电路的基本概念及基本定律

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1、第1章电路的基本概念及基本定律（时间：4次课，8学时）本章首先阐述了电路的基本知识，包括电路的组成、功能，电路的基本物理量——电压、电流、功率和电路的工作状态。在此基础上，重点介绍了两方面内容：一是基本电路元件及其伏安特性，即电路元件中电压与电流的关系，包括电阻、电感、电容元件的伏安特性和独立源、受控源的伏安特性；二是介绍了电路中电压与电流相互之间应遵循的规律——基尔霍夫定律。此外，在本章中还运用上述基本理论，对电路中的电位进行分析和计算。第1章电路的基本概念及其基本定律1.1电路及其组成1.2电路的基本物理量和参考方向1.3电气设备的额定值及电路的工作状态1.4电路的

2、基本定律1.5电路中电位的计算1.6电源1.1电路及其组成电路是电工技术中的主要研究对象，电路理论是电路基础的主要部分。为了研究电路理论，首先要了解什么是电路，即给电路下一个定义。1.1电路及其组成1.1.1电路及其组成1.1.2电路的功能1.1.1电路及其组成基本概念：电路：有电流通过的路径。图1.1电路的组成电路一般由三部分组成：电源：供给电路电能的设备。它把其他形式的能量转换成电能，如发电机把机械能转换为电能。负载：各种用电设备。它是将电能转换成其他形式能量的装置，如电灯把电能转换为光能和热能。中间环节：连接电源和负载的部分。最简单的中间环节就是导线和开关，起到传

3、输和分配电能或对电信号进行传递和处理的作用。1.1.2电路的功能按工作任务划分，电路功能有两类。能量的转换、传输和分配．如供电电路用发电机将其他形式的能量转换成电能，再通过变压器和输电线送到负载，将电能转换成其他形式的能量．信号的处理．如电话机、电视机、收音机等。将声音或图像信号转换成电信号经各种处理后，送到负载，负载再将电信号转换成声音或图像信号。图1.2电路的功能实际电路由各种作用不同的电路元件或器件所组成且电路元件种类繁多，电磁性质复杂。如图1.1中所示的白炽灯，除了具有消耗电能的性质外，当电流通过时，还具有电感性。为了便于对实际复杂问题进行研究，常常采用一种“理

4、想化”的科学抽象方法，即把实际元件看作是电阻、电感、电容与电源等几种理想的电路元件。理想的电路元件是具有某种确定的电或磁性质的假想元件。常见理想元件的符号如图1.3所示。图1.3理想电路元件的符号图1.4电路图用理想电路元件构成的电路叫电路模型，用特定的符号代表元件连接成的图形叫电路图，如图1.4所示就是图1.1所示照明电路的电路图。1.2电路的基本物理量和参考方向在电路中需要分析研究的物理量很多，主要是电流、电压和电功率这3个，其中电流、电压是电路中的基本物理量。1.2电路的基本物理量和参考方向1.2.1电路的基本物理量和参考方向1.2.2元件的伏安关系1.2.1电路

5、的基本物理量和参考方向1.电流和电流的参考方向电荷的定向移动形成电流。习惯上规定正电荷的运动方向为电流的方向(事实上，金属导体内部的电流是由带负电的自由电子定向运动形成的)，如图1.5所示。图1.5导体中的电子与电流表征电流强弱的物理量叫电流强度，简称电流。电流在数值上等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，一般用符号表示，即如果电流的大小和方向均不随时间变化而变化，这种电流称为恒定电流，简称直流电流。直流电流通常用大写字母I表示，即随时间变化的电流一般用小写字母i表示。完整地表示电路中的电流应该既有电流的大小又要有其方向。在简单电路中，电流的实际方向较易判别，但在复杂电

6、路中，电路中各电流的实际方向往往很难事先确定。此外，有些电路中电流的实际方向是随着时间在改变的，很难标明其实际方向。因此，在分析和计算电路时引入了一个重要的概念——电流的参考方向。电流的参考方向是任意设定的，在电路图中一般用箭头表示。分析计算电路时，首先应设定电路中各个电流的参考方向，并在电路图上标出。若计算结果为正值，则表示电流的实际方向与参考方向一致；若电流为负值，则表示实际方向与参考方向相反。图1.6表示了电流的实际方向与参考方向的联系。图1.6电流的实际方向和参考方向的联系2.电压和电压的参考方向1)电压在图1.7中，极板a带正电，极板b带负电，在a、b间存在电

7、场，其方向是由a指向b。在电场力的作用下，正电荷由a经外电路流向b。电场力对电荷做了功。用物理量来衡量电场力做功大小，引入了电压。其定义为：把单位正电荷从a点移动到b点电场力所做的功定义为a、b两点间的电压，即式中，Uab电压的单位为V(伏[特])。通常直流电压用大写字母U来表示。图1.7电源电压2)电位电场力将单位正电荷从电场内的a点移动至无限远处所做的功，被称为a点的电位。由于无限远处的电场为零，所以电位也为零。因此，电场内两点间的电位差，也就是a、b两点间的电压。即为分析电路方便起见，一般在电路中任选一点为参考点，令参考点电位为零，