第1章 电路的基本知识

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1、第1章电路的基本知识1.1电路的基本概念1.2电路的主要物理量1.3电阻元件1.4电感元件和电容元件1.5电压源和电流源1.6基尔霍夫定律1.1电路的基本概念1.1.1电路和电路的组成电路是为实现和完成人们的某种需求，由电源、导线、开关、负载等电气设备或元器件组成的，能使电流流通的整体。简单地说，电流流通的路径称为电路。电路的基本作用是实现电能的产生、传输和转换。电路可分为简单电路和复杂电路。一个完整电路一般由电源、负载和中间环节三部分组成。(1)电源是产生并提供电能的设备，其作用是将化学能、光能、机械能等非电能量转换为电能。(2)负载是使用电

2、能的设备，其作用是将电源提供的电能转换为其他形式的能量。(3)中间环节的作用是将电源和负载联接起来形成闭合电路，并对整个电路实行控制、保护及测量。主要包括联接导线，控制电器，保护电器，测量仪表等。下一页返回1.1电路的基本概念一个最简单的电路一手电筒电路如图1-1(a)所示。其中，干电池为电源，其作用是把化学能转换为电能;小灯泡为负载，其作用是把电能转换为光和热能;开关和导线构成中间环节。1.1.2电路模型由于电路的复杂性和多样性，如果在分析电路时都用实际电路去分析，必然会事倍功半。为了使电路的分析与计算大大简化，常把实际元件在一定条件下，进行

3、近似化、理想化处理，得到理想元件，并用规定的符号去表示。由理想元件组成的电路称为实际电路的电路模型。图1-1（b）即为图1-1(a)的电路模型，简称电路图。上一页下一页返回1.1电路的基本概念1.1.3电路的工作状态一个电路可以呈现出三种状态。(1)通路:开关接通，形成闭合回路，电路中有电流。(2)开路或断路:开关断开或电路中某处断线，电路中无电流。(3)短路:电路中不应该联接的地方被联接起来了，此时电路中电流往往很大，很容易损坏器件，在实际中应严禁短路现象发生。上一页返回1.2电路的主要物理量1.2.1电流电荷(电子或离子)在电场力或外力作用

4、下，做有规律的运动形成电流。电流的大小用电流强度来表征。电流强度简称电流，其定义为通过导体横截面的电荷量随时间的变化率，即在国际单位制中，当电量(q)的单位为库仑(C)，时间t的单位为秒(s)时，电流的单位为安培，简称安(A)。实际中，千安(kA)、毫安(mA)和微安(μA)也是电流常用的单位。大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，简称直流，用大写字母I表示，大小和方向都随时间变化的电流称为交变电流，简称交流，用小写字母i表示。习惯上，我们把正电荷运动的方向规定为电流的方向。下一页返回（1-1）1.2电路的主要物理量1.2.2电压电压是描

5、述电场属性(或做功本领)的物理量。在电路中，电场力把单位正电荷由A点移到B点所做的功，定义为A,B两点之间的电压，即在国际单位制中，当功ω的单位为焦耳(J)，电量(q)的单位为库仑(C)时，电压的单位为伏特，简称伏(V)。实际中，千伏(kV)、毫伏(mV)和微伏(μV)也是电压常用的单位。大小和方向都不随时间变化的电压称为直流电压，用大写字母U表示;大小和方向要随时间变化的电压称为交流电压，用小写字母u表示。上一页下一页返回（1-2）1.2电路的主要物理量我们规定电压降低的方向为电压的实际方向。其表示方法有三种，如图1-3所示，且都表示电压的参

6、考方向由A指向B。对于任意一个元件的电流或电压参考方向可以独立设定。如果电流和电压的参考方向相同，则称为关联参考方向，如图1-4(a)所示;如果电流和电压的参考方向不相同，则称为非关联参考方向，如图1-4(b)所示。在电路的分析中，电压也常用两点之间的电位差来表示，即UAB=vA-vB上一页下一页返回（1-3）1.2电路的主要物理量电路中任意一点与参考点之间的电压，叫做该点的电位，也就是该点对参考点所具有的电位能。电位用字母v表示。参考点是在电路中选定的零电位点，用符号“⊥”表示。电位的单位与电压相同，即伏特(V)、千伏(kV)、毫伏(mV)、

7、微伏(μV)等。1.2.3电功率和电能电能对时间的变化率叫做电功率，简称功率，也就是电场力在单位时间内所做的功，用P或p表示。当电压和电流的参考方向为关联参考方向时，如图1-6所示，元件的功率为上一页下一页返回（1-4）1.2电路的主要物理量直流电路中，有P=UI当电压和电流的参考方向为非关联参考方向时，如图1-7所示，元件的功率为P=-ui直流电路中，有P=-UI在国际单位制中，当电压u的单位为伏特(V)，电流i的单位为安培(A)时，功率的单位为瓦特，简称瓦(W)。实际中千瓦((kW)也是功率常用的单位。根据式(1-4)，从t0到t时间内，电

8、路吸收(消耗)的电能为直流电路中，有W=P（t-t0）上一页返回（1-5）（1-6）（1-7）（1-8）（1-9）1.3电阻元件电阻元件一般反映实际电