电路的基本概念和定律.ppt

1、精品课程精品课程第一章第一章 电路的基本概念和定律电路的基本概念和定律 本章从建立电路模型、认识电路变量本章从建立电路模型、认识电路变量等最基本的问题出发，重点讨论理想电源、等最基本的问题出发，重点讨论理想电源、欧姆定律、基尔霍夫定律、电路等效等重欧姆定律、基尔霍夫定律、电路等效等重要概念。要概念。精品课程精品课程1.1 电路模型电路模型1.2 电路变量电路变量1.3 欧姆定律欧姆定律1.4 理想电源理想电源1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.6 电路等效电路等效1.7 实际电源的模型及其互换等效实际电源的模型及其互换等效1.8 电阻电阻、电路互换等效电路互换等效1.9 受控源受控源 1.10

2、 小结小结本章主要内容本章主要内容精品课程精品课程要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1 1理想元件与电路模型概念，线性与非线性的概念。理想元件与电路模型概念，线性与非线性的概念。理想元件与电路模型概念，线性与非线性的概念。理想元件与电路模型概念，线性与非线性的概念。2 2电压、电流及其参考方向的概念。电压、电流及其参考方向的概念。电压、电流及其参考方向的概念。电压、电流及其参考方向的概念。3 3欧姆定律、欧姆定律、基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（

3、KCL）和基尔霍夫和基尔霍夫和基尔霍夫和基尔霍夫电压定律（电压定律（电压定律（电压定律（KVL）。4 4分压、分流、功率的计算。分压、分流、功率的计算。5.5.等效的概念等效的概念 电源的等效变换、电阻的电源的等效变换、电阻的Y 变换变换。本章重点本章重点精品课程精品课程图 1.1-1手电筒电路 1.1 1.1 电路模型电路模型1.1.1 实际电路组成与功能实际电路组成与功能精品课程精品课程 实际电路不可缺少实际电路不可缺少实际电路不可缺少实际电路不可缺少 的的的的3 3个组成部分个组成部分个组成部分个组成部分 是提供电能的能源，是提供电能的能源，简称简称电源电源 是用电装置，统称其为是用电装

4、置，统称其为负载负载 是连接电源与负载传输电能的是连接电源与负载传输电能的金属导线，简称金属导线，简称导线导线实际电路是由电阻器、电容器、线圈、变压器、实际电路是由电阻器、电容器、线圈、变压器、二极管、晶体管、运算放大器、传输线、电池、发电二极管、晶体管、运算放大器、传输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和设备连接而成的电路。机和信号发生器等电气器件和设备连接而成的电路。一、实际电路组成一、实际电路组成精品课程精品课程放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒2、实现、实现信号的信号的传递和处理传递和处理降压降压变压器变压器发发电电机机升压升压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线1

5、电能的传输、电能的传输、分配与、分配与转换转换电力系统中的输电电路电力系统中的输电电路扩音器扩音器二、电路的功能二、电路的功能精品课程精品课程电源电源:提供提供电能的装置电能的装置负载负载:取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线精品课程精品课程1、实际元件：、实际元件：组成实际电路的元件。组成实际电路的元件。2、理想元件：、理想元件：将实际元件理想化，即在一定条件下突出其将实际元件理想化，即在一定条件下突出其主要的电磁性质，忽略其次要因素

6、主要的电磁性质，忽略其次要因素。理想理想元件元件电阻电阻 R电感电感 L电容电容 C电压源电压源电流源电流源3、电路模型：、电路模型：由一些理想电路元件所组成的电路。由一些理想电路元件所组成的电路。1.1.2、电路模型、电路模型精品课程精品课程 实际电路由各种作用不同的电路元件或器件所实际电路由各种作用不同的电路元件或器件所实际电路由各种作用不同的电路元件或器件所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。为了组成且电路元件种类繁多，电磁性质复杂。为了组成且电路元件种类繁多，电磁性质复杂。为了组成且电路元件种类繁多，电磁性质复杂。为了便于对实际复杂问题进行研

7、究，常常采用一种便于对实际复杂问题进行研究，常常采用一种便于对实际复杂问题进行研究，常常采用一种便于对实际复杂问题进行研究，常常采用一种“理想化理想化理想化理想化”的科学抽象方法，即的科学抽象方法，即的科学抽象方法，即的科学抽象方法，即把实际元件用足以把实际元件用足以把实际元件用足以把实际元件用足以反映其电磁性能的一些理想电路元件或其组合来反映其电磁性能的一些理想电路元件或其组合来反映其电磁性能的一些理想电路元件或其组合来反映其电磁性能的一些理想电路元件或其组合来表示表示表示表示,构成实际部件的电路模型构成实际部件的电路模型构成实际部件的电路模型构成实际部件的电路模型。理想的电路元件理想的电路

8、元件理想的电路元件理想的电路元件是具有某种确定的电磁性质的是具有某种确定的电磁性质的是具有某种确定的电磁性质的是具有某种确定的电磁性质的假想元件假想元件假想元件假想元件。常见理。常见理。常见理。常见理想元件的符号如图想元件的符号如图想元件的符号如图想元件的符号如图1.1-21.1-2所示。所示。所示。所示。图图图图1.1-2 1.1-2 理想电路元件的符号理想电路元件的符号理想电路元件的符号理想电路元件的符号精品课程精品课程 (1)理理想想电电路路元元件件是是具具有有某某种种确确定定的的电电磁磁性能性能的理想元件：的理想元件：理理想想电电阻阻元元件件只只消消耗耗电电能能(既既不不贮贮藏藏电电能

9、能，也也不贮藏磁能不贮藏磁能)；理理想想电电容容元元件件只只贮贮藏藏电电能能(既既不不消消耗耗电电能能，也也不贮藏磁能不贮藏磁能)；理理想想电电感感元元件件只只贮贮藏藏磁磁能能(既既不不消消耗耗电电能能，也也不不贮贮藏藏电电能能)。理理想想电电路路元元件件是是一一种种理理想想的的模模型，实际中并不存在。型，实际中并不存在。精品课程精品课程(2)不同的实际电路部件不同的实际电路部件，只要具有相同的主要电磁性能，只要具有相同的主要电磁性能，在一定条件下可用同一个模型表示在一定条件下可用同一个模型表示，如上述的灯泡、电，如上述的灯泡、电炉、电阻器这些不同的实际电路部件在低频电路里都可炉、电阻器这些不

10、同的实际电路部件在低频电路里都可用电阻用电阻R表示。表示。(3)同一个实际电路部件在不同的应用条件下，同一个实际电路部件在不同的应用条件下，它的模型它的模型也可以有不同的形式也可以有不同的形式。图图1.1-3 实际电感元件在不同应用条件下之模型实际电感元件在不同应用条件下之模型精品课程精品课程导线导线电电池池开关开关灯泡灯泡例例RRiUSs电路的电路的电路模型图电路模型图:将实际电路中将实际电路中各个部件各个部件用其用其模型符号表示模型符号表示,这样画出的图称作为实际电路的这样画出的图称作为实际电路的电路模型图。电路模型图。精品课程精品课程 实实际际电电路路部部件件的的运运用用一一般般都都和和

11、电电能能的的消消耗耗现现象象及及电电、磁磁能能的的贮贮存存现现象象有有关关，它它们们交交织织在在一一起起并并发发生生在在整整个个部部件件中中。这这里里所所谓谓的的“理理想想化化”指指的的是是：假假定定这这些些现现象象可可以以分分别别研研究究，并并且且这这些些电电磁磁过过程程都都分分别别集集中中在在各各元元件件内内部部进进行行；这这样样的的元元件件(电电阻阻、电电容容、电电感感)称称为为集集总总参参数数元元件件，简简称称为为集集总总元元件件。由由集集总元件构成的电路称为总元件构成的电路称为集总参数电路集总参数电路。集总参数元件与集总参数电路集总参数元件与集总参数电路精品课程精品课程 用用集集总总

12、参参数数电电路路模模型型来来近近似似地地描描述述实实际际电电路路是是有有条条件件的的，它它要要求求实实际际电电路路的的尺尺寸寸l(长长度度)要要远远小小于于电电路路工工作作时时电电磁磁波波的的波波长长,即即 精品课程精品课程n n一般电路如果不是一般电路如果不是集中参数电路集中参数电路,都可以归纳为都可以归纳为分分布参数电路布参数电路.n n集中集中参数模型中模型的参数模型中模型的各变量与空间位置无关各变量与空间位置无关，分布分布参数模型中参数模型中至少有一个变量与空间位置至少有一个变量与空间位置有关，有关，参数的分布性指电路中同一瞬间相邻两点的电位参数的分布性指电路中同一瞬间相邻两点的电位和

13、电流都不相同。这说明分布参数电路中的电压和电流都不相同。这说明分布参数电路中的电压和电流除了是时间的函数外，还是空间坐标的函和电流除了是时间的函数外，还是空间坐标的函数。数。n n远距离的远距离的高压电力传输线高压电力传输线即是典型的即是典型的分布参数分布参数电电路路 ，因，因5050赫芝的电流赫芝的电流 、电压其波长虽为、电压其波长虽为 6000 6000 千米，但线路长度达几百甚至几千千米，已可与千米，但线路长度达几百甚至几千千米，已可与波长相比。通信系统中波长相比。通信系统中发射天线发射天线等的实际尺寸虽等的实际尺寸虽不太长，但发射不太长，但发射信号频率高、波长短信号频率高、波长短 ，也

14、应作，也应作分分布参数布参数电路处理。电路处理。精品课程精品课程例例 已知电磁波的传播速度已知电磁波的传播速度 v=3105 km/s(1)若电路的工作频率为若电路的工作频率为 f=50 Hz，周期周期 T=1/f=1/50=0.02 s 波长波长 =3105 0.02=6000 km一般电路尺寸远小于一般电路尺寸远小于 ，视为，视为集总参数电路集总参数电路。(2)若电路的工作频率为若电路的工作频率为 f=50 MHz，则则 周期周期 T=1/f =0.02 106 s=0.02 ns 波长波长 =3105 0.02 106=6 m此此时时一一般般电电路路尺尺寸寸均均与与 可可比比，所所以以电

15、电路路视为视为分布参数电路分布参数电路。精品课程精品课程 在电路中需要分析研究的物理量在电路中需要分析研究的物理量主要是主要是电流、电压和电功率电流、电压和电功率这这3个，其中个，其中电流、电电流、电压是电路中的基本物理量压是电路中的基本物理量。1.2 1.2 电路变量电路变量精品课程精品课程图图 1.2-1 电流形成示意图电流形成示意图 电荷有规则的电荷有规则的定向运动，定向运动，形成传导形成传导电流电流。1.2.1 电流电流精品课程精品课程 电电流流，虽虽然然人人们们看看不不见见摸摸不不着着它它，但但可可通通过过电电流流的的各各种种效效应应(譬譬如如磁磁效效应应、热热效效应应)来来感感觉觉

16、它它的的客客观观存存在在。-电电流流是是客客观观存存在在的的物物理理现现象。象。电电流流强强度度-单单位位时时间间内内通通过过导导体体横横截截面面的的电电荷量。荷量。电流强度用电流强度用i(t)表示表示，即即 电流大小的量度电流大小的量度电流强度电流强度精品课程精品课程图图 1.2-2 电流强度定义说明图电流强度定义说明图 精品课程精品课程 若若dq(t)/dt为为常常数数，即即是是直直流流电电流流，常常用用大大写写字母字母I表示表示。电电流流强强度度的的单单位位是是安安培培(A)，简简称称“安安”。常常用用千千安安(kA)、毫毫安安(mA)、微微安安(A)作作电电流流强强度度单单位。它们之间

17、的换算位。它们之间的换算关系是关系是 精品课程精品课程 如果如果电流的大小和方向均不随时间变化而变电流的大小和方向均不随时间变化而变化化，这种电流称为，这种电流称为恒定电流，简称恒定电流，简称直流电流直流电流。直流。直流电流通电流通常用大写字母常用大写字母I I表示，表示，随时间随时间变化的电流变化的电流一般一般用小写字母用小写字母i i 表示表示,通常通常称为时变电流，若时变电流的称为时变电流，若时变电流的大小和方向随时间作大小和方向随时间作周期性变化周期性变化且且平均值为零平均值为零称为称为交流电流交流电流。完整地表示电路中的电流应该既有电流的大小完整地表示电路中的电流应该既有电流的大小又

18、要有其方向。在分析和计算电路时引入了一个重又要有其方向。在分析和计算电路时引入了一个重要的概念要的概念电流的参考方向电流的参考方向。精品课程精品课程 电电流流不不但但有有大大小小，而而且且有有方方向向。规规定定正正电电荷荷运运动动的方向为电流的的方向为电流的实际方向实际方向。电电流流参参考考方方向向：任任意意选选定定的的一一个个方方向向作作为为电电流流的的参参考考方方向向，用用箭箭头头标标在在电电路路图图上上。今今后后若若无无特特殊殊说说明明，就认为就认为电路图上所标箭头是电流的参考方向电路图上所标箭头是电流的参考方向。用箭头表示用箭头表示I 用双下标表示用双下标表示IABAB电流参考方向的两

19、种表示：电流参考方向的两种表示：精品课程精品课程 电电电电流流流流的的的的参参参参考考考考方方方方向向向向是是是是任任任任意意意意设设设设定定定定的的的的，在在在在电电电电路路路路图图图图中中中中一一一一般般般般用用用用箭箭箭箭头头头头表表表表示示示示。分分分分析析析析计计计计算算算算电电电电路路路路时时时时，首首首首先先先先应应应应设设设设定定定定电电电电路路路路中中中中各各各各个个个个电电电电流流流流的的的的参参参参考考考考方方方方向向向向，并并并并在在在在电电电电路路路路图图图图上上上上标标标标出出出出。若若若若计计计计算算算算结结结结果果果果为为为为正正正正值值值值，则则则则表表表表示

20、示示示电电电电流流流流的的的的实实实实际际际际方方方方向向向向与与与与参参参参考考考考方方方方向向向向一一一一致致致致；若若若若电电电电流流流流为为为为负负负负值值值值，则则则则表表表表示示示示实实实实际际际际方方方方向向向向与与与与参参参参考考考考方方方方向向向向相相相相反反反反。下下下下图图图图表表表表示了电流的实际方向与参考方向的联系。示了电流的实际方向与参考方向的联系。示了电流的实际方向与参考方向的联系。示了电流的实际方向与参考方向的联系。电流的实际方向和参考方向的联系电流的实际方向和参考方向的联系电流的实际方向和参考方向的联系电流的实际方向和参考方向的联系精品课程精品课程图 1.2-

21、3 桥形电路 为什么要引入参考方向为什么要引入参考方向？(a)复杂电路的某些支路复杂电路的某些支路(b)事先无法确定实际方向。事先无法确定实际方向。ii0tT/2T(b)电流是交变的电流是交变的当当电流实际方向与参考方向相同电流实际方向与参考方向相同当当电流实际方向与参考方向相反电流实际方向与参考方向相反精品课程精品课程电流电流(current)小结小结2.电流的大小用电流的大小用电流强度电流强度表示。表示。1.电流电流：带电质点的定向运动形成电流。：带电质点的定向运动形成电流。单位名称：单位名称：安安（培）（培）符号：符号：A（Ampere）mA A精品课程精品课程3.电流的参考方向电流的参

22、考方向例例I1=1A10V10 I1I1=-1A10V10 I1参考方向参考方向：任意选定的一个方向作为电流的参考方向：任意选定的一个方向作为电流的参考方向。i 参考方向参考方向i0 表示电流的参考方向与实际方向相同表示电流的参考方向与实际方向相同i0 表示电流的参考方向与实际方向相反表示电流的参考方向与实际方向相反精品课程精品课程(1)“实际方向实际方向”是物理中规定的，而是物理中规定的，而“参考方向参考方向”则则 是人们在进行电路分析计算时，任意假设的。是人们在进行电路分析计算时，任意假设的。(2)在以后的解题过程中，在以后的解题过程中，注意一定要先假定注意一定要先假定“正方向正方向”(即

23、在图中表明物理量的参考方向即在图中表明物理量的参考方向)，然后再，然后再列方程列方程 计算。缺少计算。缺少“参考方向参考方向”的物理量是无意义的。的物理量是无意义的。提示提示精品课程精品课程图 1.2-4 直流电流测试电路 在实际电路中测量电流时在实际电路中测量电流时电流表电流表的正确接法的正确接法电流表电流表串联串联接入在待测支路里。接入在待测支路里。（注意：测直流电流注意：测直流电流时电流表的正负极的正确接法时电流表的正负极的正确接法）精品课程精品课程1.2.2 电压电压 两两点点之之间间的的电电位位之之差差即即是是两两点点间间的的电电压压。从从电电场场力力做做功功概概念念定定义义，电电压

24、压就就是是将将单单位位正正电电荷荷从从电电路路中中一一点点移移至至电电路路中中另另一一点点电电场场力力做做功功的的大大小小，如如图图 1.2-5 所所示示。用用数数学学式式表表示，即为示，即为 图图 1.2-5 定义电压示意图定义电压示意图 电路中某点之电路中某点之电位电位，是将，是将单位正电荷单位正电荷沿电路所约束的路沿电路所约束的路径径移至参考点移至参考点时时电场力所做功电场力所做功的大小。的大小。一、电位、电压的定义一、电位、电压的定义精品课程精品课程 式式中中dq为为由由a点点移移至至b点点的的电电荷荷量量，单单位位为为库库仑仑(C);dw是是为为移移动动电电荷荷dq电电场场力力所所做

25、做的的功功，单单位位为为焦焦耳耳(J)。电电位位、电电压压的的单单位位都都是是伏伏特特(V),1V电电压压相相当于为移动当于为移动1C正电荷电场力所做的功为正电荷电场力所做的功为1J。从从电电位位、电电压压定定义义可可知知它它们们都都是是代代数数量量，因因而而也也有有参参考考方方向向问问题题。电电路路中中，规规定定电电位位真真正正降降低低的的方向为电压的实际方向方向为电压的实际方向。为分析电路方便起见，一般在电路中任选一点为分析电路方便起见，一般在电路中任选一点为分析电路方便起见，一般在电路中任选一点为分析电路方便起见，一般在电路中任选一点为参考点，为参考点，为参考点，为参考点，令参考点电位为

26、零，则电路中某点相对令参考点电位为零，则电路中某点相对令参考点电位为零，则电路中某点相对令参考点电位为零，则电路中某点相对于参考点的电压就是该点的电位于参考点的电压就是该点的电位于参考点的电压就是该点的电位于参考点的电压就是该点的电位。精品课程精品课程 规定电位真正降低的方向为规定电位真正降低的方向为电压的实际方向电压的实际方向。在电路分析中也可选取电压的参考方向。在电路分析中也可选取电压的参考方向。在电路分析中也可选取电压的参考方向。在电路分析中也可选取电压的参考方向。以后以后如无特殊说明，电路图中如无特殊说明，电路图中“+”、“-”标号就认标号就认为是电压的参考方向。为是电压的参考方向。在

27、分析电路时电压和电流参考方向的选择是独立在分析电路时电压和电流参考方向的选择是独立在分析电路时电压和电流参考方向的选择是独立在分析电路时电压和电流参考方向的选择是独立无关的，但为了方便分析问题，常常把两者的参考方无关的，但为了方便分析问题，常常把两者的参考方无关的，但为了方便分析问题，常常把两者的参考方无关的，但为了方便分析问题，常常把两者的参考方向选择为一致，即选取成向选择为一致，即选取成向选择为一致，即选取成向选择为一致，即选取成关联参考方向关联参考方向关联参考方向关联参考方向。图图图图 电压参考方向的表示法电压参考方向的表示法电压参考方向的表示法电压参考方向的表示法精品课程精品课程精品课

28、程精品课程 电电压压大大小小、方方向向均均恒恒定定不不变变时时为为直直流流电电压压，常常用用大大写写U表表示示。对对直直流流电电压压的的测测量量，是是根根据据电电压压的的实实际际方方向向，将将直直流流电电压压表表并并联联接接入入电电路路，使使直直流流电电压压表表的的正正极极接接所所测测电电压压的的实实际际高高电电位位端端，负负极极接接所所测电压的测电压的实际低电位端实际低电位端。精品课程精品课程图图 1.2-6 直流电压测量电路直流电压测量电路 在实际电路中测量电压时在实际电路中测量电压时电压表电压表的正确接法的正确接法电压表电压表并联并联在待测支路里两端。在待测支路里两端。Uab=5V,Ub

29、c=-3V精品课程精品课程1.电电压压(voltage)：电电场场中中某某两两点点A,B间间的的电电压压(降降)UAB 等等于于将将单单位位正正电电荷荷q从从A点点移移至至B点点电电场场力力所做的功所做的功 WAB,，即即单位名称：单位名称：伏伏(特特)符号：符号：V（Volt）mV V电压电压(voltage)小结小结精品课程精品课程2.电压电压(降降)的参考方向的参考方向+实际方向实际方向+（参考方向）（参考方向）U+（参考方向）（参考方向）UU 0U 0+实际方向实际方向例例U1=10V10V10+U110V10+U1U1=10V精品课程精品课程(2)用箭头表示：箭头指向为电压的参考方向

30、用箭头表示：箭头指向为电压的参考方向U(3)用双下标表示：如用双下标表示：如 UAB,由由A指向指向B的方向为电压的方向为电压 的参考方向。的参考方向。ABUAB3.电压参考方向的三种表示方式电压参考方向的三种表示方式+U(1)用用正正负负极极性性表表示示：由由正正极极指指向向负负极极的的方方向向为为电电压压 的参考方向的参考方向精品课程精品课程取取电电路路中中的的任任意意一一点点（O点点），设设该该点点的的电电位位为为零零，称称O点点为为参参考考点点。则则电电路路中中一一点点A到到O点点的的电电压压UAO称为称为A点的电位，记为点的电位，记为VA。单位单位 V(伏伏)。abcd设设c点为电位

31、参考点，则点为电位参考点，则 Vc=0Va=Uac，Vb=Ubc，Vd=UdcUab=Va-Vb返回首页返回首页4、电位、电位精品课程精品课程 例例1.2-1 如如图图 1.2-7(a)所所示示电电路路，若若已已知知2s内内有有4C正正电电荷荷均均匀匀的的由由a点点经经b点点移移动动至至c点点，且且知知由由a点点移移动动至至b点点电电场场力力做做功功8J，由由b点点移移动动到到c点点电电场场力力做做功功为为12J。(1)标标出出电电路路中中电电流流参参考考方方向向并并求求出出其其值值，若若以以b点点作作参参考考点点(又又称称接接地地点点)，求求电电位位Va、Vb、Vc,电电压压Uab、Ubc。

32、2)标标电电流流参参考考方方向向与与(1)时时相相反反并并求求出出其其值值，若若以以c点作参考点，再求电位点作参考点，再求电位Va、Vb、Vc,电压电压Uab、Ubc。精品课程精品课程图图 1.2-7 例例 1.2-1 用电路用电路精品课程精品课程 解解(1)设设电电流流参参考考方方向向如如(b)图图所所示示，并并在在b点画上接地符号。依题意并点画上接地符号。依题意并由电流强度定义得由电流强度定义得 由电位定义，得由电位定义，得(b点为参考点点为参考点)精品课程精品课程题题目目中中已已知知4C正正电电荷荷由由b点点移移动动至至c点点电电场场力力做做功功12J，本本问问是是以以b为为参参考考点

33、点求求c点点电电位位，就就是是说说，若若将将4C正正电电荷荷由由c点点移移动动至至b点点，电电场场力力做做功功应应为为-12J，所所以以计计算算c点点电电位位时时算算式式中中要要用用-12。应应用用电电压等于电位之差关系，求得压等于电位之差关系，求得 精品课程精品课程 (2)按按题题目目中中第第2问问要要求求设设电电流流参参考考方方向向如如(c)图图，并在并在c点画上接地符号。由电流强点画上接地符号。由电流强度定义，得度定义，得 电位电位 (c为参考点为参考点)精品课程精品课程所以电压所以电压(1)电电路路中中电电流流数数值值的的正正与与负负与与参参考考方方向向密密切切相相关关，参参考考方向设

34、的不同，计算结果仅差一负号。方向设的不同，计算结果仅差一负号。(2)电电路路中中各各点点电电位位数数值值随随所所选选参参考考点点的的不不同同而而改改变变，但但参参考考点点一一经经选选定定，那那么么各各点点电电位位数数值值就就是是唯唯一一的的，这这就就是是电位的相对性与单值存在性电位的相对性与单值存在性。(3)电电路路中中任任意意两两点点之之间间的的电电压压数数值值不不因因所所选选参参考考点点的的不不同而改变同而改变。重要结论重要结论精品课程精品课程 单单位位时时间间做做功功大大小小称称作作功功率率，或或者者说说做做功功的的速速率率称称为为功功率率。在在电电路路问问题题中中涉涉及及的的电电功功率

35、率即即是是电电场场力力做做功功的的速速率率，以符号以符号p(t)表示表示。功率的数学定义式可写为。功率的数学定义式可写为 式式中中dw为为dt时时间间内内电电场场力力所所做做的的功功。功功率率的的单单位位为为瓦瓦(W)。1瓦功率就是每秒瓦功率就是每秒做功做功 1 焦耳，即焦耳，即1W=1J/s。1.2.3 电功率电功率精品课程精品课程电功率电功率电路中，单位时间内电路元件的能量变化用电路中，单位时间内电路元件的能量变化用功率功率表示。表示。即：元件吸收或发出的功率等于元件上的电压与电流之积。即：元件吸收或发出的功率等于元件上的电压与电流之积。直流电路的这一公式写为直流电路的这一公式写为元件类型

36、判别：元件类型判别：当、参考方向一致时，当、参考方向一致时，该元件是负载；该元件是负载；当、参考方向相反时，当、参考方向相反时，该元件是电源。该元件是电源。精品课程精品课程 有有时时，要要计计算算一一段段电电路路产产生生功功率率(供供出出功功率率)，无无论论u，i参参考考方方向向关关联联或或非非关关联联情情况况，所所用用公公式式与计算吸收功率时的公式恰恰相反与计算吸收功率时的公式恰恰相反。图图 1.2-8 电压电流参考方向非关联情况电压电流参考方向非关联情况 精品课程精品课程 例例1.2-2图图 1.2-9 所所示示电电路路，已已知知i=1A,u1=3V,u2=7V,u3=10 V,求求ab、

37、bc、ca三部分电路上各吸收的功率三部分电路上各吸收的功率p1,p2,p3。解解 对对ab段、段、bc段，电压电流参考方向关联，所以吸收段，电压电流参考方向关联，所以吸收功率功率 对对ca段电路，电压电流参考方向非关联，所以这段电路吸段电路，电压电流参考方向非关联，所以这段电路吸收功率收功率 实际上实际上ca这段电路产生功率为这段电路产生功率为 10W。精品课程精品课程 由由此此例例可可以以看看出出：p1+p2+p3=0,即即对对一一完完整整的的电电路路来来说说，它产生的它产生的功率与消耗的功率总是相等的，这称为功率平衡功率与消耗的功率总是相等的，这称为功率平衡。精品课程精品课程电路元件的功率

38、电路元件的功率(power)一、一、电功率电功率：单位时间内电场力所做的功。：单位时间内电场力所做的功。功率功率的单位名称：的单位名称：瓦瓦（特）（特）符号（符号（W）能量能量的单位名称：的单位名称：焦焦（耳（耳)符号（符号（J）精品课程精品课程二、功率的计算二、功率的计算2.u,i 取取非非关联关联参考方向参考方向+iu p发发=u i或写为或写为元件（支路）发出功率元件（支路）发出功率p=u i1.u,i 取取关联关联参考方向参考方向+iu p吸吸=u i或写为或写为元件（支路）吸收功率元件（支路）吸收功率p=u i精品课程精品课程P吸吸=UI=5(-1)=-5 W例例 U=5V，I=-1

39、A+IU或或 P发发=-UI=-5(-1)=5WP发发=UI=4(-2)=-8 W+IU例例 U=4V，I=-2A或或 P吸吸=-UI=-4(-2)=8W返回首页返回首页精品课程精品课程表表 1-1 精品课程精品课程 如如果果电电阻阻值值不不随随其其上上电电压压或或电电流流数数值值变变化化，称称线线性性电电阻阻。阻阻值值不不随随时时间间t变变化化的的线线性性电电阻阻，称称线线性性时时不不变变电电阻阻。一一般般实实际际中中使使用用的的诸诸如如碳碳膜膜电电阻阻、金金属属膜膜电电阻阻、线线绕绕电电阻阻等等都都可可近近似似看看作是这类电阻。作是这类电阻。1.3 1.3 欧姆定律欧姆定律 电阻电阻是表征

40、材料是表征材料(或器件或器件)对电流呈现阻力、损耗对电流呈现阻力、损耗能量的一种参数。能量的一种参数。精品课程精品课程压敏电阻贴片电阻热敏电阻滑线电阻电位器金属膜电阻碳膜电阻水泥电阻松下贴片压敏电阻精品课程精品课程 欧姆定律欧姆定律(Ohms Law,简记简记OL)是电路分析中重要的是电路分析中重要的基本定律之一，它说明流过基本定律之一，它说明流过线性电阻线性电阻的的电流电流与该电阻两端与该电阻两端电电压压之间的之间的关系关系，反映了电阻元件的特性。，反映了电阻元件的特性。18261826年，德国科学家欧姆通过科学实验总结出电阻元年，德国科学家欧姆通过科学实验总结出电阻元年，德国科学家欧姆通过

41、科学实验总结出电阻元年，德国科学家欧姆通过科学实验总结出电阻元件中电流与两端电压之间的伏安关系，即件中电流与两端电压之间的伏安关系，即件中电流与两端电压之间的伏安关系，即件中电流与两端电压之间的伏安关系，即欧姆定律欧姆定律欧姆定律欧姆定律。表述如。表述如。表述如。表述如下：下：下：下：电阻中电流的大小与加在电阻两端的电压成正比，与电电阻中电流的大小与加在电阻两端的电压成正比，与电电阻中电流的大小与加在电阻两端的电压成正比，与电电阻中电流的大小与加在电阻两端的电压成正比，与电阻值成反比。阻值成反比。阻值成反比。阻值成反比。1.3.11.3.1 欧姆定欧姆定律律精品课程精品课程 电压、电流取电压、

42、电流取关联参考关联参考方向时：方向时：此式就是此式就是欧姆定律公式欧姆定律公式。电阻的单位为。电阻的单位为欧姆欧姆()。电阻的倒数称电阻的倒数称电导电导，以符号以符号G表示，表示，即即 电导的单位为电导的单位为西门子，简称西西门子，简称西(S)。若电压与电流取若电压与电流取若电压与电流取若电压与电流取非非非非关联参考关联参考方向时方向时：，欧姆定律可表示为，欧姆定律可表示为，欧姆定律可表示为，欧姆定律可表示为精品课程精品课程从从物物理理概概念念上上看看，电电导导是是反反映映材材料料导导电电能能力力强强弱弱的的参参数数。电电阻阻、电电导导是是从从相相反反的的两两个个方方面面来来表表征征同同一一材

43、材料料特特性性的的两两个个电电路路参参数数，所所以以，定定义义电电导导为为电电阻阻之之倒倒数数是是有有道道理理的的。应应用用电电导导参参数数来来表表示示电电流流和和电电压压之之间间关关系系时时，欧欧姆姆定律形式可写为定律形式可写为 精品课程精品课程(1)欧姆定律只适用于线性电阻欧姆定律只适用于线性电阻。(2)如如果果电电阻阻R上上的的电电流流电电压压参参考考方方向向非非关关联联，如如图图 1.3-2 所所示，则示，则欧姆定律公式中应冠以欧姆定律公式中应冠以负号负号，即即 或或(3)在在参参数数值值不不等等于于零零、不不等等于于无无限限大大的的电电阻阻、电电导导上上，电电流流与与电电压压是是同同

44、时时存存在在、同同时时消消失失的的。或或者者说说，在在这这样样的的电电阻阻、电电导导上上，t时时刻刻的的电电压压(或或电电流流)只只决决定定于于t时时刻刻的的电电流流(或或电电压压)。这这说说明明电电阻阻、电电导导上上的的电电压压(或或电电流流)不不能能记记忆忆电电阻阻、电电导导上上的的电电流流(或或电电压压)在在“历历史史”上上(t时时刻刻以以前前)所所起起过过的的作作用用。所所以以说说电阻、电阻、电导元件是电导元件是无记忆无记忆性元件性元件，又称，又称即时元件即时元件。说明说明精品课程精品课程图图 1.3-1 理想电阻模型及伏安特性理想电阻模型及伏安特性 精品课程精品课程以电阻元件上的以电

45、阻元件上的以电阻元件上的以电阻元件上的电压电压电压电压和和和和电流电流电流电流为直角坐标系中的横坐标和为直角坐标系中的横坐标和为直角坐标系中的横坐标和为直角坐标系中的横坐标和纵坐标，画出的纵坐标，画出的纵坐标，画出的纵坐标，画出的UU-I I函数函数函数函数特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线称为称为称为称为元件的伏安特性元件的伏安特性元件的伏安特性元件的伏安特性。当。当。当。当电阻元件的伏安特性是通过原点的直线电阻元件的伏安特性是通过原点的直线电阻元件的伏安特性是通过原点的直线电阻元件的伏安特性是通过原点的直线(如图如图如图如图(a)(a)所示所示所示所示)时，时，时，时，称为称为称为称为线性电

46、阻元件线性电阻元件线性电阻元件线性电阻元件；反之，当电阻元件的伏安特性不是通过；反之，当电阻元件的伏安特性不是通过；反之，当电阻元件的伏安特性不是通过；反之，当电阻元件的伏安特性不是通过原点的直线而是一条曲线原点的直线而是一条曲线原点的直线而是一条曲线原点的直线而是一条曲线(如图如图如图如图(b)(b)所示所示所示所示)时，称为时，称为时，称为时，称为非线性电非线性电非线性电非线性电阻元件阻元件阻元件阻元件。图图图图 元件的伏安特性元件的伏安特性元件的伏安特性元件的伏安特性精品课程精品课程解：解：对图对图(a)有有,U=IR例：例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻应用欧姆定律对下图电路

47、列出式子，并求电阻R。对图对图(b)有有,U=IRRU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A精品课程精品课程电阻电阻R上吸收电功率为上吸收电功率为 或或 可得可得电导电导G上吸收电功率上吸收电功率为为 或或 1.3.2 1.3.2 电阻元件上消耗的功率与能电阻元件上消耗的功率与能量量精品课程精品课程 电电阻阻(或或其其他他的的电电路路元元件件)上上吸吸收收的的能能量量与与时时间间区区间间相相关关。设设从从t0t区区间间电电阻阻R吸吸收收的的能能量量为为w(t),则则它它应应等等于于从从t0到到t对对它吸收的功率它吸收的功率p(t)作积分，作积分，即即 为避免积分上限为避免积分上限t与积分变

48、量与积分变量t相混淆，将积分变量换为相混淆，将积分变量换为。精品课程精品课程 例例1.3-1 阻阻值值为为2的的电电阻阻上上的的电电压压电电流流参参考考方方向向关关联联，已知电阻上电压已知电阻上电压u(t)=4costV,求其上电流求其上电流i(t)、消耗的功率消耗的功率p(t)。解解 因电阻上电压、电流参考方向关联，所以其上电流因电阻上电压、电流参考方向关联，所以其上电流 消耗的功率消耗的功率 精品课程精品课程 例例 1.3-2 求求一一只只额额定定功功率率为为100W、额额定定电电压压为为220V的灯泡的额定电流及电阻值。的灯泡的额定电流及电阻值。解解 由由 精品课程精品课程 例例 1.3

49、3 某某学学校校有有5个个大大教教室室，每每个个大大教教室室配配有有16个个额额定定功功率率为为 40W、额额定定电电压压为为 220V的的日日光光灯灯管管，平平均均每每天天用用 4h(小小时时)，问问每每月月(按按30天天计计算算)该该校校这这5个个大大教教室室共共用用电电多多少少kWh?解解 kWh读读作作千千瓦瓦小小时时，它它是是计计量量电电能能的的一一种种单单位位。1000W的的用用电电器器具具加加电电使使用用 1h，它它所所消消耗耗的的电电能能为为1kWh，即即日日常常生生活活中中所所说说的的1度度电电。有有了了这这一一概概念念，计计算算本本问问题题就是易事。就是易事。精品课程精品

50、课程 不不管管外外部部电电路路如如何何，其其两两端端电电压压总总能能保保持持定定值值或或一一定定的时间函数的时间函数的电源定义为的电源定义为理理想电压源想电压源。图图 1.4-1 理想电压源模型理想电压源模型 1.4 1.4 理想电源理想电源1.4.1 理想电压源理想电压源理想电源是理想电源是在一定条件下从实际电源抽象而定义的在一定条件下从实际电源抽象而定义的一种理想模型一种理想模型。精品课程精品课程 (1)对对任任意意时时刻刻t1,理理想想电电压压源源的的端端电电压压与与输输出出电电流流的的关关系系曲曲线线(称称伏伏安安特特性性)是是平平行行于于i轴轴、其其值值为为us(t1)的的直直线线，