第1章 直流电路

1 第一章 直流电路（讲课6学时）

第1次课：电路基本概念

一、学时：2学时

二、目的和要求：

1．理解电压、电流参考方向的意义；

2．掌握功率的计算方法；

3．电流源与电压源等效变换。

三、重点：

1.电压、电流的参考方向；

2.等效变换；

3.功率计算。

四、难点：

基本概念的理解。

五、教学方式：多媒体或传统方法

六、习题安排：

七、教学内容：

1．1电路的基本概念

1．1．1电路图与电路基本物理量

1 电路

（1）组成：电路一般由电源、负载和中间环节组成。

 电源：如发电机、电池等，电源可将其它形式的能量转换成电能，是向电路提供能量的装置。

 负载：指电动机、电灯等各类用电器，在电路中是接收电能的装置，可将其它形式的能量转换成电能。

 中间环节：将电源和负载连成通路的输电导线、控制电路通断的开关设备和保护电路的设备等。

（2）电路的主要功能：

 电力系统中： 电路可以实现电能的传输、分配和转换。

 电子技术中： 电路可以实现电信号的传递、存储和处理。

（3）理想元器件

 定义：实际电路元件的电特性是多元的、复杂的；理想电路元件的电特性是精确的、惟一的。 2

 分类：分有有源和无源两大类

（4）电路模型

 电路模型：与实体电路相对应的电路图。电路模型中的所有元件均为理想电路元件。

2电流 3 （1） 定义：电荷的定向移动形成电流。

（2） 电流的大小：用电流强度表示。

 电流强度等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。

 电流的单位及换算：1A=103mA=106μA=109nA

（3） 电流参考方向：解题前在电路图上标示的电压、电流方向。（任意假定的电流方向）

 电流的参考方向表示方法：用带箭头的直线表示或双下标表示

（4） 电流参考方向与电流实际方向的关系：

 当电流参考方向与实际方向相同时，其值为正，反之则为负值。

 例题：

图中若 I = 3 A，则表明电流的实际方向与参考方向相同；反之，若 I = –3 A，则表明电流的实际方向与参考方向相反 。

第1章 直流电路 习题参考答案

一、 填空题：

1. 任何一个完整的电路都必须有 电源 、 负载 和 中间环节 3个基本部分组成。具有单一电磁特性的电路元件称为 理想 电路元件，由它们组成的电路称为 电路模型 。电路的作用是对电能进行 传输 、 分配 和 转换 ；对电信号进行 传递 、 存储 和 处理 。

2. 反映实际电路器件耗能电磁特性的理想电路元件是 电阻 元件；反映实际电路器件储存磁场能量特性的理想电路元件是 电感 元件；反映实际电路器件储存电场能量特性的理想电路元件是 电容 元件，它们都是无源 二端 元件。

3. 电路有 通路 、 开路 和 短路 三种工作状态。当电路中电流0RUIS、端电压U＝0时，此种状态称作 短路 ，这种情况下电源产生的功率全部消耗在

内阻 上。

4.从耗能的观点来讲，电阻元件为 耗能 元件；电感和电容元件为 储能 元件。

5. 电路图上标示的电流、电压方向称为 参考方向 ，假定某元件是负载时，该元件两端的电压和通过元件的电流方向应为 关联参考 方向。

二、 判断题：

1. 理想电流源输出恒定的电流，其输出端电压由内电阻决定。 （错）

2. 电阻、电流和电压都是电路中的基本物理量。 （错）

3. 电压是产生电流的根本原因。因此电路中有电压必有电流。 （错）

4. 绝缘体两端的电压无论再高，都不可能通过电流。 （错）

三、选择题：（每小题2分，共30分）

1. 当元件两端电压与通过元件的电流取关联参考方向时，即为假设该元件（A）功率；当元件两端电压与通过电流取非关联参考方向时，即为假设该元件（B）功率。

A、吸收； B、发出。

2. 一个输出电压几乎不变的设备有载运行，当负载增大时，是指（ C ）

A、负载电阻增大； B、负载电阻减小； C、电源输出的电流增大。

习 题

1.1 题1.1图所示电路由4个元件组成，电压电流的参考方向如图中所示。已知U1= –5V，U2=15V，I1=2A，I2=3A，I3= –1A。试计算各元件的电功率，并说明哪些元件是电源？哪些元件是负载？

题1.1图

解：1元件：102)5(111IUP（W）是电源。

2元件：40315222IUP（W）是负载。

3元件：15)1(15323IUP（W）是电源。

4元件：202)155(14UIP（W）是电源。

1.2 求题1.2图所示各元件的端电压或通过的电流。

题1.2图

解：(a)10101IRU(V)

(b)155RUI (A)

(c)1010)1(IRU (V)

1.3 有一电感元件L=0.1H，通过此电感的电流i随时间变化的波形如题1.3图所示，若电压uL与电流i的参考方向一致，试画出电压的波形。

题1.3图 解：t=0~4ms时，5.2410dtdi 25.05.21.0dtdiLuL（V）

t=4~6ms时，54610dtdi 5.0)5(1.0dtdiLuL（V）

1.4 有一电容元件C=10µF，其端电压u的波形题1.4图所示。若电流iC与电压u的参考方向一致，试画出流过电容的电流iC的波形。

题1.4图

解：t=0~2ms时，331021024dtdu 02.0102101036dtduCiC（mA）

t=2~4ms时，010203dtdu 0010106dtduCiC（mA）

t=4~6ms时，331021024dtdu 02.0102101036dtduCiC（mA）

t=6~10ms时，010403dtdu 0010106dtduCiC（mA）

第一章直流电路试题

一、填空题：

1、电路是由 、

、

和三部分组成，以形成电流的闭合通路。

2、中间环节的作用是把

和

连接起来，形成闭合回路，并对整个电路实行 、 和 。

3、电源的功能是将 能转换成

能。

4、负载的作用是将

能转换成的 能。

5、电路的种类繁多，一般可分为 电路和 电路两大类。

6、在一个完整的电路中， 的电路称为内电路； 的电路称为外电路。

7、 的定向移动形成电流。电流的方向规定为 的运动方向，与电子移动的方向 。

8、如图所示的某段电路，测得电流为1A，若选择电流参考方向由a b则I=

A。

9、如图所示的某段电路，测得电压为2V，若选择电流参考方向由a b，I=-1A，则Uab= V，该元件的作用是 电能。

10、电源电动势的方向规定为从 极指向 极，它是 力克服 力移动电荷做功的结果。 11、电压的方向规定为由 端指向

端，是

力移动电荷做功，通过负载把电能转换成其它形式的能。

12、如图所示电路所标的参考方向，则电阻R两端的实际电位是 端高于 端。

13、如图所示电路所标的参考方向，则灯泡EL的电流实际方向是从 端流

向 端。

14、如图所示电路，电压表的读数为5V，则E= V，A点电位VA= V，O点电位V0= V。

15、如图所示电路中，未知电阻值或电流值应各为：R1= Ω，I2= A；R3= Ω。

16、如图所示电路，直流电动机M正在运转，测得其端电压为24V。则安培表的读数为I= ，电动机的功率P= 。