第一章 电路基础
1-1、电路如右图所示，试求A 点的电位A V 。
【解】设V 3、Ω2与Ω1回路的电流为I 如图所标，所以
A 12
13=+=I
而V 6、Ω3支路没有闭合回路，所以没有电流。因此
V 511601603A =?-+=-+?=I V
1-2、电路如下图(a)所示，在开关S 断开和闭合两种情况下试求A 点的电位A V 。 【解】当开关S 断开时，电路如下图(b)所示，电路通过一个电流I ，所以
20
12
9.33)12(A A -=+--V V
解之得： V 84.5A -=V
【分析】当开关S 闭合时如同导线，电路如图(c)所示，虽然通过电流3I ，但没有电路元件。因此，V 12+、、A 点、Ωk 9.3到参考点形成独立回路，所以
9
.32012A
A V V =- 解之得： V 96.1A =V
Ωk 20
1-3、电路如右图所示，试求A 点的电位A V 。
【解析】一般情况下先根据KCL 列待求结点电流方程，而后以结点电位为未知量，根据欧姆定律写出各电流的表达式进而求解即可。
该电路有三条支路，又一个待求电位的结点A 点。设各电流分
别为1I 、2I 及3I ，参考方向如图所示。根据KCL 对于A 点有
321I I I =+ 所以 205501050A
A A V V V =
--+- 解之得： V 3.14A -=V
1-4、在图中的5个元件代表电源或负载。电流和电压的参考方向如图中所示。今通过实验测量得知：A 41-=I ，6A 2=I ，A 103=I ，V 1401=U ，V 902-=U ，V
603=U V 804-=U ，V 305=U
（1）试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性（可另画一图）； （2）判断哪些元件是电源？哪些是负载？
（3）计算各元件的功率，电源发出的功率和负载取用的功率是否平衡？ 分析：（1）应掌握电流、电压的实际方向与参考方向间的关系：当实际方向与参考方向一致时，其实验测定值取正号，实际方向与参考方向相反时则取负号。例如电流1I 实际方向与参考方向相反，2I 和3I 实际方向与参考方向相同；电压1U ,3U , 5U 实际极性与参考极性相同，而2U ，4U 则相反。
（2）判别电源或负载
方法Ⅰ：用电流、电压的实际方向判别。如果二者方向相反，电流从“+”端流出，为电源发出功率；反之则是负载吸收功率。
方法Ⅱ：用电流、电压参考方向计算功率。如果二者参考方向一致，用式UI P =计算；若相反用式UI P -=计算。若计算结果0>P 则为负载；0
W 560)4(140111-=-?==I U P ，为负值，结果相同。
（3）计算各元件功率，用参考方向计算，然后将所有电源功率相加应等于所有负载功率相加，达到功率平衡。若不相等说明计算有误或实验数据有误。
【解】（1）电流、电压实际方向与极性如右图所示。 （2）元件1，2为电源，3、4、5为负载。
（3)W 560)4(140111-=-?==I U P W 540690222-=?-==I U P
W 6001060333=?==I U P
W 320)4(80144=-?-==I U P
W 180630255=?==I U P
电源的功率：W 1100)540(56021-=-+-=+=P P P E ，也就是说，电源发出的功率为
W 1100。
负载的功率：W 1100180320600543=++=++=P P P P ，也就是说，负载取用的功率为W 1100。
可见电路中发出的功率与消耗的功率是相等的，功率平衡！ 或者求整个电路的功率之代数和：
0180320600)540()560(5432
1
=+++-+-=++++=∑P P P P
P P
1-5、电路右图所示。已知mA 31=I ，mA 12=I 。试确定3I 和3U ，并说明电路元件3时电源还是负载。校验整个电路的功率是否平衡。 【分析】此题是复杂电路，所以应用基尔霍夫定律。 【解】mA 231123-=-=-=I I I
V 603031010113=+?=+=U I U
因为 0mW 1202(60333<-=-?==）I U P 所以，电路元件3是电源。 整个电路的功率之代数和：
120310)2(6018033022
132
1
=?+?+-?+?-?=++++=∑R R P P P P
P P 可见电路中发出的功率与消耗的功率是相等的，功率平衡！
1-6、电路如右图所示，是用变阻器R 调节直流电机励磁电流的电路。设电机的励磁绕组的电阻为Ω315，其额定电压为V 220，如果要求励磁电流在A 7.0~35.0的范围为内变动，试在下列三个变阻器重选择一个合适的：(1)A 5.0,1000Ω；(2)A 0.1,200Ω；(3)
A 0.1,350Ω。
【分析】此题涉及变阻器的额定值使用问题。变阻器的阻值是指最大值，最小值为0。变阻器的额定电流是指允许通过的最大电流，无论其阻值如何变化，通过的电流不允许超过其额定值。
【解】对（1）因为其额定电流0.7A A 5.0<显然是不合适的。
对（2）虽然其额定电流0.7A A 0.1>满足要求，但是当其阻值为最大时的电流为
0.35A A 427.0200
315220
f >=+=
I
不能满足电流下限的要求，故也不可用。
对（3）其额定电流0.7A A 0.1>满足要求，其阻值为最大时的电流为
0.35A A 331.0350
315220
f <=+=
I
也能满足电流下限的要求，故应选(3)A 0.1,350Ω 变阻器。
1-7、电路如右图所示，已知V 101=U ，V 41=E ，V 22=E ，A 103=I ，Ω
=41R Ω=22R ，1、2两点间处于开路状态，试计算开路电压2U 。
【解】根据KVL ，可求出左回路电流
A 14
24102111=+-=+-=R R E U I
对于右回路有
V 641422122=+?+-=++-=E I R E U
1-8、如图示，R R R R R 12345300600=====ΩΩ,.求开关S 断开和闭合时a 和b 之间的电阻。
解：（1）s 断开（R1串R3）并（R2串R4）并（R5）
则 R=（300＋300）//（300＋300）//600=200 （2）s 闭合｛（R1并R2）串（R3并R4）｝并（R5） 则 R=｛（300//300）＋（300//300）｝//600=200
1-9、试用电压源与电流源等效变换的方法计算下图2Ω电阻中的电流I
解 首先将左边两各电压源变换成电流源：将2A ，1Ω 电流源变换成电压源，并将其内阻
雨点路中串联的1Ω电阻合并。画出变换后的电路如图解（1），使电路中两各电流源加以合并后，变换成电压源，画出等效电路如图（2）所示。至此，
可求出电路中2Ω电阻中的电流 A I 12
222
8=++-=
1-10、用支路电流法求图中各支路电流
解 用支路电流法求解，各支路电流参考方向以标明在图上。 用基尔霍夫电流定律列独立节点电流方程，取a 点为节点，则 1021++=I I I
用基尔霍夫电压定律列独立回路电压方程，并令ab 两端电压ab U 参考方向为a “+”,b “-”,则有
I
U I I I
I ab 444.011648.012021=+=+=
题意仅求三个支路电流，三式联立求解即可，式I U ab 4=可不列出。解得结果为
A I A I A I 1.28,75.8,38.921≈≈≈
用非独立回路方程验算：
75.84.038.98.044.08.011612021?-?=-=-I I
图 1
图
2
1-11、用节点电压法求解（图见上节）
A
R U I A
U I A U I V
U L ab ab ab ab 1.284
5.11275.84.05.1121164.011638.98.05.1121208.01205.1124
14.018.0110
4.0116
8.012021≈==≈-=-=≈-=-==++++=
结果与支路电流法相同。
1-12、在图示电路中，（1）当开关S 合在a 点时求电流 I I I 123,,;(2)当开关S 合在b 点时利用（1）的结果用叠加原理求解电流 I I I 123,,
解 （1）当开关S 合在a 点时，电路可画成图解（1）所示形式。可用两种解法 ：
（i ） 用结点电压法求解
V U AB
1004
121212120
2130=+++=
各支路电流为
A
I I U I A U I A U I AB AB AB 254100)(41021001202120152100
130213021321==+===-=-==-=-=
（ii ） 用叠加原理求解，电路可分解为图（2）所示两个分电路 ，分别求解各支路电
流
A
I I I A
I I A
I A I I I A
I I A I 12243632424362424
2120
132********
44243942422130
''1'
'2''3'
'2''1''2'
2'1'3'1'
2'1=-==?=?+==++?=
=-=-==?=?+==+?+
=
合成 A
I I I A I I I A
I I I 251213102636152439'
'3'33'2''22''1'11=+=+==-=-==-=-=
后一种方法虽然简单，但计算工作量大。
（2）当开关和在b 点时，可将电路分解为图3所示两个电路的叠加，利用（1）中的计算结果，只需求出图3所示电路中各支路电流即可合成；
A
I I I A I I A I 246466
442464242220
102030
201020=-=-==?=?+==+?+
=
另总电流分别为 322212,I I I 和
A
I I I A I I I A I I I 272251661011415303322022210112=+=+==+=+==-=-=
1-13、 用戴维宁定理求图中1Ω电阻中的电流
I
解 用戴维宁定理将1Ω电阻除去（断开），得有源二端网络ab,如图解（a ）所示，求网络开路电压
V V A U 30104100=-Ω?=
除去二端网络ab 中所有电源（断开10A 理想电流源，短接10V 理想电压源），保留所有电阻，得除源二端口网络a ’b ’,如图解（b ）所示。求等效内阻
Ω=40R
画出戴维宁等效电路，如图解（c ）所示。不难求得1Ω电阻中的电流
A R U I 61
430
100=+=+=
1-14、 用戴维宁定理求解图中R l 电阻中的电流I
解 将支路断开，得有源二端网络ab ，如图（1）所示。求开路电压：先用节点电压法求
再求A R R U U I cd 125.1485.216353=+-=+-=
于是有 V IR R I U U abo 4318125.116253=?-?-=--=
将有源二端网络除源得无源二端网络a ’b ’,如图解（2）所示，求等效电阻
Ω=+++?+=++++=
938
2048
)204()(25435430R R R R R R R R
有戴维宁定理等效电路（图略）可求A R R U I L abo L
333.03
1
3940≈=+=+
V 5.220
14811
4816R 1R R 1I R R U U 4353
S cd =+
+-+=++-+=
电子电路基础习题册参考答案（第三版）全国中等职业技术 第一章常用半导体器件 §1-1 晶体二极管 一、填空题 1、物质按导电能力的强弱可分为导体、绝缘体和半导体三大类，最常用的半导体材料是硅和锗。 2、根据在纯净的半导体中掺入的杂质元素不同，可形成N 型半导体和P 型半导体。 3、纯净半导体又称本征半导体，其内部空穴和自由电子数相等。N型半导体又称电子型半导体，其内部少数载流子是空穴；P型半导体又称空穴型半导体，其内部少数载流子是电子。 4、晶体二极管具有单向导电性，即加正向电压时，二极管导通，加反向电压时，二极管截止。一般硅二极管的开启电压约为0.5 V，锗二极管的开启电压约为0.1 V；二极管导通后，一般硅二极管的正向压降约为0.7 V,锗二极管的正向压降约为0.3 V。 5.锗二极管开启电压小，通常用于检波电路，硅二极管反向电流小，在整流电路 及电工设备中常使用硅二极管。 6.稳压二极管工作于反向击穿区，稳压二极管的动态电阻越小，其稳压性能好。
7在稳压电路中，必须串接限流电阻，防止反向击穿电流超过极限值而发生热击穿损坏稳压管。 8二极管按制造工艺不同，分为点接触型、面接触型和平面型。 9、二极管按用途不同可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、 开关、热敏、发光和光电二极管等二极管。 10、二极管的主要参数有最大整流电流、最高反向工作电压、反向饱和电流和最高工作频率。 11、稳压二极管的主要参数有稳定电压、稳定电流和动态电阻。 12、图1-1-1所示电路中，二极管V1、V2均为硅管，当开关S与M 相接时，A点的电位为 无法确定V,当开关S与N相接时，A点的电位为0 V. 13图1-1-2所示电路中，二极管均为理想二极管，当开关S打开时，A点的电位为10V 、 流过电阻的电流是4mA ；当开关S闭合时，A点的电位为0 V，流过电阻的电流为2mA 。 14、图1-1-3所示电路中，二极管是理想器件，则流过二极管V1的电流为0.25mA ，流过V2的电流为0.25mA ,输出电压U0为+5V。
第1章 习题与解答 1－1 2C 的电荷由a 点移到b 点，能量的改变为20J ，若（1）电荷为正且失去能量；（2）电荷为正且获得能量；求ab u 。 解：（1）2C 的电荷由a 点移到b 点，2q C ?=，这时意味着电流从a 点流到b 点； 电荷为正且失去能量，2W OJ ?=，ab u 为正且 2102ab W OJ u V q C ?= ==? （2）2C 的电荷由a 点移到b 点，2q C ?=，这时意味着电流从a 点流到b 点； 电荷为正且获得能量，2W OJ ?=，ab u 为负且 2102ab W OJ u V q C ?-===? 所以 10ab u V =- 1－2 在题1－2图中，试问对于A N 与B N ，u i 、的参考方向是否关联此时下列各组乘积u i ?对A N 与B N 分别意味着什么功率并说明功率是从A N 流向B N 还是相反。 （a ）15,20i A u V == (b) 5,100i A u V =-= 题1－2图 (c) 4,50i A u V ==- (d) 16,25i A u V =-=-
解：（a ）15,20i A u V == ，此时A N 非关联，3000P ui W ==>，发出功率 B N 关联，3000P ui W ==>，吸收功率。功率从A N 流向B N 。 (b) 5,100i A u V =-= ，此时A N 非关联，5000P ui W ==-<，吸收功率 B N 关联，5000P ui W ==-<，发出功率。功率从B N 流向A N 。 (c) 4,50i A u V ==- ，此时A N 非关联，2000P ui W ==-<，吸收功率 B N 关联，2000P ui W ==-<，发出功率。功率从B N 流向A N 。 (d) 16,25i A u V =-=- ，此时A N 非关联，4000P ui W ==>，发出功率 B N 关联，4000P ui W ==>，吸收功率。功率从A N 流向B N 。 1－3 题1－3图所示电路由5个元件组成，其中 12349,5,4,6,u V u V u V u V ===-=512310,1,2,1u V i A i A i A ====-。试求： （1） 各元件的功率； （2） 全电路吸收功率及发出功率各为多少说明了什么规律 u -+ 题1－3图 解：（1）元件1：919P ui W ==?=，电压与电流为关联方向，故吸收功率。 元件2：515P ui W ==?=，电压与电流为非关联方向，故发出功率。 元件3：428P ui W ==-?=-，电压与电流为关联方向，故发出功率。 元件4：6(1)6P ui W ==?-=-，电压与电流为关联方向，故发出功率。 元件5：10(1)10P ui W ==?-=-，电压与电流为非关联方向，故吸收功率。
第一章 电路的基本概念和基本定律 习题解答 1-1 题1-1图所示电路，求各段电路的电压U ab 及各元件的功率，并说明元件是消耗功 率还是对外提供功率 解 根据功率计算公式及题给条件，得 （a ）U ab =6V, P =6×2= 12W 消耗功率 （b ）U ab =-8V ，P =1×(-8)=-8W 提供功率 （c ）U ab =-10V, P =-(-8)?(-10)=-80W 提供功率 （d ）U ab =-8V, P =-(-2)?(-8)=-16W 提供功率 （e ）U ab =-(-6)=6V, P =-(-1)?(-6)=-6W 提供功率 （f ）U ab =-16V, P =(-2)?16=-32W 提供功率 1-2 在题1-2图所示各元件中，已知：元件A 吸收66W 功率，元件B 发出25W 功率；元 件C 吸收负68W 功率，求i A 、u B 和i C 。 解 根据题意，对元件A ，有 P A =6i A =66, i A ==11A 对元件B ，有 P B =-5u B =-25, u B ==5V 对元件C ，有 P C =-4i C =-68, i C ==17A 1-3 题1-3图所示电路中，5个元件代表电源或负载。通过实验测量得知：I 1=-2A ，I 2=3A ， I 3=5A ，U 1=70V ，U 2=-45V ，U 3=30V ，U 4=-40V ，U 5=-15V 。 （１）试指出各电流的实际方向和各电压的实际极性 （２）判断那些元件是电源；那些元件是负载 （３）计算各元件的功率，验证功率平衡 (a) (b) (d) (e) (f) a 6V b a -8V b a -10V b (c) a -8V b a 16V b a -6V b 题1-1图 题1-2图 6V B -4V
第一章 电路基础知识 §1-1电流和电压 一、填空题 1．_ ___流通的路径称为电路，通常电路是由__ __、__ __、__ __和__ __组成。 2．习惯上规定__ __电荷移动的方向为电流的方向，因此，电流的方向实际上与电子移动的方向___ _。 3．金属导体中自由电子的定向移动方向与电流方向__ __。 4．电流分__ __和 两大类，凡____ ___ _的电流称为_ ___，简称 ；凡 的电流称为 ，简称 。． 5．若3 min 通过导体横截面的电荷量是1.8 C ，则导体中的电流是 A 。 6．测量电流时，应将电流表__ __接在电路中，使被测电流从电流表的__ __接线柱流进，从__ __接线柱流出；每个电流表都有一定的测量范围，称为电流表的__ __。 7．电压是衡量__ __做功能力的物理量；电动势表示电源____ __的能力。 8．电路中某点与__ __的电压即为该点的电位，若电路中a 、b 两点的电位分别为 a U 、 b U ， 则a 、b 两点间的电压ab U =__ __；ba U = 。 9．参考点的电位为__ __，高于参考点的电位取__ __值，低于参考点的电位取_ ___值。 10.电动势的方向规定为在电源内部由__ __极指向 极。 11．测量电压时，应将电压表和被测电路__ __联，使电压表接线柱的正负和被测两点的电位__ __。 12.如图1-1所示，电压表的a 应接电阻的_ __端，b 应接电阻的__ __端。电流表的a 应接电阻的__ __端。 一、判断题 ( )1．导体中的电流由电子流形成，故电子流动的方向就是电流的方向。 ( )2．电源电动势的大小由电源本身性质所决定，与外电路无关。 ( )3．电压和电位都随参考点的变化而变化。 图1-1
第一章练习题 一、填空题 1.所有电路从本质上来说都是由三部分组成：、负载和中间环节。 2.电路有通路、短路和开路三种状态，其中时，电路中会有大电流，从而损坏电源和导线，应尽量避免。 3.电感元件的伏安关系表达式为。 4.电容元件的伏安关系表达式为。 5.有一个电阻，两端加上 50V 电压时，电流为 10A，当两端加上 10V 电压时，电流值是A。 6.一个电源E=10V，r=2Ω，若外电路接一负载，则负载大小为时，有最大输出功率P MAX。 7.一只“220V，40W”的灯泡正常发光时它的灯丝电阻是Ω。 8.实际电压源的端电压随负载的增加而。 9.实际电流源的输出电流随端电压的增加而。 10.受控源分为电压控制电压源、电压控制电流源、电流控制电流源和。 11.图1（a）中电流为。 12.图1（b）中电压为。 + 20V -+ U - （a）（b） 13.一个电源电压U S=10V，内阻r=1Ω，外电阻R=9Ω。则该电路的总功率为。 14.当元件的电压U、电流I 为非关联参考方向时，功率P＝。 15.串联电路中，电阻越大，该电阻两端的电压。 16.并联电路中，支路电阻越大，流经该支路的电流。 17.一个电源电压U S=10V，内阻r=1Ω，外电阻R=9Ω。则该电路内电路的功率为。 18.若要扩大电流表的测量量程，应将该电压表与电阻。 19.一个电源电压U S=10V，内阻r=1Ω，外电阻R=9Ω。则该电路外电路的功率为。 20.如图所示，电流I=－0.5A,则流过电阻R 的电流的实际方向为。 I A B 二、判断题 1.电路的基本作用是实现电能和非电能的转换。（） 2.电感元件的电压与电流的大小和方向无关，只与电流的变化率有关。（） 3.电容元件的电流与其端电压的大小和方向无关，只与电压的变化率有关。（） 4.理想电压源的端电压随着与它联接的外电路不同而改变。（） 5.理想电流源的输出电流随着与它联接的外电路不同而改变。（） 6.理想电压源与理想电流源之间可以进行等效变换。（） 7.如果选定电流从标以“+”极性的一端流入，从标以“-”极性的另一端流出，则把电流和电压的这种参考方向称为非关联参考方向。（） 8．等电位点之间电压等于零，没有电流流过。（）
2019至2020 学年第一学期 教师授课教案 类别： 授课专业班级： 课程：《电工基础》第一章电路基础知识开课时间： 总课时：40学时 使用教材： 授课教师： 教研室：
主要教学步聚与内容教学过程 设计 时间 分配 一、课堂组织 二、安全理念讲解 电工必须接受安全教育、掌握电工基本的安全知识，然后方可参加电工的实际操作。凡没有参加过安全教育、不懂得电工安全知识的学员，是不允许参加电工实习操作的。 三、新课导入： 电是一种自然现象，是一种能量，自然界的闪电就是电的一种现象。 电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间的产生排斥力和吸引力的一种属性。它是自然界四种基本相互作用之一。 电或电荷有两种：我们把一种叫做正电、另一种叫做负电。通过实验我们发现带电物体同性相斥、异性相吸，其吸引力或排斥力遵从库仑定律。 电是个一般术语，包括了许多种由于电荷的存在或移动而产生的现象。这其中有许多很容易观察到的现象，像闪电、静电等等，还有一些比较生疏的概念，像电磁场、电磁感应等等。 第一章电路基础知识 §1-1 电流和电压 一、电路 1.电路及其组成 电路：电流流通的路径。 电路的组成：电源、开关、负载和导线。 2.电路图：用电气符号描述电路连接情况的图，称电路原理导入新课 讲授 举例 2分 3分 5分 25分
图，简称电路图。 3.电路的功能： 1）进行能量的转换、传输和分配。 电能的传输示意图 2）实现信息的传递和处理。 扩音机电路示意图 课堂讨论：电路与电路图的结构及作用 二、电流 1．电流的形成：电荷的定向移动形成电流，移动的电荷又称载流子。 2．电流的方向：习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方画图示范 讲授 10分 15分 发电机 升压 变压器 降压 变压器 用电 设备 输电线 放大器 1 放大器 2 放大器 3 话筒
第一章习题解答 题1.1 电路如题图1.1所示，试判断图中二极管是导通还是截止，并求出ＡＯ两端的电压 ＵＡＯ。设二极管是理想的。 解： 分析：二极管在外加正偏电压时是导通，外加反偏电压时截止。正偏时硅管的导通压降为0.6～0.8V 。锗管的导通压降为0.2～0.3V 。理想情况分析时正向导通压降为零，相当于短路；反偏时由于反向电流很小，理想情况下认为截止电阻无穷大，相当于开路。 分析二极管在电路中的工作状态的基本方法为“开路法”，即：先假设二极管所在支路断开，然后计算二极管的阳极（P 端）与阴极（N 端）的电位差。若该电位差大于二极管的导通压降，该二极管处于正偏而导通，其二端的电压为二极管的导通压降；如果该电位差小于导通压降，该二极管处于反偏而截止。如果电路中存在两个以上的二极管，由于每个二极管的开路时的电位差不等，以正向电压较大者优先导通，其二端电压为二极管导通压降，然后再用上述“开路法”法判断其余二极管的工作状态。一般情况下，对于电路中有多个二极管的工作状态判断为：对于阴极（N 端）连在一起的电路，只有阳极（P 端）电位最高的处于导通状态；对于阳极（P 端）连在一起的二极管，只有阴极（N 端）电位最低的可能导通。 图（a ）中，当假设二极管的VD 开路时，其阳极（P 端）电位P U 为-6V ，阴极（N 端）电位 N U 为-12V 。VD 处于正偏而导通，实际压降为二极管的导通压降。理想情况为零，相当 于短路。所以 V U AO 6-=； 图（b ）中，断开VD 时，阳极电位V U P 15 -=，阴极的电位V U N 12-=， ∵ N P U U < ∴ VD 处于反偏而截止 ∴ V U AO 12-=； 图（c ），断开VD1,VD2时 ∵ V U P 01= V U N 121 -= 11N P U U > V U P 152-= V U N 122-= 22N P U U < ∴ VD1处于正偏导通，VD2处于反偏而截止 V U AO 0=； 或，∵ VD1，VD2的阴极连在一起 ∴ 阳极电位高的VD1就先导通，则A 点的电位 V U AO 0=，
第二部分 电工基础 第一章 直流电路基础知识 考纲引领：1、理解电位、电压、电流、电动势概念及单位的换算 2、掌握电阻定律、欧姆定律、电功、电功率和最大功率，能熟练进行计算 3、了解库仑定律，及其库仑力的计算 知识网络： 电流、电压 基本物理量 电位、电动势 电功、电功率 直流电路的基础知识 库仑定律 电阻定律 欧姆定律 最大功率输出定律 考情分析：本章主要介绍了直流电路基础知识，概念性很强，考题多数出现在单项选择题和 填空题中，所占比例不轻。因而复习时重在基础知识的理解和记忆。 最近三年本章考试题型、分值分布 一、直流电路基础知识 1、 电路 （1） 电路：用电源、用电器、导线和开关等组成的闭合回路。 （2） 电源：把其他形式的能量转化为电能的装置。 （3） 用电器：把电能转变成其他形式能量的装置。 （4） 状态：通路、开路、短路。 （5） 电路图：用规定符号表示电路连接情况的图。 2、 电流 基本定律
（1） 概念：电荷的定位移动形成电流。 （2） 形成条件 ①自由移动电荷 ②导体两端必须保持一定的电位差（电压） （3） 大小和方向 ①大小（即电流强度）：单位时间内通过导体横截面的电量（公式：t q I =） ②方向：规定正电荷定向移动方向为电流方向。在外电路中，电流方向由高电位 指向低电位；在电源内部，电流方向由电源负极到正极。 （4）单位：安塔（A ）。 1安塔＝1×103毫安＝1×106微安 3、电压、电位、电动势 电压与电位比较见表1，电压与电动势比较见表2 表1 电压与电位比较 表2 电压与电动势比较 4、 电功、电功率 （1） 电功（电能） ①电功：电场力作用下电荷定向移动形成电流所做的功 ②定义式：W ＝UI t 常用公式：Rt I t R U Pt W 22 ===（只适用于电阻电路）
第一章 电路的基础知识 本章主要讨论电路的基本模型、电路的基本物理量、电路的基本元件。引进了电流电压的参考方向的概念。应用欧姆定律、基尔霍夫两定律等对直流电路进行分析。这些内容是学习电工技术的基础。我们在分析时先从直流电路出发，得出一般规律，以后再将这些规律和论扩展到交流。 1．1 电路及其主要物理量 一、电路的基本概念 1．电路 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合起来，能使电流流通的整体。简单地说，就是电流流过的路径。 电路按其功能可分为两类：一类是为了实现电能的传输、分配和转换，例如电炉在电流通过时将电能转换成热能，这类电路称为电力电路。另一类是为了实现信号的传递和处理。例如电视机可将接收到的信号经过处理，转换成图像和声音，这类电路称为信号电路。 2．电路的组成 图1-1(a)是手电筒的实际电路，它由电池、电珠、开关和金属连片组成。当我们将手电筒的开关接通时，金属片把电池和电珠连接成通路，就有电流通过电珠，使电珠发光。这时电能转化为热能和光能。其中，电池是提供电能的器件，称为电源；电珠是用电器件，称为负载；金属连片相当于导线，它和开关是连接电源和负载，起传输和控制电能作用的，称为中间环节。 3．电路模型 实际电路中电气元件的品种繁多，在电路分析中为了简化分析和计算，通常在一定条 R L (a) 实际电路 (b)电路原理图(c)电路模型 图1-1 手电筒电路
件下，突出实际电路元件的主要电磁性质，忽略其次要因素，把它近似地看作理想电路元件。例如用“电阻”这个理想的电路元件来代替电阻器、电阻炉、灯泡等消耗电能的实际元件，用内电阻和理想电压源相串联的理想元件组合来代替实际的电池等等。用一个理想电路元件或几个理想电路元件的组合来代替实际电路中的具体元件，称为实际电路的模型化。 在电路分析中，常用的理想电路元件只有几个，它们可以用来表征千万种实际器件。 由理想电路元件构成的电路称为电路模型。图1-1（c ）就是手电筒的电路模型，图中的负载电阻L R 和电源内阻0R 为理想电阻元件;图中的电源S U 为理想电压源.今后我们在电路分析中讨论的电路都是电路模型.电路模型虽然与实际电路的性能不完全一致,但在一定条件下,在工程上允许的近似范围内,实际电路的分析完全可以用电路模型代替,从而使电路的分析与计算得到简化。 二、电路的主要物理量 1．电流(I 、i) 电荷有规则的定向移动形成电流。计量电流大小的物理量是电流强度，简称电流，用符号()i t 或i 来表示。电流强度的数学定义是：单位时间内通过导体横截面的电荷量，即 q t d i d = （1-1） 在一般情况下电流强度是随时间而变的，如果电流强度不随时间而变，即q t d d =常数，则这种电流就称为恒定电流，简称直流，它所通过的路径就是直流电路。在直流电路中，式（1-1）可写成 Q I t = （1-2） 我国法定计量单位是以国际单位制(SI)为基础的。它规定电流的单位是安培(Ａ)。计量微小 的电流时以毫安（mA ）或微安 （A μ）做单位，其换算关系是 361A=10mA 10A μ=。 习惯上，规定正电荷移动的方向或负电荷移动的反方向为电流的实际方向，。但在分析较为复杂的直流电路时，往往难于事先判断某支路中电流的实际方向；对于交 参考方向 实际方向 I a b (a)I>0 参考方向 实际方向a b (b)I<0 图1-2 电流的参考方向与实际方向
第一章练习题 一、填空题 1．所有电路从本质上来说都是由三部分组成： 、负载和中间环节。 2．电路有通路、短路和开路三种状态，其中 时，电路中会有大电流，从而损坏电源和导线，应尽量避免。 3．电感元件的伏安关系表达式为 。 4．电容元件的伏安关系表达式为 。 5．有一个电阻，两端加上50V 电压时，电流为10A ，当两端加上10V 电压时，电流值是 A 。 6．一个电源E=10V ，r=2Ω，若外电路接一负载，则负载大小为 时，有最大输出功率P MAX 。 7．一只“220V ，40W ”的灯泡正常发光时它的灯丝电阻是 Ω。 8．实际电压源的端电压随负载的增加而 。 9．实际电流源的输出电流随端电压的增加而 。 10．受控源分为电压控制电压源、电压控制电流源、电流控制电流源和 。 11．图1（a ）中电流为 。 12．图1（b ）中电压为 。 13．一个电源电压U S =10V ，内阻 r=1Ω，外电阻 R=9Ω。则该电路的总功率为 。 14．当元件的电压U 、电流I 为非关联参考方向时，功率P ＝ 。 15．串联电路中，电阻越大，该电阻两端的电压 。 16．并联电路中，支路电阻越大，流经该支路的电流 。 17．一个电源电压U S =10V ，内阻r=1Ω，外电阻R=9Ω。则该电路内电路的功率为 。 18．若要扩大电流表的测量量程，应将该电压表与电阻 。 19．一个电源电压U S =10V ，内阻r=1Ω，外电阻R=9Ω。则该电路外电路的功率为 。 20的电流的实际方向为 。 二、判断题 1．电路的基本作用是实现电能和非电能的转换。（ ） 2．电感元件的电压与电流的大小和方向无关，只与电流的变化率有关。（ ） 3．电容元件的电流与其端电压的大小和方向无关，只与电压的变化率有关。（ ） 4．理想电压源的端电压随着与它联接的外电路不同而改变。（ ） 5．理想电流源的输出电流随着与它联接的外电路不同而改变。（ ） 6．理想电压源与理想电流源之间可以进行等效变换。（ ） 7．如果选定电流从标以“+”极性的一端流入，从标以“-”极性的另一端流出，则把电流和电压的这种参考方向称为非关联参考方向。（ ） 8．等电位点之间电压等于零，没有电流流过。（ ） 9．电能的单位为瓦特，电功率的单位为焦耳。（ ） 20V + - U + - （a ） （b ）
第一章 电路基础 1-1、电路如右图所示，试求A 点的电位A V 。 【解】设V 3、Ω2与Ω1回路的电流为I 如图所标，所以 A 12 13=+=I 而V 6、Ω3支路没有闭合回路，所以没有电流。因此 V 511601603A =?-+=-+?=I V 1-2、电路如下图(a)所示，在开关S 断开和闭合两种情况下试求A 点的电位A V 。 【解】当开关S 断开时，电路如下图(b)所示，电路通过一个电流I ，所以 20 12 9.33)12(A A -=+--V V 解之得： V 84.5A -=V 【分析】当开关S 闭合时如同导线，电路如图(c)所示，虽然通过电流3I ，但没有电路元件。因此，V 12+、、A 点、Ωk 9.3到参考点形成独立回路，所以 9 .32012A A V V =- 解之得： V 96.1A =V Ωk 20
1-3、电路如右图所示，试求A 点的电位A V 。 【解析】一般情况下先根据KCL 列待求结点电流方程，而后以结点电位为未知量，根据欧姆定律写出各电流的表达式进而求解即可。 该电路有三条支路，又一个待求电位的结点A 点。设各电流分 别为1I 、2I 及3I ，参考方向如图所示。根据KCL 对于A 点有 321I I I =+ 所以 205501050A A A V V V = --+- 解之得： V 3.14A -=V 1-4、在图中的5个元件代表电源或负载。电流和电压的参考方向如图中所示。今通过实验测量得知：A 41-=I ，6A 2=I ，A 103=I ，V 1401=U ，V 902-=U ，V 603=U V 804-=U ，V 305=U （1）试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性（可另画一图）； （2）判断哪些元件是电源？哪些是负载？ （3）计算各元件的功率，电源发出的功率和负载取用的功率是否平衡？ 分析：（1）应掌握电流、电压的实际方向与参考方向间的关系：当实际方向与参考方向一致时，其实验测定值取正号，实际方向与参考方向相反时则取负号。例如电流1I 实际方向与参考方向相反，2I 和3I 实际方向与参考方向相同；电压1U ,3U , 5U 实际极性与参考极性相同，而2U ，4U 则相反。 （2）判别电源或负载 方法Ⅰ：用电流、电压的实际方向判别。如果二者方向相反，电流从“+”端流出，为电源发出功率；反之则是负载吸收功率。 方法Ⅱ：用电流、电压参考方向计算功率。如果二者参考方向一致，用式UI P =计算；若相反用式UI P -=计算。若计算结果0>P 则为负载；0
∑∑=吸 发P P 1-3 解：由题意可知功率平衡就是由图可知元件A 为非关联参考方向，其余均为关联参考方向 所以(发出) W 300560=?=A P W 60160=?=B P W 40220=?=E P W 120260=?=C P W 80240=?=D P (吸收)(吸收) E D C B A P P P P P +++=所以满足功率平衡。 (吸收)(吸收)
V 10521=?=u 解：因为所以受控电流源的电流A 5.01005.005.01=?==u i V 105.02020=?=?=i u ac V 3-=ab u V 13310-=--=+-=ab ac cb u u u 又 所以
Ω1解：由KCL ，通过对左半回路运用KVL，得, 032211=--I I A 4.01=I 1 3I W 44.112.1)3(21211=?=?=R I P CCCS 两端电压为电阻消耗功率V 2.14.032=?=u 电阻的电流为 Ω1电阻消耗功率Ω2W 32.024.022212=?=?=R I P 电压源发出功率 W 8.04.0221=?=?=I P 电压源CCCS 发出功率 W 96.04.022.1212=??=?=I u P CCCS
180 解：如图所示，对结点①利用 对右半回路利用KVL =
1-18（2） 解：可对图（b ）左半部分的回路采用KVL 11=+-u u u s R V 191011=-=-=R s u u u 再对右半部分采用KVL 所以V 925.4111=?==i R u R 因为 31122=-+R u u i R 所以A 61 135.4232112=?-?=-=R u u i R
答案1.7 解：如下图所示 (1)由KCL 方程得 节点①： 12A 1A 3A i =--=- 节点②： 411A 2A i i =+=- 节点③： 341A 1A i i =+=- 节点④： 231A 0i i =--= 若已知电流减少一个，不能求出全部未知电流。 (2)由KVL 方程得 回路1l ： 1412233419V u u u u =++= 回路2l ： 15144519V-7V=12V u u u =+= 回路3l ： 52511212V+5V=-7V u u u =+=- 回路4l ： 5354437V 8V 1V u u u =+=-=- 若已知支路电压减少一个，不能求出全部未知电压。 答案1.8 解：各元件电压电流的参考方向如图所示。 元件1消耗功率为: 11110V 2A 20W p u i =-=-?=- 对回路l 列KVL 方程得 21410V-5V 5V u u u =+== 元件2消耗功率为: 2215V 2A 10W p u i ==?= 元件3消耗功率为: 333435V (3)A 15W p u i u i ===-?-=
对节点①列KCL 方程 4131A i i i =--= 元件4消耗功率为: 4445W p u i ==- 答案1.9 解：对节点列KCL 方程 节点①: 35A 7A 2A i =-+= 节点③: 47A 3A 10A i =+= 节点②: 5348A i i i =-+= 对回路列KVL 方程得： 回路1l ： 13510844V u i i =-?Ω+?Ω= 回路2l ： 245158214V u i i =?Ω+?Ω= 答案1.10 解：由欧姆定律得 130V 0.5A 60i = =Ω 对节点①列KCL 方程 10.3A 0.8A i i =+= 对回路l 列KVL 方程 1600.3A 5015V u i =-?Ω+?Ω=- 因为电压源、电流源的电压、电流参考方向为非关联，所以电源发出的功率 分别为 S 30V 30V 0.8A 24W u P i =?=?= S 0.3A 15V 0.3A 4.5W i P u =?=-?=- 即吸收4.5W 功率。 答案1.12 解：(a)电路各元件电压、电流参考方向如图(a)所示。 由欧姆定律得 S /10cos()V /2A 5cos()A R i u R t t ωω=== 又由KCL 得 S (5cos 8)A R i i i t ω=-=- 电压源发出功率为 S S 2 10cos()V (5cos 8)A (50cos 80cos )W u p u i t t t t ωωωω=?=?-=- 电流源发出功率为
§1－1电路和电路模型 l －1晶体管调频收音机最高工作频率约108MHz 。问该收音机的电路是集中参数电路还是分布参数电路? 解：频率为108MHz 周期信号的波长为 m 78.21010810368=??== f c λ 几何尺寸d <<2.78m 的收音机电路应视为集中参数电路。 说明：现在大多数收音机是超外差收音机，其工作原理是先将从天线接收到的高频信号变换为中频信号后再加以放大、然后再进行检波和低频放大，最后在扬声器中发出声音。这种收音机的高频电路部分的几何尺寸远比收音机的几何尺寸小。 §1－2电路的基本物理量 l －2题图 l －2(a)表示用示波器观测交流电压的电路。若观测的正弦波形如图(b)所示。试确定电压u 的表达式和 s 1 s 5.0、=t 和s 5.1时电压的瞬时值。 题图 l —2 解： V 1V )270sin(V )1.5πsin()s 5.1(V 0V )018sin(V )1πsin()s 1(V 1V )90sin(V )5.0πsin()s 5.0(V πsin )(-==?===?===?== u u u t t u 1－3各二端元件的电压、电流和吸收功率如题图1－3所示。试确定图上指出的未知量。 题图 l —3 解：二端元件的吸收功率为p =ui ,已知其中任两个量可以求得第三个量。 W e 4e 22 H,A cos 2sin cos sin 2sin 2sin G,mA 1A 10110 1010 F, mA 1A 101101010 E,V 21 2 D, kV 2V 1021012 C,W μ5W 105101105 B,mW 5W 1051105 ,A 33 333363333t t ui p t t t t t t u p i u p i u p i i p u i p u ui p ui p -------------=?-=-======?=?--=-==?=?===--=-==?=?== -=?-=???-=-==?=??==吸吸吸