电路的基本概念和基本定律1

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1、第一篇电路分析第1章电路的基本概念和基本定律1.1电路和电路模型1.2电路的基本物理量1.3常用元件介绍1.4电源1.5基尔霍夫定律本章内容提要重点：（1）电路模型的概念及科学建模；（2）电压、电流的参考方向；（3）电位的概念；（3）基尔霍夫定律及其应用；难点：（1）关联参考方向的判断；（2）电路模型的建立；（3）支路电流分析法的灵活应用。一电路的作用1）、实现电能的传输和转换；2）、实现电信号的传输、处理和存储。例如电视接收天线将接收到的含有声音和图像信息的高频电视信号，通过高频传输线送到电视机中，这些信号经过选择、变频、放大和检波等处理，恢复出原来

2、的声音和图像信号，在扬声器发出声音并在显像管屏幕上呈现图像例如电力网络将电能从发电厂输送到各个工厂、广大农村和千家万户，供各种电气设备使用二、电路的定义1.1.1电路所有的实际电路是由电气设备和元器件按照一定的方式连接起来，为电流的流通提供路径的总体，也称网络。1.1电路和电路模型三、电路的组成电源：负载：中间环节：电能或电信号的发生器称为电源用电设备称为负载电源又称为激励源简称激励由激励而在电路中产生的电压和电流称为响应用以连接电源和负载的部分称为中间环节。如开关，导线等为了便于对实际电路进行分析，通常是将实际电路器件理想化（或称模型化），即在一定条

3、件下，突出其主要的电磁性质，忽略其次要因素，将其近似地看做理想电路元件，并用规定的图形符号表示。电阻、电感、电容又称无源元件。常见电路元件和符号如表1.1所列。导线电池开关灯泡图1.1手电筒电路RRiUSs1.1.2电路模型今后如未加特殊说明，所说的电路均指电路模型。其中：i表示电流强度，单位是安[培]，用A表示，在计量微小电流时，通常用毫安（mA）或微安（μA）作电位；1.2.1电流电荷的定向运动形成电流。电流的实际方向习惯上指正电荷运动的方向。电流的大小用电流强度来衡量，电流强度指单位时间内通过导体横截面积的电荷量，电流强度简称电流，其数学表达式为

4、按照电流的大小和方向是否随时间变化，分为恒定电流（简称直流DC）和时变电流，分别用符号I和i表示。。dq为微小电荷量，单位是库[仑]，用C表示；dt为微小的时间间隔，单位是秒，用s表示。我们平时所说的交流（AC）是时变电流的特例，它满足两个特点，一是周期性变化，二是一个周期内电流的平均值等于零。在电路理论中，电路的基本物理量有4个：电流、电压、电荷和磁通，其中最常用的是电流和电压。电路的基本复合物理量为电功率和电能。电路分析的基本任务是计算电路中的电流、电压和功率。1.2电路的基本物理量(1.1)规定对其他物理量一般也用大写字母代表恒定量，用小写字母代

5、表变动的量参考方向的选择具有任意性（任意假设的方向）。在电路中通常用实线箭头或双字母下标表示，实线箭头可以画在线外，也可以画在线上。为了区别，电流的实际方向通常用虚线箭头表示，如图1.4所示。规定：若电流的实际方向与所选的参考方向一致（关联方向），则电流为正值，即i＞0；若电流的实际方向与所选的参考方向相反（非关联方向），则电流为负值，即i＜0。如图1.4所示。这样以来，电流就成为一个具有正负的代数量。在分析电路时往往不能事先确定电流的实际方向，而且时变电流的实际方向又随时间不断变化。因此在电路中很难标明电流的实际方向。为此，我们引入电流的“参考方向”

6、这一概念。1、定义：在数值上，电路中任意a、b两点之间的电压等于电场力把单位正电荷由a点移到b点所作的功。(1.3)定义：电路中任选一点作为参考点，则其他各点与参考点的电压叫做该点的电位，用符号V表示。2、表示：直流电压用大写字母U表示，交流电压用小写字母u表示，单位为伏[特]，用V表示。为了便于计量，还可以用毫伏（mV）、微伏（μV）和千伏（kV）等作为单位。1.2.2电压3、表达式式中dW是电场力所作的功，单位是焦耳（J）。4、电位例如，电路中a、b两点的电位分别表示为Va和Vb，并且a、b两点间的电压与该两点电位有以下关系：Uab=Va-Vb（1

7、.4）注意：两点间电压就是该两点的电位之差。电位与电压既有联系又有区别。其主要区别在于：电路中任意两点间的电压，其数值是绝对的，与该两点间的路径无关；而电路中某一点的电位是相对的，其值取决于参考点的选择。今后如未说明，通常选接地点作参考点，并且参考点的电位为零。电压的参考方向（也称参考极性）的选择同样具有任意性，在电路中可以用“+”、“-”号表示，也可用双字母下标或实线箭头表示。如图1.5所示。电压正负值的规定与电流一样。注意：在求电压、电流时，必须事先规定好参考方向，否则求出的值无意义。5、方向通常，对于一个元件或在一段电路中，电流参考方向和电压参考

8、方向都是可以任意选定的，彼此独立无关。但为了分析方便，习惯上将某一元件或某段电路的电压和电流的