电路应用基础 王雪瑜 第1章 电路的基本概念与定律

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1、第1章电路的基本概念与定律本章学习要求●理解什么是电路、电路的功能，理解实际电路、电路模型的基本概念。掌握电路中的基本物理量的概念及其意义。●掌握电流、电压参考方向及电流与电压“关联方向”的意义和应用；掌握电功率的基本概念；会判断元件是吸收还是发出了功率；会计算元件吸收或发出的功率。●了解线性电阻元件、线性电感元件、线性电容元件的定义；掌握它们的伏安关系方程，会计算它们吸收或发出的功率。●掌握理想电源和受控源的定义和性质。●掌握KCL和KVL的物理意义和数学表达式。11.1电路和电路模型1.2电路的基本物理量1.3独立电源1.4受控源1.5基尔霍夫定律1.6电路

2、中的电位分析本章目录21.1电路和电路模型1.1.1电路电流流通的路径称为电路电路一般都是由电源、负载、中间环节等三个部分按照一定方式连接起来的电流路径2.电路的结构:1.电路的定义：3电源是电路中提供电能的或将其他形式的能量转化为电能的装置。常见的电源有干电池、蓄电池、交流发电机等。含有交流电源的电路叫交流电路，含有直流电源的电路叫直流电路4负载是各种用电设备的总称，它将电能或电信号转化为需要的其他形式的能量或信号。例如电灯能将电能转变为光能，电动机能将电能转变为机械能，电视机能将电磁波信号转变为视听信号等。5中间环节连接电源和负载的部分统称，它起传输和分配电

3、能的作用。中间环节包括导线和电器控制元件等。导线是连接电源、负载和其他电器元件的金属连接线，常用的有铜导线、铝导线等。电器控制元件是对电路进行控制的电器元件，如空气开关、熔断器等。6实际应用中电路实现的功能是多种多样的，但总的来说可概括为两个方面：一是进行电能的传输、分配与转换，如电力系统中的输电电路。其中，发电机是电源，家用电器和工业用电器等是负载，而变压器和输电线则是中间环节。7二是信号的传递与处理，如收音机、电视机电路，扩音机电路中，话筒是输出信号的设备，称为信号源，相当于电源，但与上述的发电机、电池等电源不同，信号源输出的电压或电流信号是取决于其所加信息

4、的。扬声器是负载，放大器等则是中间环节。8采用前图电路示意图进行电路的定量分析和计算是不方便的，所以通常采用一些简单的理想元件来代替实际部件。这样一个实际电路就可以由若干个理想元件的组合来模拟，这样的电路称为实际电路的电路模型。电路模型是实际电路的理想化、近似化，是一种科学抽象，这样便于我们充分运行数学方法来对电路进行分析计算，所以说电路模型并不是电路原物。建立电路的数学模型可以大大简化电路的分析过程，同时需要注意的是电路模型反映了电路的主要性能而忽略了其次要性能。1.1.2电路模型9EIU+_将实际电路中各个部件用其模型符号来表示，这样画出的图称为实际电路的电

5、路模型图，也称做电路原理图，图为手电筒电路及其电路模型图。10电路图常用的元件符号11负载电阻1.有载工作状态+-SER0RLIU电源电源电动势电路电流:电源端电压:电路功率:电源外特性:IUE0功率平衡电源内阻1.1.3、电源的有载工作、开路与短路122.电源开路+-SER0IU0I=0U=U0=EP=03.电源短路U=0+-ER0ISU（空载）外电路被短路（RL=0）电源短路容易烧坏电源，因此电源使用中通常接入熔断器P=0（输出功率）PE=I2R0（电源消耗的功率）131.2.1电流1.2电路的基本物理量金属导体中的自由电子是运动的，并且是无序的运动，当存在

6、外电场时，金属导体中的自由电子在电场力作用下定向移动，这就形成了电流。因此电荷的定向移动形成了电流。14产生电流必须具备两个条件：第一，导体内要有作定向移动的自由电荷，这是形成电流的内因；第二，要有使自由电荷作定向移动的电场，这是形成电流的外因。15电流表示一种物理现象，同时电流还是一个表示带电粒子定向运动能力强弱的物理量。实验结果证明：单位时间内通过导体横截面的电荷越多，流过导体的电流越强；反之，电流就越弱。其数值等于单位时间内通过导体截面的电荷量：电流的大小16按照随时间变化的情况，电流可以分为两大类：一类是直流电流，即电流的方向不随时间变化，记作DC，用I

7、表示；另一类是交流电流，其电流方向随时间变化，记作AC，用表示。电流的类型17在国际单位制中，电流的基本单位是安培，简称安，符号为A。常用的电流单位还有千安(kA)、毫安(mA)、微安(uA)等，它们之间的换算关系如下：1千安（kA）＝1000安(A)1000毫安(mA)＝1安(A)1000微安(uA)＝1毫安(mA)电流的单位18电流不但有大小，而且还有方向。规定正电荷定向运动的方向为电流的方向。一段电路中电流的方向是客观存在的，是确定的，但在具体分析电路时，有时很难判断出电流的实际方向。为此引入电流参考方向的概念。电流的方向19在分析电路前，可以任意假设一个

8、电流的参考方向，如图中I