电路和电路模型电路的基本物理量及其参考方

第二节 电路的基本物理量
第二节 电路的基本物理量
第二节 电路的基本物理量
通常电业部门用kW·h（千瓦时）测量用户消耗的电能。1kW·h（或1度电）
是功率为1kW的元件在1h内消耗的电能，即1kW·h = 3 600 000 J。
电气设备或元件长期正常运行的电流容许值称为额定电流，其长期正常运
行的电压容许值称为额定电压，额定电压和额定电流的乘积称为额定功率。
反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量。电源电动势使电源两
端产生电压。电源电压在数值上与电源电动势相等。在电路中，电动势常用E
表示。单位是伏（V）。电路中，电压的实际方向定义为电场力推动正电荷移
动的方向，也就是电位降低的方向。可用极性“+”和“－”表示，其中“+”
表示高电位，“－”表示低电位。也可用一个箭头或双下标表示，如Uab表示
到另一点所做的功为1焦耳时，该两点间的电压为1伏特。常用的电压单位还有
千伏（kV）、毫伏（mV）和微伏（μV）。
第二节 电路的基本物理量
u ab

dw
dq
（1-4）
第二节 电路的基本物理量
电路中的电流和电压由电源电动势维持。电源电动势是指在电源内部，
非静电力把正电荷从负极板移到正极板时要对电荷所做的功。电源电动势是
称模型化），即在一定条件下突出其主要的电磁性质，忽略其次要因素，把
它近似地看作理想电路元件。由理想电路元件组成的与实际电路元件相对应
的电路，并用统一规定的符号表示而构成的电路，就是实际电路的电路模型，
它是对实际电路电磁性质的科学抽象和概括。
第一节 实际电路和电路模型
理想电路元件（今后“理想”两字常略去不写）主要有理想电压源、理想

《电路基础》目录第1章电路的基本概念、基本定律1.1 电路和电路模型1.1.1电路的组成及功能1.1.2 电路模型1.2 电路的基本物理量1.2.1 电流1.2.2 电压、电位和电动势1.2.3 电功和电功率1.2.4 参考方向1.3 基尔霍夫定律1.3.1 几个常用的电路名词1.3.2 结点电流定律（KCL）1.3.3 回路电压定律（KVL）1.4 电压源和电流源1.4.1 理想电压源1.4.2 理想电流源1.4.3 实际电源的两种电路模型1.5 电路的等效变换1.5.1 电阻之间的等效变换1.5.2 电源之间的等效变换1.6 直流电路中的几个问题1.6.1电路中各点电位的计算1.6.2 电桥电路1.6.3 负载获得最大功率的条件1.6.4 受控源小结习题技能训练项目一：电路测量预备知识及技能的训练技能训练项目二：实验一：基尔霍夫定律的验证第2章电路的基本分析方法2.1 支路电流法2.2 回路电流法2.3 结点电压法2.3.1 结点电压法2.3.2 弥尔曼定理2.4 叠加定理2.5 戴维南定理小结习题实验二：叠加定理和戴维南定理的验证第3章单相正弦交流电路3.1 正弦交流电路的基本概念3.1.1正弦量的三要素3.1.2 相位差3.2 单一参数的正弦交流电路3.2.1 电阻元件3.2.2 电感元件3.2.3 电容元件小结习题实验三：三表法测量电路参数第4章相量分析法4.1 复数及其运算4.1.1复数及其表示方法4.1.2 复数运算法则4.2 相量和复阻抗4.2.1 相量4.2.2 复阻抗4.3 相量分析法4.3.1 RLC串联电路的相量模型分析4.3.2 RLC并联电路的相量模型分析4.3.3 应用实例4. 4 复功率小结习题实验四：日光灯电路的连接及功率因数的提高第5章谐振电路5.1 串联谐振5.1.1 RLC串联电路的基本关系5.1.2 串联谐振的条件5.1.3 串联谐振电路的基本特性*5.1.4 串联谐振回路的能量特性5.1.5 串联谐振电路的频率特性5.2 并联谐振5.2.1 并联谐振电路的谐振条件5.2.2 并联谐振电路的基本特性5.2.3 并联电路的频率特性5.2.4 并联谐振电路的一般分析方法5.2.5 电源内阻对并联谐振电路的影响5.3 正弦交流电路的最大功率传输5.4 谐振电路的应用小结习题实验五：串联谐振的研究第6章互感耦合电路与变压器6.1 互感的概念6.1.1互感现象6.1.2 互感电压6.1.3 耦合系数和同名端6.2 互感电路的分析方法6.2.1 互感线圈的串联6.2.2 互感线圈的并联6.2.3 互感线圈的T型等效6.3 空心变压器6.4 理想变压器6.4.1 理想变压器的条件6.4.2 理想变压器的主要性能6.5 全耦合变压器6.5.1 全耦合变压器的定义6.5.2 全耦合变压器的等效电路6.5.3 全耦合变压器的变换系数小结习题实验六：变压器参数测定及绕组极性判别第7章三相电路7.1 三相交流电的基本概念7.2 三相电源的连接7.2.1 三相电源的Y形连接7.2.2 三相电源的Δ形连接7.3 三相负载的连接7.3.1 三相负载的Y形连接7.3.2 三相负载的Δ形连接7.4 三相电路的功率小结习题实验七：三相电路电压、电流的测量第8章电路的暂态分析8.1 换路定律8.1.1基本概念8.1.2 基本定律8.2 一阶电路的暂态分析8.2.1 一阶电路的零输入响应8.2.2 一阶电路的零状态响应8.2.3 一阶电路的全响应8.2.4 一阶电路暂态分析的三要素法8.3 一阶电路的阶跃响应8.3.1 单位阶跃函数8.3.2 单位阶跃响应8.4 二阶电路的零输入响应小结习题实验八：一阶电路的响应测试第9章非正弦周期电流电路9.1 非正弦周期信号9.1.1非正弦周期信号的产生9.1.2 非正弦周期信号9.2 谐波分析和频谱9.2.1 非正弦周期信号的傅里叶级数表达式9.2.2 非正弦周期信号的频谱9.2.3 波形的对称性与谐波成分的关系9.2.4 波形的平滑性与谐波成分的关系9.3 非正弦周期信号的有效值、平均值和平均功率9.3.1 非正弦周期量的有效值和平均值9.3.2 非正弦周期量的平均功率9.4 非正弦周期信号作用下的线性电路分析小结习题实验九：非正弦周期电流电路研究第10章二端口网络10.1 二端口网络的一般概念10.2 二端口网络的基本方程和参数10.2.1阻抗方程和Z参数10.2.2 导纳方程和Y参数10.2.3 传输方程和A参数10.2.4 混合方程和h参数势10.2.5 二端口网络参数之间的关系10.2.6 实验参数10.3 二端口网络的输入阻抗、输出阻抗和传输函数10.3.1 输入阻抗和输出阻抗10.3.2 传输函数10.4 线性二端口网络的等效电路10.4.1 无源线性二端口网络的T形等效电路10.4.2 无源线性二端口网络的Π形等效电路10.4.3 T形网络和Π形网络的等效变换10.4.4 多个简单二端口网络的连接10.5 二端口网络的特性阻抗和传输常数10.5.1 二端口网络的特性阻抗10.5.2 二端口网络的传输常数10.6 二端口网络的应用简介10.6.1相移器10.6.2 衰减器10.6.3 滤波器小结习题实验十：线性无源二端口网络的研究第11章均匀传输线11.1 分布参数电路的概念11.1.1分布参数电路11.1.2 分布参数电路的分析方法11.2 均匀传输线的正弦稳态响应方程式11.2.1 均匀传输线的微分方程11.2.2 均匀传输线方程的稳态解11.3 均匀传输线上的波和传播特性11.3.1 行波11.3.2 特性阻抗11.3.3 传播常数11.4 终端有负载的传输线11.4.1 反射系数11.4.2 终端阻抗匹配的均匀传输线11.4.3 终端不匹配的均匀传输线小结习题第12章拉普拉斯变换12.1 拉普拉斯变换的定义12.2 拉普拉斯变换的基本性质12.3 拉普拉斯反变换12.4 应用拉氏变换分析线性电路12.4.1 单一参数的运算电路12.4.2 耦合电感的运算电路12.4.3 应用拉氏变换分析线性电路小结习题实训项目二：常用元器件的识别、测试及焊接技术练习实训项目三：常用电工工具的使用及配盘练习。

us + － Us + －
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5．理想电流源
（1）伏安关系 ） i=iS 流过电流为i 流过电流为 s，与电源 两端电压无关， 两端电压无关，由电 源本身确定， 源本身确定，电压任 意，由外电路确定。 由外电路确定。
（2）特性曲线与符号 ）
i Is O u
is
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1.2.3 实际电源的两种模型
1.1 电路及基本物理量 1.2 电路模型 1.3 电气设备的额定值 及电路的工作状态 1.4 基尔霍夫定律 1.5 电位的概念及计算
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1.1 电路及基本物理量
1.1.1 电路的组成及功能
电路的组成 电路是为了某种需要而将某些电工设备或 元件按一定方式组合起来的电流通路。 元件按一定方式组合起来的电流通路。由 电源、负载和中间环节3部分组成 部分组成。 电源、负载和中间环节 部分组成。 电路的主要功能 进行能量的转换、传输和分配。 一：进行能量的转换、传输和分配。 实现信号的传递、存储和处理。 二：实现信号的传递、存储和处理。
dW e=ห้องสมุดไป่ตู้dq
电动势的实际方向与电压实际方向相反， 电动势的实际方向与电压实际方向相反， 规定为由负极指向正极。 规定为由负极指向正极。
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1.1.4 电功率
电场力在单位时间内所做的 电功率， 功称为电功率 简称功率。 功称为电功率，简称功率。 功率与电流、电压的关系： 功率与电流、电压的关系： 关联方向时： 关联方向时： p =ui 非关联方向时： 非关联方向时： p =－ui －
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1.3 电气设备的额定值及 电路的工作状态
1.3.1 电气设备的额定值
额定值是制造厂为了使产品能在给定的工作条 额定值是制造厂为了使产品能在给定的工作条 件下正常运行而规定的正常容许值。 件下正常运行而规定的正常容许值。额定值有 额定电压U 与额定电流I 或额定功率P 额定电压 N与额定电流 N或额定功率 N 。必须 注意的是，电气设备或元件的电压、 注意的是，电气设备或元件的电压、电流和功 率的实际值不一定等于它们的额定值。 率的实际值不一定等于它们的额定值。

PTC元件与起动绕组串联，电机起动时，PTC元件的温度较低， 电阻值较小，可近似为通路。电机起动电流很大（正常运转电流的 5-7倍），PTC元件在大电流作用下温度升高达临界温度(约100oC) ，元件的电阻值增大至几十千欧，使电流难以通过，可近似为断路 。此时，与之串联的起动绕组相当于断路，而运行绕组继续使电动 机正常运行。
图1-4 简单电路
图1-5 复杂电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由此可见，在分析、计算电路时，电流的实际方向 很难预先判断出来，交流电路中的电流实际方向还在不 断地随时间而改变，很难也没有必要在电路图中标示其 实际方向。为了分析、计算的需要，引入了电流的参考 方向。
下面以辅助绕组串入电容的单相电动机为例，如图3-24所示。 辅助绕组WA与电容C串联后同主绕组WM并联，再接入电源。
电动机接通电源时，因辅助绕组电路为容性（电容量应足够大 ），故电流iA超前电源电压一定角度，而主绕组电路为感性，故电 流iM滞后电源电压一个角度。
只要电容器选择适当，就能使iM滞后iA90º。
电路组成三个基本环节：电源、负载和中间环节（导线、 开关）。
电源是将其它形式的能量转换为电能的装置，如发电机、
干电池、蓄电池等。
负载是取用电能的装置，通常也称为用电器，如白炽灯、
电炉、电视机、电动机等。
中间环节是传输、控制电能的装置，如连接导线、变压
器、开关、保护电器等。
如图1-1所示，干电池是电源，是把非电能转化为电能
图1-3 手电筒照明电路的电路模型
1.2 电路的基本物理量
1.2.1 电流及其参考方向
1.电流的基本概念
电路中电荷沿着导体的定向运动形成电流，其方向规定为正电荷流动 的方向(或负电荷流动的反方向)，其大小等于在单位时间内通过导体横 截面的电量，称为电流强度(简称电流)，用符号 或 表示，讨论一般电 流时可用符号 。