電工基礎(chǔ)教程

第一章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

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§1.1電路的基本概念電路的物理量電路元件

(一)

無(wú)源元件

(二)有源元件電路的物理量電池?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。物理量的實(shí)際正方向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。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(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；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：(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(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

IRURab假設(shè):與的方向一致例假設(shè):與的方向相反

IRURab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？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）當(dāng)計(jì)算的P>0

時(shí),則說(shuō)明U、I

的實(shí)際方向一致，此部分電路消耗電功率，為負(fù)載。

所以，從P的+或-可以區(qū)分器件的性質(zhì)，或是電源，或是負(fù)載。結(jié)論在進(jìn)行功率計(jì)算時(shí)，如果假設(shè)U、I正方向一致。當(dāng)計(jì)算的P<0

時(shí),則說(shuō)明U、I

的實(shí)際方向相反，此部分電路發(fā)出電功率，為電源。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.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電感三是一三種儲(chǔ)三能元三件,三儲(chǔ)三存的三磁場(chǎng)三能量三為：電感三的儲(chǔ)三能3.三電容C單位三電壓三下存三儲(chǔ)的三電荷（單三位：三F,F三,三pF三）++++----+q-qui電容三符號(hào)有極三性無(wú)極三性+_電容三上電三流、三電壓三的關(guān)三系當(dāng)(直流)時(shí),所以,在直流電路中電容相當(dāng)于斷路.uiC極板面積板間距離介電常數(shù)電容三和結(jié)三構(gòu)參三數(shù)的三關(guān)系線性電容:C=Const(不變)非線性電容:C=Const(不為常數(shù))uiC電容三的儲(chǔ)三能電容三是一三種儲(chǔ)三能元三件,三儲(chǔ)三存的三電場(chǎng)三能量三為：無(wú)源三元件三小結(jié)理想三元件三的特三性三（u與i的關(guān)三系）LCR實(shí)際三元件的特三性可三以用三若干三理想三元件三來(lái)表三示例：電感線圈L

：電感量R：導(dǎo)線電阻C：線間分布電容參數(shù)三的影三響和三電路三的工三作條三件有三關(guān)。UR1R2LCR1UR2U為直三流電三壓時(shí)三,以三上電三路等三效為注意L、C在不三同電三路中三的作三用1.三電壓三源伏安三特性電壓三源模三型IUEUIRO+-ERo越大斜率越大(二三)三有源三元件主要三講有三源元三件中三的兩三種電三源：三電壓三源和三電流三源。理想三電壓三源三（恒三壓源三）:RO=0三時(shí)的三電壓三源.特點(diǎn)：(1）三輸出三電壓不三變，三其值三恒等三于電三動(dòng)勢(shì)三。即UabE；（2三）電三源中三的電三流由三外電三路決三定。IE+_abUab伏安特性IUabE恒壓三源中三的電三流由三外電三路決三定設(shè):E=10三VIE+_abUab2R1當(dāng)R1R2同時(shí)三接入三時(shí)：I=1三0AR22例當(dāng)R1接入時(shí)：I=5A則：恒壓三源特三性中三不變?nèi)氖侨篲三__三__三__三__三__三__E恒壓三源特三性中三變化三的是三：_三__三__三__三__三__三__I__三__三__三__三__三__三__三__三_三會(huì)三引起三I三的三變化三。外電三路的三改變I的變?nèi)扇苁侨齙三__三__三__三的三變化三，或者三是_三__三__三__三的變?nèi)?。大小方?_I恒壓三源特三性小三結(jié)EUababR2.三電三流源ISROabUabIIsUabI外特性

電流三源模三型RORO越大特性越陡理想三電流三源（恒三流源三):RO=時(shí)的三電流三源.特點(diǎn)：（1三）輸三出電三流不三變，三其值三恒等三于電流源三電流IS；abIUabIsIUabIS伏安特性（2三）輸三出電三壓由三外電三路決三定。恒流三源兩三端電三壓由三外電三路決三定IUIsR設(shè):IS=1三AR=10時(shí)，U=10

VR=1時(shí)，U=1

V則:例恒流三源特三性小三結(jié)恒流三源特三性中三不變?nèi)氖侨篲三__三__三__三__三__三__Is恒流三源特三性中三變化三的是三：_三__三__三__三__三__三__Uab__三__三__三__三__三__三__三__三_三會(huì)三引起Uab的變?nèi)?。外電三路的三改變Uab的變?nèi)扇苁侨齙三__三__三__三的三變化三，或者三是三__三__三__三_的三變化三。大小方向理想三恒流三源兩三端可否三被短三路？abIUabIsR恒流三源舉三例IcIbUce當(dāng)Ib確定三后，Ic就基三本確三定了三。在IC基本三恒定的范三圍內(nèi)三，Ic可視三為恒三流源三(三電路三元件三的抽三象)三。cebIb+-E+-晶體三三極三管UceIc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不能三變，E不能三變。電壓三源中三的電三流I=三IS恒流三源兩三端的三電壓恒壓三源與三恒流三源特三性比三較恒壓源恒流源不變量變化量E+_abIUabUab=E

（常數(shù)）Uab的大三小、三方向三均為三恒定三，外電三路負(fù)三載對(duì)Uab無(wú)影三響。IabUabIsI=Is

（常數(shù)）I的大三小、三方向三均為三恒定三，外電三路負(fù)三載對(duì)I無(wú)影三響。輸出三電流I可變?nèi)?三--三--I的大三小、三方向三均由外三電路三決定端電三壓Uab可變?nèi)?三--三--Uab的大三小、三方向均由三外電三路決三定3.三兩種三電源三的等三效互三換等效三互換三的條三件：三對(duì)外三的電三壓電三流相三等。I三=三I'Uab=三Uab'即：IRO+-EbaUabISabUab'I'RO'等效三互換三公式IRO+-EbaUabISabUab'I'RO'則I=I'Uab=Uab'若aE+-bIUabRO電壓源電流源Uab'RO'IsabI'等效三變換三的注三意事三項(xiàng)“等效”是指“對(duì)外”等效（等效互換前后對(duì)外伏--安特性一致），對(duì)內(nèi)不等效。(1)時(shí)例如：IsaRO'bUab'I'RLaE+-bIUabRORLRO中不消耗能量RO'中則消耗能量對(duì)內(nèi)不等效對(duì)外等效注意三轉(zhuǎn)換三前后E與Is的方三向(2三)aE+-bIROE+-bIROaIsaRO'bI'aIsRO'bI'(3)恒壓源和恒流源不能等效互換abI'Uab'IsaE+-bI（不存三在）(4三)進(jìn)行三電路三計(jì)算三時(shí)，三恒壓三源串三電阻三和恒三電流三源并三電阻三兩者三之間三均可三等效三變換三。RO和RO'不一三定是三電源三內(nèi)阻三。R1R3IsR2R5R4I3I1I應(yīng)用舉例-+IsR1E1+-R3R2R5R4IE3I=?(接三上頁(yè)三)IsR5R4IR1//R2//R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I+RdEd+R4E4R5I--(接三上頁(yè)三)ISR5R4IR1//三R2//三R3I1+I310V+-2A2I討論題哪個(gè)答案對(duì)???+-10V+-4V2歐姆三定律克希三荷夫三定律(一三)克氏三電流三定律(二三)克氏三電壓三定律電路的基本定律§1.2RUI注意：用歐姆三定律三列方三程時(shí)三，一三定要三在圖中三標(biāo)明三正方三向。RUIRUI歐姆三定律廣義三歐姆三定律(支三路中三含有三電動(dòng)三勢(shì)時(shí)三的歐三姆定三律)當(dāng)Uab>E時(shí)，I>0表明三方向三與圖三中假三設(shè)方三向一三致當(dāng)Uab<E時(shí)，I<0表明三方向三與圖三中假三設(shè)方三向相三反E+_baIUabR1.三2.三2三克三希荷三夫氏三定律三（克三氏定三律）用來(lái)三描述三電路三中各三部分三電壓三或各三部分三電流三間的三關(guān)系三,其三中包三括克三氏電三流和三克氏三電壓三兩個(gè)三定律三。名詞三注釋三：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支路三：ab、ad、…三.三..（共三6條三）回路三：ab三da、bc三db、…三..三.（共三7三個(gè)）節(jié)點(diǎn)三：a、b、…三.三..(共三4個(gè)三）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-(一三)三克三氏電三流定三律對(duì)任三何節(jié)三點(diǎn)，三在任三一瞬三間，三流入三節(jié)點(diǎn)三的電三流等三于由三節(jié)點(diǎn)三流出三的電三流。三或者三說(shuō)，三在任三一瞬三間，三一個(gè)三節(jié)點(diǎn)三上電三流的三代數(shù)三和為三0三。I1I2I3I4克氏三電流三定律三的依據(jù)：電三流的三連續(xù)三性I=0即：例或：電流三定律三還可三以擴(kuò)三展到三電路三的任三意封三閉面三。例I1+I2=I3例I=0克氏三電流三定律三的擴(kuò)三展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R(二三)三克三氏電三壓定三律對(duì)電三路中三的任三一回三路，三沿任三意循三行方三向轉(zhuǎn)三一周三，其三電位三升等三于電三位降三?；?/p>