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第一章：电路的基本概念和基本定律1，一般电路是由电源、负载、连接导线、控制和保护装置等四个部分按照一定方式连接起来的闭合回路；2，电路的工作状态一般有三种：通路、开路和断路；3，电荷在电路中有规律的定向移动形成电流，产生电流有两个基本条件：第一，导体内有可作定向移动的自由电荷；第二，要有使自由电荷做定向移动的电场；4，电流是表示带电粒子定向移动强弱的物理量，它表示单位时间（1秒）通过导体截面电荷的多少，即电流I=电荷（q）/时间（t）；5，电流用I表示。
电流的单位是安培，用符号A表示，1安培(A)表示一秒钟通过导体截面的电荷是1库伦（C）;6，规定正电荷运动的方向为电流方向，这和导体中电子运动的方向正好相反；7，电流的大小和方向不随时间改变的电流称为直流电流，电流的大小和方向随时间做周期变化称为交流电流；8，实际电路中电流的大小可以用电流表来测量，测试量时将电流表串联在电路中，并使电流从正端流入，负端流出。
测量前一定要选择好量程，使其大于实际电流的数值，否则可能烧坏电流表；9，严禁用电流表（或万用表电流档）测量电压，这样肯定烧坏电流表或万用表；10，电压表示单位正电荷在电场中从一个位置A移动到另一个位置B，电场力所做的功，记做：电压U=W(功)/q（电量）；11，电压用U表示。
电压的单位是伏特，用V表示；12，电路中，某一点到参考点的电压叫该点的电位，任意两点之间的电位差就是这两点之间的电压；13，电能即电流做功的过程，它和加在这段电路两端的电压、通过这段电路的电流以及通电时间成正比，即：（电能做功）W=UIt;14，电能的单位常用千瓦时，就是我们说的1度电；15，电功率表示电路中单位时间内电流所做的功，即：电功率（P）=W/t=UI; 16，电压可以用电压表来测量，测量时电压表的正负极和被测电压一致且并联在电路两端，同时将电压表放在适当的量程上；17，电能是一段时间内电流所做的功，或者说是一段时间内负载消耗的能量；电功率是指单位时间内电流所做的功，或者说是单位时间负载消耗的电能。
第一章电路的基本概念与基本定律知识要点一、内容提要直流电路的基本概念和基本定理是分析和计算电路的基础和基本方法。
这些基础和方法虽然在直流电路中提出，但原则上也适用于正弦交流电路及其它各种线性电路。
并且，这些方法也是以后分析电子线路的基础。
本章重点讲述电路中几个基本物理量、参考方向、电路的工作状态及基本定律。
二、基本要求1.了解电路模型及理想电路元件的意义；2.能正确应用电路的基本定侓；3.正确理解电压、电流正方向的意义；4.了解电路的有载工作、开路与短路状态，并能理解电功率和额定值的意义；5.熟练掌握分析与计算简单直流电路和电路中各点电位的方法。
三、学习指导本章重点讲述了三个问题：电压、电流和参考方向。
同时，对克希荷夫定律和电路中电位的概念及计算进行了详细的分析推导和计算。
虽然这些问题都比较简单，但由于它们贯穿电工学课程始终，所以读者应通过较多的例题和习题逐步建立并加深这些概念，使之达到概念清晰，运用自如灵活，能解决实际问题的目的。
1.1 电路的组成及作用在学习本课程中，首先应掌握电路的两大作用（即强电电路电的传输、分配和转换；弱电电路中是否准确地传递和处理信息），及其三大组成部分（即电源、中间环节、负载）。
要特别注意信号源与一般电源的概念与区别：信号源输出的电压与电流的变化规律取决于所加的信息；电源输出的功率和电流决定于负载的大小。
1.2 电路模型由理想电路元件组成的电路；其中理想电路元件包括电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。
电源的电压或电流称为激励；激励在各部分产生的电压和电流称为响应。
1.3 电路的几个基本物理量若要正确地分析电路，必须先弄清楚电路中的几个基本物理量。
因为电流、电压和电动势这些物理量已在物理课中讲过，但是本章主要讨论它们的参考方向（正方向）和参考极性。
在本章学习的过程中应注意两点：第一，在分析任何一个电路中列关系式时，必须首先在电路图上标明电压、电动势和电流的参考方向和参考极性；第二，考虑电压和电流本身给定的正负，即要注意两套正负符号。
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。
1
一、例题精解
【例题1.1】在图1.1中，在开关S 断开和闭合的两种情况下，试求A 点的电位。
【解】（1）开关S 断开时
先求电流 89.03
9.320)
12(12=++−−=I mA
再求20 k 电阻的电压 U Ω20 = 0.89×20 = 17.8V 而后求A 点电位V A 12-V A = 17.8V
V A =12-17.8 =8.5−V (2)开关S 闭合时
20k Ω电阻两端的电压为 04.10209
.3200
1220=×+−=U V
A 点电位为 V A = 12-
10.04 = 1.96V
E 1R 1
A
图1.1 例题1.1的图 图1.2 例题1.2的图
【例题1.2】电路如图1.2所示。
已知E 1= 6V ，E 2 = 4V ，R 1 = 4Ω，R 2 = R 3 = 2。
求A 点电位V ΩA 。
【解】 1246
2111=+=+=R R E I A I 2 = 0A
所以 V A =V
2214021232−=×+−=+−R I E R I 或 V A =V 264140111232−=+×−−=+−−E R I E R I
【例题1.3】电路如图1.3所示。
已知R 1 = R 2 =1Ω，R 3 = 7Ω，R 4=2Ω，E 1=10V ， E 2 = 8V ，E 3 = 9V 。
求电流I 及A 点电位V A 。
1E 4
R 3R A
图1.3 例题1.3的图
电工学试题精选与答题技巧
2【解】 由基尔霍夫电压定律有
113IR E E =−则 A 11
10
91131−=−=−=
R E E I 又因为
2223R I E E =−所以 118
92232=−=−=R E E I A
由分压公式有 29272
34344=×+=+=E R R R U V
V A =U V
112224=−=−R I 【例题1.4】把额定电压110V 、额定功率分别为100W 和60W 的两只灯泡，串联在端电压为220V 的电源上使用，这种接法会有什么后果？它们实际消耗的功率各是多少？如果是两个110V 、60W 的灯泡，是否可以这样使用？为什么？ 【解】 两只灯泡的电阻
Ω===121100
1102
1N 2N 1P U R
Ω===202601102
2N 2N 2P U R
每只灯泡两端的实际电压值 4.82220202121121
2111=×+=+=U R R R U V
6.137220202
121202
2122=×+=+=U R R R U V
因为U 1<U N ，所以100W 灯泡达不到额定电压；U 2>U N ，60W 灯泡超过额定电压,会被烧坏。
两个灯泡实际消耗的功率 561214.822
1211===R U P W<100W
7.93202
6.1372
2222===R U P W>60W
两个110V 、60W 的灯泡是可以串联使用的，因为它们的电阻相同，每个灯泡两端的电压也相同，都能达到额定值。
这样接法的缺点是，若有一只灯泡坏了，另一只也不能发光。
【例题1.5】在图1.4所示的电路中，欲使灯泡上的电压U 3和电流I 3分别为12V 和0.3A ，求外加电压应为多少？
【解】已知U 3 = 12V ，I 3 = 0.3A ，可求得 6.020
12
4==
I A A
9.06.03.0432=+=+=I I I
第一章 电路的基本概念与基本定律 3
于是得 U AB 21129.0101032=+×=+=U I V 由此可得 4.115
21
15AB 5===
U I A A 3.24.19.0521=+=+=I I I 最后可以求得外加电压为 U V
6.48213.21212AB 1=+×=+=U I
E
Ω
图1.4 例题1.5的图
图1.5 例题1.6的图
【例题1.6】电路如图1.5所示，N 为二端网络，已知E 1=100V ，E 2 = 80V ，R 2 = 2Ω，
I 2 = 2A 。
若流入二端网络的电流I = 4A ，求电阻R 1及输入二端网络N 的功率。
【解】（1）根据图中所示电流的正方向，可得 A 22421=−=−=I I I
U V
762280222AB =×−=−=R I E 而 U
111AB R I E −=于是得 Ω=−=−=12276
1001AB 11I U E R
（2）输入二端网络N 的功率为
P = U AB 304476=×=I W
二、习题精选
【习题1.1】如图1.6所示两电路，电流I 5和I 6是否相等？为什么？
R R
R R 图1.6 习题1.1的图
【习题1.2】 电路如图1.7所示。
已知R 1 = 1Ω，R 2 = 3Ω，R 3 = 4Ω，R 4 = 4，E =12V 。
Ω
电工学试题精选与答题技巧
4求A 的电位U A 。
【习题1.3】已知电路如图1.8所示，如其中电流I 等于零，试求电阻R 。
A
图1.7 习题1.2的图
【习题1.4】 图1.9是一个晶体三极管静态工作时的等效电路，已知E C =12V ，E B =3V ，R C =1.5k ，R ΩB =7.5k Ω，I C = 5.1mA ，I B = 0.3mA 。
试求电阻R BC 和R BE ，并计算U B 和U C 。
图1.8 习题1.3的图
【习题1.5】在图1.10所示电路中，求：（1）当开关S 合上及断开后，
U AB =?
C
C
R
图1.10 习题1.5的图
图1.9 习题1.4的图
(2)当开关S 断开后，U C D
=?
【习题1.6】图1.11中，方框N 表示一电阻性网络，若已知（1）U =10V ，I =1A ，(2) U =10V ，I
=-1A ，试问哪个网络吸收功率？哪个网络输出功率？
图1.11 习题1.6的图
【习题1.7】已知一个5V 的恒压源与一个2A 的恒流源接通，试计算如图1.12所示两种情况下，各电源的功率，并说明哪个电源吸收功率？哪个电源输出功率？
第一章 电路的基本概念与基本定律
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A
2S −=
I A 2S =I
（a ）
图1.12 习题1.7的图
(b)
【习题1.8】已知电路如图1.13所示，求等效电阻R AO ；若外加电压U AO 为100V ，求U B O 、U C O 、U D O 和U E O 。
Ω
1
Ω1Ω1Ω1Ω
1
【习题1.9】求图1.14 (a)、（b ）所示两电路中的电压U AB 。
图1.13 习题
1.8的图
Ω
1Ω
1B
A
(a )
图1.14 习题1.9的图
(b )
三、习题答案
【习题1.1】不等 【习题1.2】11V 【习题1.3】14.2V
【习题1.4】140Ω，706Ω，0.76V ，4.36V 。
【习题1.5】（1）S 合上，U AB = 0；
S 断开，U AB = -14.14V ；（2）S 断开，U CD = 6.14V 。
【习题1.8】2Ω，50V ，25V ，12.5V ，6.25V 。
【习题1.9】(1)U AB =-10V ，U AB =14V 。
