第一章 基本原理

第一章基本原理第1頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月海南風(fēng)光第1章

電路的基本概念與定律第2頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第1章電路的基本概念與定律1.1電路中的物理量1.2電路元件1.3基爾霍夫定律第3頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1

電路中的物理量電池?zé)襞蓦娏麟妷弘妱?dòng)勢(shì)EIRU+_電源負(fù)載電流電路中的物理量實(shí)際電路電路模型第4頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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。電路中的物理量第5頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月物理量的實(shí)際正方向電路中的物理量第6頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月物理量正方向的表示方法電池?zé)襞軺ab_+正負(fù)號(hào)abUab（高電位在前，低電位在后）

雙下標(biāo)箭頭Uabab電壓+-IR電流：從高電位指向低電位。IRUabE+_abU+_電路中的物理量第7頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月物理量正方向的表示方法IRUab+_abU+_電壓的正方向箭頭和正負(fù)號(hào)是等價(jià)的,只用其中之一.IRUababU電路中的物理量第8頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電路分析中的假設(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A

B？電流方向B

A？U1ABRU2IR電路中的物理量第9頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(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；電路中的物理量第10頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)定正方向的情況下歐姆定律的寫(xiě)法I與U的方向一致U=IRaIRUbI與U的方向相反U=–IRaIRUb電路中的物理量第11頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)定正方向的情況下電功率的寫(xiě)法功率的概念：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:IUP=如果UI方向不一致寫(xiě)法如何？電壓電流正方向一致aIRUb電路中的物理量關(guān)聯(lián)參考方向第12頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)定正方向的情況下電功率的寫(xiě)法aIRUb電壓電流正方向相反P=–UI功率有正負(fù)？電路中的物理量非關(guān)聯(lián)參考方向第13頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月吸收功率或消耗功率（起負(fù)載作用）若P

0輸出功率（起電源作用）若P

0電阻消耗功率肯定為正電源的功率可能為正（吸收功率），也可能為負(fù)（輸出功率）功率有正負(fù)電路中的物理量第14頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電源的功率I

Uab+-P=UIP=–UIIUab+-電壓電流方向一致（關(guān)聯(lián)參考方向）電壓電流方向不一致（非關(guān)聯(lián)參考方向）電路中的物理量第15頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月含源網(wǎng)絡(luò)的功率P=–UIIU+-含源網(wǎng)絡(luò)電路中的物理量電路中的物理量IU+-含源網(wǎng)絡(luò)P=UI電壓電流正電方向一致（關(guān)聯(lián)參考方向）電壓電流正電方向不一致（非關(guān)聯(lián)參考方向）第16頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.5.1電源有載工作開(kāi)關(guān)閉合有載開(kāi)關(guān)斷開(kāi)開(kāi)路cd短接短路§1.5電源有載工作、開(kāi)路與短路第17頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．電壓和電流由歐姆定律可列如圖的電流負(fù)載電阻兩端電壓電源的外特性曲線當(dāng)R0<<R時(shí)由上兩式得第18頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.功率與功率平衡功率

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:功率平衡：由U＝E－R0I得UI＝EI－R0I2P＝PE－

P電源輸出的功率電源內(nèi)阻上損耗功率電源產(chǎn)生的功率W為瓦[特]KW為千瓦第19頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(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。電路中的物理量第20頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月伏-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）1.2電路元件電路元件第21頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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)磁通電路元件第22頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電感中電流、電壓的關(guān)系當(dāng)(直流)時(shí),所以,在直流電路中電感相當(dāng)于短路.uei++––電路元件第23頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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+_電路元件第24頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電容上電流、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（開(kāi)路）uiC電路元件第25頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月無(wú)源元件小結(jié)理想元件的特性（u與i

的關(guān)系）LCR電路元件第26頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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電路元件第27頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.電壓源(二)有源元件有源元件中的兩種電源：電壓源和電流源。理想電壓源（恒壓源）IUS+_abUab伏安特性IUabUS特點(diǎn)：(1）無(wú)論負(fù)載電阻如何變化，輸出電壓不變（2）電源中的電流由外電路決定，輸出功率可以無(wú)窮大電路元件第28頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月恒壓源中的電流由外電路決定設(shè):

U=10VIU+_abUab2

R1當(dāng)R1

、R2

同時(shí)接入時(shí)：I=10AR22

例當(dāng)R1接入時(shí)：I=5A則：電路元件第29頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RS越大斜率越大電壓源伏安特性IUUSUIRS+-USRLU=US–IRS當(dāng)RS=0時(shí)，電壓源模型就變成恒壓源模型由理想電壓源串聯(lián)一個(gè)電阻組成RS稱(chēng)為電源的內(nèi)阻或輸出電阻電路元件第30頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月理想電流源（恒流源)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。

2.電流源電路元件第31頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsR設(shè):IS=1A

R=10

時(shí)，U=10

V

R=1

時(shí)，U=1

V則:例電路元件第32頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ISRSabUabIIsUabI外特性

電流源模型RSRS越大特性越陡I=IS–Uab/RS由理想電流源并聯(lián)一個(gè)電阻組成當(dāng)內(nèi)阻RS=

時(shí)，電流源模型就變成恒流源模型電路元件第33頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)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U+_abIUabUab=U

（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

可變端電壓Uab

可變電路元件第34頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月等效互換公式IRS+-USbaUab()'RI''RI'RI'I'USSsSsab-=-=Uab=US–IRS

Uab'ISabI'RS'電路元件若I=Uab=則I'Uab'即指電流源與電壓源二者對(duì)外的伏安特性曲線一樣Us–IRS

=ISRS′–I′RS′第35頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電路元件Uab=U–IRSUab′I′UabIUUab′=ISRS′–I′RS′a??a

′??bb′US=ISRS′RS=RS′對(duì)a（a

′

）點(diǎn)：I=I′=0，Uab=US=ISRS′

=Uab′對(duì)b（b

′

）點(diǎn)：Uab=US

–IbRS

=0Ib=US/RS

Uab′=ISRS′–Ib′RS′=ISRS′–Ib

RS′

=ISRS′–(US/RS)RS′=US–(US/RS)RS′

=(1–RS′/RS)US=0

(0,Ib)(0,Ib′)

)第36頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：電壓源與電流源的等效互換舉例I2

+-10VbaUab5AabI'U=ISRS′RS=RS′IS=U/RS電路元件2

第37頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月等效變換的注意事項(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，如開(kāi)路或短路在內(nèi)阻上的電流或電壓是不同的(1)IsaRS'bUab'I'RLaUS+-bIUabRSRLIS=US/RSRS′=RS電路元件第38頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注意轉(zhuǎn)換前后US

與Is

的方向(2)aUS+-bIRSUS+-bIRSaIsaRS'bI'aIsRS'bI'電路元件第39頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)恒壓源和恒流源不能等效互換abI'Uab'IsaUS+-bI電路元件第40頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(4)進(jìn)行電路計(jì)算時(shí)，恒壓源串電阻和恒電流源并電阻兩者之間均可等效變換。RS和RS'不一定是電源內(nèi)阻。電路元件第41頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月111RUI=333RUI=R1R3IsR2R5R4I3I1I應(yīng)用舉例-+IsR1U1+-R3R2R5R4I=？U3電路元件第42頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(接上頁(yè))IsR5R4IR1//R2//R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I電路元件第43頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月454RRRUUIdd++-=+RdUd+R4U4R5I--(接上頁(yè))ISR5R4IR1//R2//R3I1+I3()()4432132131////////RIERRRRRRRIIUSdd==+=電路元件第44頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月-+IsR1U1+-R3R2R5R4I=？U3代入數(shù)值計(jì)算已知：U1=12V，U3=16V，R1=2

，R2=4

R3=4

，R4=4

，R5=5

，IS=3A電路元件解得：I=–0.2A(負(fù)號(hào)表示實(shí)際方向與假設(shè)方向相反)第45頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月-+IsR1U1+-R3R2R5R4I=？U3I4I4=IS+I=3+(-0.2)=2.8AUR4=I4R4=2.8×4=11.2VR4=4

IS=3AI=–0.2A恒流源IS的功率如何計(jì)算？?PIS=-33.6W電路元件PIS=-UR4

×I4U4＋-負(fù)號(hào)表示恒流源IS輸出功率計(jì)算功率例第46頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月10V+-2A2

I討論題哪個(gè)答案對(duì)???

電路元件第47頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1.3基爾霍夫定律（克希荷夫定律，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,其中包括克氏電流定律和克氏電壓定律兩個(gè)定律。名詞注釋?zhuān)汗?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基爾霍夫定律第48頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例支路：共3條回路：共3個(gè)節(jié)點(diǎn)：a、b(共2個(gè)）aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1基爾霍夫定律第49頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-例支路：共？條回路：共？個(gè)節(jié)點(diǎn)：共？個(gè)6條4個(gè)基爾霍夫定律7個(gè)第50頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(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)的電流之和等于由節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。或者說(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：或：流入為正流出為負(fù)基爾霍夫定律例第51頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。I1+I2=I3I=0克氏電流定律的擴(kuò)展I=?I1I2I3U2U3U1+_RR1R+_+_R廣義節(jié)點(diǎn)基爾霍夫定律例例第52頁(yè)，課件共57頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(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，其電位降等于電位升。或，電壓的代數(shù)和為0。即：電位降為正電位升為負(fù)基爾霍夫定律克氏電壓定律的依據(jù)：電位不能突變第53頁(yè)，