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电路的基本概念和基本定律

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电路的基本概念和基本定律

电路基本概念和基本定律

电路是由电工设备或元件按照一定方式组合而成，用于实现电能的传输和转换，以及传递和处理信号。一般电路由电源、负载和连接导线组成。

电源是一种将其他形式的能量转换成电能或电信号的装置，如发电机、电池和各种信号源。负载是将电能或电信号转换成其他形式的能量或信号的用电装置，如电灯、电动机、电炉等。变压器和输电线是连接电源和负载的部分，起到传输和分配电能的作用。

电路分为外电路和内电路。从电源一端经过负载再回到电源另一端的电路称为外电路，而电源内部的通路则称为内电路。

电路有三种状态：通路、开路和短路。通路是连接负载的正常状态。开路是电路中某处的连接导线断开，电路中的电流为零，电源不输出电能。短路是非正常连接，外电路的电阻可视为零，电流有捷径可通，不再流过负载。

电路中产生电流的条件是电路中有电源供电且电路必须是闭合回路。电路的功能包括传递和分配电能，以及传递和处理信号。

电路的基本定律包括欧姆定律、基尔霍夫定律和电功率定律。欧姆定律指出电流与电阻成正比，与电压成反比。基尔霍夫定律分为节点定律和回路定律，用于分析电路中的电流和电压分布。电功率定律则描述了电路中能量的转换和损失。

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1电路基本概念和基本定律

1电路基本概念和基本定律

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1电路基本概念和基本定律

知 识 要 点

·了解电路和电路模型的概念；

·理解电流、电压和电功率；理解和掌握电路基本元件的特性；

·掌握电位和电功率的计算；会应用基尓霍夫定律分析电路。

随着科学技术的飞速发展，现代电工电子设备种类日益繁多，规模和结构更是日新月异，但无论怎样设计和制造，几乎都是由各种基本电路组成的。所以，学习电路的基础知识，掌握分析电路的规律与方法，是学习电工学的重要内容，也是进一步学习电机、电器和电子技术的基础。本章的重点阐明有关电路的基本概念、基本元件特性和电路基本定律。

1.1电路和电路模型

1.1.1 电路的概念

1. 电路及其组成

简单地讲，电路是电流通过的路径。实际电路通常由各种电路实体部件（如电源、电阻器、电感线圈、电容器、变压器、仪表、二极管、三极管等）组成。每一种电路实体部件具有各自不同的电磁特性和功能，按照人们的需要，把相关电路实体部件按一定方式进行组合，就构成了一个个电路。如果某个电路元器件数很多且电路结构较为复杂时，通常又把这些电路称为电网络。

手电筒电路、单个照明灯电路是实际应用中的较为简单的电路，而电动机电路、雷达导航设备电路、计算机电路，电视机电路是较为复杂的电路，2

但不管简单还是复杂，电路的基本组成部分都离不开三个基本环节：电源、负载和中间环节。

电源是向电路提供电能的装置。它可以将其他形式的能量，如化学能、热能、机械能、原子能等转换为电能。在电路中，电源是激励，是激发和产生电流的因素。负载是取用电能的装置，其作用是把电能转换为其他形式的能（如：机械能、热能、光能等）。通常在生产与生活中经常用到的电灯、电动机、电炉、扬声器等用电设备，都是电路中的负载。中间环节在电路中起着传递电能、分配电能和控制整个电路的作用。最简单的中间环节即开关和联接导线；一个实用电路的中间环节通常还有一些保护和检测装置。复杂的中间环节可以是由许多电路元件组成的网络系统。

电路基本概念和基本定律

电路基本概念和基本定律

第一章 电路基本概念和基本定律

知 识 要 点

·了解电路和电路模型的概念；

·理解电流、电压和电功率；理解和掌握电路基本元件的特性；

·掌握电位和电功率的计算；会应用基尓霍夫定律分析电路。

随着科学技术的飞速发展，现代电工电子设备种类日益繁多，规模和结构更是日新月异，但无论怎样设计和制造，几乎都是由各种基本电路组成的。所以，学习电路的基础知识，掌握分析电路的规律与方法，是学习电工学的重要内容，也是进一步学习电机、电器和电子技术的基础。本章的重点阐明有关电路的基本概念、基本元件特性和电路基本定律。

电路和电路模型

1.1.1 电路的概念

1. 电路及其组成

简单地讲，电路是电流通过的路径。实际电路通常由各种电路实体部件（如电源、电阻器、电感线圈、电容器、变压器、仪表、二极管、三极管等）组成。每一种电路实体部件具有各自不同的电磁特性和功能，按照人们的需要，把相关电路实体部件按一定方式进行组合，就构成了一个个电路。如果某个电路元器件数很多且电路结构较为复杂时，通常又把这些电路称为电网络。

手电筒电路、单个照明灯电路是实际应用中的较为简单的电路，而电动机电路、雷达导航设备电路、计算机电路，电视机电路是较为复杂的电路，但不管简单还是复杂，电路的基本组成部分都离不开三个基本环节：电源、负载和中间环节。

电源是向电路提供电能的装置。它可以将其他形式的能量，如化学能、热能、机械能、原子能等转换为电能。在电路中，电源是激励，是激发和产生电流的因素。负载是取用电能的装置，其作用是把电能转换为其他形式的能（如：机械能、热能、光能等）。通常在生产与生活中经常用到的电灯、电动机、电炉、扬声器等用电设备，都是电路中的负载。中间环节在电路中起着传递电能、分配电能和控制整个电路的作用。最简单的中间环节即开关和联接导线；一个实用电路的中间环节通常还有一些保护和检测装置。复杂的中间环节可以是由许多电路元件组成的网络系统。

a第一章 电路的基本概念和基本定律

a第一章 电路的基本概念和基本定律

- 1 - 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Uab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）Uab=6V, P=6×2= 12W 消耗功率

（b）Uab=-8V，P=1×(-8)=-8W 提供功率

（c）Uab=-10V, P=-(-8)(-10)=-80W 提供功率

（d）Uab=-8V, P=-(-2)(-8)=-16W 提供功率

（e）Uab=-(-6)=6V, P=-(-1)(-6)=-6W 提供功率

（f）Uab=-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iA、uB和iC。

解 根据题意，对元件A，有

PA=6iA=66, iA=666=11A

对元件B，有

PB=-5uB=-25, uB=525=5V

对元件C，有

PC=-4iC=-68, iC=468=17A (a) (b)

(d) (e) (f) a

6V - + b 2A a

-8V - + b 1A a

-10V - + b -8A

(c)

a

-8V - + b -2A a

16V - + b -2A a

-6V - + b -1A

题1-1图

题1-2图 6V + - iA Ａ

uB + - Ｂ -5A

-4V + - iC C - 2 - 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：I1=-2A，I 2=3A，I 3=5A，U1=70V，U2=-45V，U3=30V，U4=-40V，U 5=-15V。

电路的基本概念及基本定律

电路的基本概念及基本定律

第一章 电路的基本概念及基本定律

本章重点：参考方向、关联参考方向，电路元件，独立电源，基尔霍夫定律

本章难点：参考方向，受控源

§1-1 电路与电路模型

实际电路是为完成某种预期目的而设计、安装、运行的，由电路元器件相互连接而成，具有传输电能、处理信号、测量、控制、计算等功能。

电路模型是由理想电路元件取代每一个实际电路器件而构成的电路。理想电路元件是组成电路模型的最小单元，具有某种确定的电磁性质的假想元件。

注意：本书说电路均指电路模型，并将理想电路元件简称电路元件

以下是手电筒的实际电路及电路模型：

元件分类

按不同原则可将元件分成以下几类：

1、线性元件与非线性元件

2、有源元件与无源元件

3、二端元件与多端元件

4、静态元件与动态元件

5、集中参数元件与分布参数元件

§1-2 基本物理量和参考方向

一、基本物理量 在电路分析中，常用的基本物理量（亦称基本变量）有：电流i，电压u，电量q，磁链ψ，能量W和功率p。通过这些物理量可以反映电路所具有的性能，揭示电路的变化规律。

二、参考方向

在电路中，电流和电压都具有方向性。对于简单的电路来说，电流的实际流向（正电荷运动的方向）、电压的正负极性是可以判断出来的，但对于复杂电路、或方向不断变化（如日常用的50Hz交流电）的交变电路来说，事先辨别出它们的方向是相当困难的。因此在分析电路之前就需要假设一个方向——参考方向。

1、电流参考方向

电流在导线中或一个元件中流动的实际方向只有两种可能。对于难以确定电流实际方向的较复杂电路，为了分析计算的方便，假设了每个支路或元件上的电流方向，这种人为假设的电流方向就是电流的参考方向。

电流参考方向：对于一个具体的元件或支路可以任意选定某一方向为其电流参考方向。

如果选定的参考方向与实际电流方向一致，那么电流为正值，选定的参考方向与实际电流方向相反，电流为负值。在下图中：