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二支路：ab、ad、…...（共6條）回路：abda、bcdb、…...（共7個(gè)）節(jié)點(diǎn)：a、b、…...(共4個(gè)）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-第52頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(一)克氏電流定律對(duì)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(shuō)，在任一瞬間，一個(gè)節(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和為0。I1I2I3I4克氏電流定律的依據(jù)：電流的連續(xù)性I=0即：例或：第53頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二電流定律還可以擴(kuò)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(kuò)展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R第54頁(yè)，共61頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(二)克氏電壓定律

對(duì)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?；?，電壓的代數(shù)和為0。例如：回路a-d-c-a電位升電位降即：或：I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5