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电路学课件：第一章 电路的基本概念和定律

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第一章电路的基本概念和基本定律

第一章电路的基本概念和基本定律
电路：电流的通路.
开关
实际电路
电源
电路模型 3
（1）电源：供给电能的设备。
把其它形式的能量转换为电能。
（2）负载： 消耗电能的设备。
把电能转换为其它形式的能量
（3）中间环节（又称传输控制环节）：
各种控制电器和导线，起传输、分 配、控制电能的作用。
4
1.1.2 电路中的物理量 1、电流
定义 电荷有规律的定向运动即形成电流
(2) 列电路方程：
Uab UR E
UR Uab E
IR
UR R

Uab E R
15Leabharlann R aIR E UR
b U
IR

U
R
E
(3) 数值计算
U 3V
IR

3-2 1
1A
（实际方向与假设方向一致）
U 1V
IR
1 2 1

1A
（实际方向与假设方向相反）
16
（共7 个）
31
(一) 克氏电流定律（KCL）
对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点
流出的电流, 即： I 入= I 出 或者说，在任一瞬 间，一个节点上电流的代数和为 0。 即： I =0
例
I2
I1 I3 I2 I4
I1
I3
或：
I4
I1 I3 I2 I4 0
(二) 克氏电压定律（KVL）
对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其 电位升等于电位降。或各电压的代数和为 0。
I1
a
I2
即： U 0
R1
R2
例如： 回路 #3

电工电子学课件_______第一章

电工电子学课件_______第一章

uab
b
13
关联参考方向与非关联参考方向 对一个元件，电流参考方向和电压参考方向 可以相互独立地任意确定，但为了方便起见，常 常将其取为一致，称关联参考方向；如不一致， 称非关联参考方向。 i
a
i u
b a
+
−
u
+
b
(a)关联参考方向
(b)非关联参考方向
如果采用关联参考方向，在标注时标出一种即可。 如果采用非关联参考方向，则必须全部标注。
b （b）
三、电路中的功率
定义： 单位时间内元件吸收（消耗）或发出（释 放）的电能。 dw 数学表达式： p dt 单位：瓦特 W 方向：在电压、电流取关联参考方向下，p=ui 表 示的是该元件吸收（消耗）功率的大小。即为：
i i
w
+ u
w
+ u
p>0
18
p<0
第一章 电路的基本概念、定律与分析方法
34
第一章 电路的基本概念、定律与分析方法
实际电压源 I + − Rs Us
U Us
RL
0 理想电压源 实际电压源
U
I
电源内阻，表 示内部损耗 U = Us – IRs
Rs越小 特性曲线越平坦
当Rs = 0 时，实际电压源模型就变成电压源模型
35
第一章 电路的基本概念、定律与分析方法
2.电流源
Uab
15
第一章 电路的基本概念、定律与分析方法
Uab是否表示a端的电位高 于b端的电位？
a
Uab 元件
b
Uab只表示a、b两端电位的参考 方向为由a指向b。实际两点电 位哪点高，要看是Uab>0，还是 Uab<0。若Uab>0，则a端电位高 于b端电位。反之， b 端电位高 于a端电位。

第1章电路的基本概念与基本定律PPT课件

第1章电路的基本概念与基本定律PPT课件

A
IB
UAB
表示为 UAB
单位 伏特 V 方向为从A 至B
也叫电压降或电位差 1V=1000mV ,1mV是电压的
一种特例。
定义： A 点的电位是A 点与参考点间的电压，记做UA
电动势？ 电场力将电位正电荷从电源的低电位点 移到高电位点所做的功。
电动势用E 表示，实际方向为电位升的方向，与电压方向相反。
它们的相同点 它们的区别
电路与电子技术
电压、电压降、电位差、电位、电动势
单位相同 都是 伏特 （V） 仅电动势的方向与其它的相反
3). 电功率
功率用 p 来表示 p(t) =u(t) i(t)
定义
单位为 W 、mW 、 kW
电功率与电压和电流密切相关。当正电荷从 元件上电压的“+”极经元件移至“-”极时，电场 力要对电荷作功，这时，元件吸收能量；反之， 正电荷从“-”极到“+”极时，电场力作负功，元 件向外释放能量。
电压、电流均是直流量，所以应有 P=UI
电阻元件
始终消耗功率
电感和电容元件 不消耗功率
电路与电子技术
电压源和电流源 有时发出功率，也有时消耗功率，
需要看I 和U 的方向。
2. 参考方向
电路变量的参考方向原则上是可以任意假定的, 有了参考方 向, 电流的正负才意义。一般地，无源电路元件的电流参考方 向一旦确定, 则电压的参考方向也随之而定, 即取与电流相关 联的参考方向。如：
...
话筒 放 扬声器 大 器
2. 电路的组成部分
电源: 提供 电能的装置
发电机
升压 变压器
输电线
电路与电子技术
负载: 取用 电能的装置
降压 变压器

电工学 第1章电路的基本概念与基本定律PPT课件

电工学 第1章电路的基本概念与基本定律PPT课件
本节讨论问题的理论依据是欧姆定律
如图电路：
a
E 为电源的电动势 E U 为电源的端电压
U
R
R0 为电源的内阻 R 为电路负载电阻
R0 b
一、有载工作状态
当开关闭合，电源与负载接通， 即电路处于有载工作状态。
电路中的电流为 I=E/(R0+R) a 负载电阻两端的电压为 U=IR E
或写成 U=E-IR0
阻上损耗的功率。 可见电路具有功率平衡特性。
二. 开路工作状态
如图电路：当开关断开时，电
路则处于开路(空载)状态。
a
开路时，外电路的电阻为无穷 大，电路中的电流 I 为零。
E
电源的端电压(称为开路电压 R
或空载电压 U0 ) 等于电源的 电动势，电源不输出电能。
0
b
电路开路时的特征为
I=0 U = U0 = E P=0
I= 0
U=
R
U0
三. 短路工作状态
当电源两端由于某种原因而 联在一起时，称电源被短路。
IS a
c
短路时，可将电源外电阻视 E
R
为零，电流有捷径流过而不 通过负载。
R0
由于R0很小，所以此时电流
b
d
很大，称之为短路电流 Is 。
U=0
电路短路时的特征为
I = Is = E / R0
P = P = I2 R0
+
_ E3
R3
独立回路：？个 3个
有几个网孔就有几个独立回路
小结
设：电路中有N个结点，B个支路 则： 独立的结点电流方程有 (N -1) 个
独立的回路（网孔）电压方程有 (B -N+1)个

第一章 电路的基本概念和基本定律

第一章 电路的基本概念和基本定律

第一章电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基尔霍夫定律是电工技术和电子技术的基础。

§1-1 电路中的物理现象和电路模型一、实际电路电路：由电气器件或设备，按一定方式连接起来，完成能量的传输、转换或信息的处理、传递。

组成：电源、负载和中间环节。

日光灯实际电路二、理想电路元件、电路模型实际电路的分析方法：用仪器仪表对实际电路进行测量，把实际电路抽象为电路模型，用电路理论进行分析、计算。

1、理想电路元件实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或旗舰所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器等，它们的电磁性质是很复杂的。

例如：一个白炽灯在有电流通过时，如下图所示：为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看成理想电路元件。

2、电路模型将实际电路中的元件用理想电路元件表示、连接，称为实际电路的电路模型。

如下图所示：U S三、电路的分类1、分布参数电路电路本身的几何尺寸相对于工作波长不可忽略的电路。

2、集中参数电路如果电路本身的几何尺寸l相对于电路的工作频率所对应的波长λ小的多，则在分析电路时可以忽略元件和电路本身几何尺寸。

例如：工作频率为50Hz，波长λ=6000km，所以在工频情况下，多数电路满足l<<λ，可以认为是集中参数电路。

集中参数电路分为：线性电路（元件参数为常数）★非线性电路（元件参数不为常数）§1-2电路中的基本物理量一、电流及电流的参考方向1、电流：带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动形成的电流。

dtdqi =（单位时间内通过某一截面的电荷量） 电流的单位：A （安培）、kA （千安）、mA(毫安）、μA （微安）A 10A 1 , A 10mA 1 , A 10kA 1-633===-μ2、电流的参考方向电流的实际方向：正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向（客观存在） 电流的参考方向：任意假定。

实际方向（2A ）（参考方向与实际方向相同）A)2( 0=>i i 实际方向（2A ）（参考方向与实际方向相反）A)2( 0-=<i i二、电压、电位及电压的参考方向1、电位（物理中的电势）电场力把单位正电荷从一点移到参考点所做的功。

【学习课件】第1章电路的基本概念与基本定律

【学习课件】第1章电路的基本概念与基本定律

方向：电动势的实际方向是由电源低
电位端指向电源高电位端。（电位升
高的方向）在分析问题时可设参考方
向。
单位：电动势与电压的单位相同。为
伏特(V)。
ppt课件
18
电位
电位的概念：
在电路中任选一点，设其电位为零（用 标记）， 此点称为参考点c。其它各点相对参考点的电压，就
是该点的电位。（则记为：“UX” （注意：电位为单下
由理想电路元件组成的电路就是电路的电路 模型。
电路与电路模型
实际电路：
灯 泡
导线 导线 开关 开关
电 电
池 池
电路模型：+
S E 开关
IR
R0
干电池
电珠
1.2电路的主要物理量及方向
电流
电流 电压 电动势
概念:电荷有规则的定向运动
大小:通过某处的电荷量与所
需时间之比。
a
Iab b S
方向:正电荷移动的方向
c
I1 R1 d R3 I3 a
R2
E1
I2
Uab=24V
E2
b
b
ppt课件
20
1）以b点为参考点，Ub=0 则Ua=Uab= 24V，
Uc=Ucb=E1=100V
I1 R1 d R3 I3
c
a
R2
E1
I2
Uab=24V
Ud=Udb= I3R3+Uab=60V
E2
或 Ud=-I1R1+E1=60V 或 Ud=I2R2+E2=60V
控制和保护部件统称为中间环节， 如导线、开关及各种继电器等。 （用于传输电能和电信号）
电气器件：泛指实际的电路部件，如电阻器、电容器、电感线圈、 晶体管、变压器等。

电工学课件--第一章 电路的基本概念和基本定律

电工学课件--第一章 电路的基本概念和基本定律

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第一章第二章第三章 2011-1-15 第五章第七章第八章第四章第一章电路的基本概念和基本定律第一节第二节第三节第四节第五节第六节额定值第七节作业电路和电路模型电路的基本物理量及其参考方向无源理想元件电源基尔霍夫定律电路的工作状态及电器设备的电路中电位的计算第一节电路和电路模型一、电路二、电路模型返回第二节电路的基本物理量及其参考方向一、电流二、电压三、关联参考方向四、电能和电功率返回第四节无源理想元件一、电阻元件二、电感元件三、电容元件返回第四节电源一、电压源二、电流源三、受控源返回第五节基尔霍夫定律一、几个概念二、基尔霍夫电流定律（KCL 基尔霍夫电流定律电流定律（三、基尔霍夫电压定律（KVL 基尔霍夫电压定律 KVL 返回第六节电路的工作状态及电器设备的额定值一、有载工作状态二、开路状态三、短路状态四、电器设备的额定值返回第七节电路中电位的计算一、电位二、电源的习惯画法返回一电路 1.定义: 电路是由某些电气元件按一定方式连接起来的总体，式连接起来的总体，它提供了电流流通的路径。

流流通的路径。

电路主要由电源负载和电源、负载 2.组成: 电路主要由电源负载和中间环节三部分组成。

三部分组成。

返回例如：手电筒电路例如：电：电电源电：电电分配和转换. （） 3.作用： 1）实现能量的传输、分配和转换（2）实现信号的传递与处理。

）实现信号的传递与处理。

（3）信息的存储。

）信息的存储。

二电路模型定义： 1.定义：电路模型就是将实际电路中的各种元件按其主要物理性质分别用一些理想电路元件来表示所构成的电路图。

返回 2. 常见的理想电路元件电阻电感电容电压源电流源返回 3. 手电筒的电路模型 s 电源 R0 US R 电路模型的愠愠电路的电路的第二节电路的基本物理量及其参考方向一、电流 1. 定义：在电场的作用下，在电场的作用下，电荷有规则的定向移动形成电流，我们把单位时间内通移动形成电流，过导体横截面积的电荷量定义为电流强度。

第1章 电路的基本概念和定律

第1章 电路的基本概念和定律
图 1.22 理想电流源 (a) 符号；(b) 直流伏安特性
51
第 1 章 电路的基本概念和定律
2. 实际电流源的电路模型 式(1-9)可改写(变换)为
(1-10) 其中IS=US/RS。对应式(1-10)的电路如图1.23(a)所示，即实际 电源也可用理想电流源与电阻并联的模型来表征，称RS为电 源内阻，称这种电路模型为实际电流源。
例 1.5 某电压源的开路电压为30 V，当外接电阻R后， 其端电压为25 V，此时流经的电流为5 A，求R及电压源内 阻RS。
解 用实际电压源模型表征该电压源，如图1.21所示。 设电流及电压的参考方向如图中所示，根据欧姆定律可 得
U=RI
47
第 1 章 电路的基本概念和定律
图 1.21 例1.5图
52
第 1 章 电路的基本概念和定律
图1.23 实际电流源 (a) 模型；(b) 伏安特性曲线
53
第 1 章 电路的基本概念和定律
例 1.6 电路如图1.24所示，求： (1) 电阻两端的电压。 (2) 1 A电流源两端的电压及功率。
54
第 1 章 电路的基本概念和定律
图1.24 例1.6图
55
ab段电路吸收的能量为dw=u dq，由于dq=i dt，故dw=ui dt就是 ab段电路在时间dt内所吸收的电能。通电时间由t0到t，则电路 吸收的电能为
(1-7)
26
第 1 章 电路的基本概念和定律
在直流电路中，有
W=UIt (t为通电时间)
在SI中，电能单位为焦耳(J)。实用中还有度，1度=1千瓦 ×1小时=1千瓦时(kW·h)。
6
第 1 章 电路的基本概念和定律
7
第 1 章 电路的基本概念和定律
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线性电阻：VAR为过原点的一条直线。 非线性电阻： VAR特性为u-i平面上的一条曲线。
时不变电阻： VAR特性与时间无关。 时变电阻： VAR特性与时间有关。
线性时不变电阻是我们学习的重点，简称 电阻，符号为R，其即表示电阻元件，又表示 元件的参数。
iR
u
u Ri
u
0
i
3、线性电阻的性质：
1）欧姆定律：u、i 为关联参考方向时，
i u
3. 电功率(Electric-Power)：电场力做功的速率,也
称瞬时功率。
若u , i为关联参考方向
p(t) dw dt
dw u dq
p吸 ui，p发 －ui
P吸﹥0, P发﹤ 0表示元件吸收功率 P吸﹤0, P发﹥ 0表示元件发出功率
p(t) u(t)i(t)
i dq dt
七、常用电路仿真软件 美国Synopsys公司的Saber
第一章 电路的基本概念和定律
第一节 电路(Electric Circuits)和 电路模型(Electric Model)
1. 实际电路：若干电气器件(Electric devices)按照一 定的方式相互联系而成的整体。
2. 实际电路的功能： 1) 实现电能（力）的传输与分配； 2) 实现电信号的传输和处理。
3. 电路模型：理想电路元件(Electric Element）相互 连接而成，是对实际电路的抽象。
理想元件： 在一定条件下，对实际电气器件忽 略次 要性质，用足以表征其主要性能的模型来表示，这 种模型各自都有精确的定义。
●电阻元件R —反映电能的损耗； ●电感元件L —反映磁场能量的储存； ●电容元件C —反映电场能量的储存； ●电压源US ，电流源 IS ； ●受控源, 运算放大器。 集总参数(Lumped Paramertes)元件：电路中某一 物理现象集中在一个元件中发生的。
（3）期末考试 70％
六、参考文献
《电路基础》陈洪亮等, 上海交大 , 2007.5 《简明电路分析基础》李瀚荪编，北京理工， 2002.7 《电路》第五版，邱关源编著，罗先觉修订, 西交 大，2006.5 《Fundamentals of Electric Circuits》 Charles K.Alexander，Matthew N.O.Sadiku, 清华大学出版社 , 2000 《电路学习指导与习题精解》邢丽冬、潘双来编， 清华大学出版社 , 2008.12
2. 电压(Voltage)： 电埸力移动单位正电荷所作的功 .
1) 电压的实际方向：高电位指向低电位。
2) 电压的参考方向：为指定的方向。
3) 电压参考方向，借助电压的代数表达式，才能说明
电压的实际方向。
i dq
u dw
u i a
元件
b
dt
dq
关联参考方向
某一段电路或某一个元件，电流从标 以电压“+”极性端流入，从标以“－” 极性端流出，电压的参考方向与电流 的参考方向一致，称为关联参考方向。
火电厂
水电厂
核电厂
风力发电厂
太阳能发电厂
潮汐发电厂
地热发电厂
沼气发电厂
垃圾发电厂
电路 Electric Circuits
电路理论基础
☆电路理论基础是电类专业本科生接触的首 门技术基础课程。
☆ 电路理论是电类各专业共同的理论基础。 ☆电路基本概念、基本理论、基本分析方法 及初步实验技能, 是学习后续有关专业基础课 程及专业课程的必备知识。 ☆为从事电气工程及相关科研技术工作打下基 础。
电路
数模 字拟 电电 子子 技技 术术
信号与线性系统 自动控制原理
工 微程 机电 原磁 理场
不同电类专业方向的专业课程
一、电（electric）: 是一种能量（ energy ）形式.应用在工农业生
产、科研、军事、交通等领域。
电能的特点:
（1）便于与其它形式的能量相互转换； 煤 水 核 风 太阳能 潮汐 地热 沼气 垃圾 燃料
u=R i， i=G u
R=0 (有i 无u) → 短路(SC)
（2）便于传输，经济、方便、迅速；
有线
无线
（3）便于控制，通过具体电路实现。
二、实际电路
电设备构成整体，实现电能的转换、传输或控 制，完成能量传输和信号处理任务。例如： （1）电力系统(智能电网)：
实现电能的生产、传输、分配与消费。
（2）通讯系统： 实现电信号的传输、处理和再现。
（3）航空电源中各种变换器: AC-DC DC-AC DC-DC AC-DC-AC
若u , i为非关联参考方向
p发 ui，p吸 －ui
P吸﹤ 0, P发﹥ 0表示元件发出功率
P吸﹥ 0, P发﹤ 0表示元件吸收功率
4. 电能量(Electric- Energe)：电功率的积分。关
联参考方向下，电路元件在t 0到t的时间内吸 收的能量为：
t
t
W (t0 , t)
p( )d( )
集总假设条件：实际电路的外形尺寸远小于电源正常 工作频率所对应的电磁波的波长 。
第二节 电路中基本电气量及特性
1. 电流(Current)：单位时间内通过元件的电荷数。
1) 电流的实际方向：正电荷移动的方向。
2) 电流的参考方向：为指定的方向。
3) 电流参考方向，借助电流的代数表达式，才能说明
电流的实际方向。
（4）计算机主板电路：CPU、接口、总线
三、电路理论：复杂电路和简单电路遵循着相 同的运动规律，具有基本的共性，电路理论就 是研究电路本质、内在的基本规（1）基本概念
（2）基本定理、定律
（3）基本分析方法 （4）基本应用
五、电路理论基础考核方法
（1）作业 15％ （2）抽查 测验 15％
t0
u( )i( )d( )
t0
例：已知u=－30V，i=5mA,求该元件的功率。
解：u，i为非关联参考方向
i u
p发 ui＝(30) 5 0.15W(实际吸收)
p吸 －ui＝－（－30） 5＝0.15W(实际吸收)
W (1,5) 0.6(J)
第三节 电路中基本电气元件 一、电阻元件(Resistor) 1、定义：载流导体或半导体会因发热而消耗电能， 可将其抽象为电阻元件。 2、VAR：任一时刻 的电压和电流的关系为伏安关 系，由u-i平面的一条曲线确定，称作伏安特性曲线。