CH01电路的基本概念与基本定律

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1、电路的作用电路的组成（1）能量的传输和转换（1）电源（2）信号的传递和处理（2）负载（3）测量电量（3）中间环节（4）存储信息输电线发电机电源中间环节负载放负载信号源大器中间环节激励与响应—电源或电信号的电压或电流。—由激励在电路各部分产生的电压或电流。电路分析与电路综合电路分析电路综合便于对实际电路进行分析和用数学描述，将实际元件理想化（或称模型化）。在一定条件下突出元件主要的电磁性质，忽略其次要因素，把它近似地看作理想电路元件。导线电灯开关池泡•电阻元件•电容元件•电感元件•电流源•电压源+-为什么要规定电压和电流的参考方向？规定参考

2、方向的必要性和任意性参考方向是在分析计算时人为规定的方向。概念:电荷有规则的定向运动。Iabb方向:正电荷移动的方向。aS大小:单位时间通过导体横截面的电荷量。i=dq/dt单位:安培(A)毫安(mA)I=q/t(DC)微安(A)•习惯上规定正电荷的运动方向(或负电荷运动的相反方向)为电流的正方向。电流的正方向是客观存在！•在分析问题前，有时无法预知电流的实际方向；而交流电路的电流方向又时刻发生变化，也无法指定其电流方向。•在分析电路时，一般先选定某一方向作为电流的正方向——称为参考方向。•当所选电流正方向与实际电流正方向一致时，所得电

3、流的数值为正，反之为负。i参考方向实际方向i>0i<0•概念：电荷在导体中作定向运动时，一定要受到力的作用。如果这个力源是电场，则电荷运动就要消耗电场能量，或者说电场力对电荷作了功。为衡量电场力对电荷作功的能力，引入一新的物理量——电压。•大小：a、b两点间电压Uab在数值上等于电场力把单位正电荷从a点移到b点所作的功。也就是单位正电荷在移动过程中所失去的电能。•单位：伏特(V)千伏(kV)毫伏(mV)Uabab+－如果指定的通过元件的电流的参考方向是从标有电压“+”极性一端指向电压“-”极性一端，则称电流和电压参考方向一致，即关联。aI

4、aI如图电压和+-电流为关联UU参考方向-+bbI•正电荷从高电位a向低电位b移动，a端的正电荷逐渐减少会使其电位逐a+渐降低。•为维持导体中的电流能够连续不EabUab_断地流过，且应使得导体a、b两端b的电压不致丧失，就要将b端的正电荷移至a端。但电场力的作用方向恰好与此相反，因此就必须要有另一电源力种力去克服电场而使b端的正电荷移至a端。电源中必具有这种力——电源力。e.g.1.1•如图所示电动势为E=3VI=0.28AI=-0.28A方向由负极“-”指向正极“电压+”为U=2.8V由指向E=3V+U=2.8V电流为I=0.28

5、A由流向其参考方向为关联方向。U=-2.8VR0U与I的参考方向选择亦为关联方向的定义方式。物理量单位实际方向A、kA、电流I正电荷移动的方向mA、μAV、kV、电动势EmV、μVV、kV、电压UmV、μV解决方法(1)在解题前任选某一个方向为参考方向（或称正方向）；(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关系的代数表达式；(3)根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反。Page10[练习与思考]URI或者表示为：UIRI1URIGU电导GR电导的单位：西

6、门子（S)•根据电路上所选电压和电流I方向的不同，欧姆定律的表UR达式有着不同的符号：•当电流和电压的参考方向为关联方向时，欧姆定律如(1)式:UIR(1)•当电流和电压的参考方向UIR(2)为非关联方向时，欧姆定律如(2)式:e.g.1.2（P11例1.4.1）•应用欧姆定律对如下各图列出表达式，并求出电阻值。2A-2AI2A-2AIIIURURURUR6V6V-6V-6V(a)(b)(c)(d)欧姆定律的符号e.g.1.2•对于(a)图•对于(b)图U6U6R3R3I2I22A-2AIIURUR6V6V(a

7、)(b)e.g.1.2•对于(c)图•对于(d)图U6U6R3R3I2I22A-2AIIURUR-6V-6V(c)(d)电阻的伏安特性lRISIUU线性电阻伏安特性非线性电阻伏安特性e.g.1.3（P12例1.4.2）•计算图中电阻R的解：a点电位比b点电位低12V值，已知Uab=-12Vn点电位比b点电位低7Vm点电位比b点电位高3Va于是：E1=5Vn点电位比m点电位低n7+3=10VI=-2AURnm即Unm=-10VmU10E2=3VRnm5I2b•P13【练习与思考】1.4.2•本节讨论

8、直流电路的有载工作状态、开路状态和短路状态，所讨论的内容有电流、电压及功率等方面的特性。本节讨论问题的理论依据是欧姆定律如图电路：aE为电源的电动势EU为电源的端电压URR0为电源的内阻R0R