1、ch1 电路的基本概念与基本定律

电路基本概念与基本定律电路是电子学的基础，它包括了各种电子元件的连接和组合，是电子设备运作的核心。

了解电路的基本概念和基本定律对于学习电子学至关重要。

本文将从电路的基本概念、基本元件和基本定律三个方面来介绍电路。

一、电路的基本概念电路是由导体、电源、电子元件等组成的，用于传送电能或控制信号的路径。

电路分为开放电路和闭合电路两种形式。

开放电路指的是电流不能流通的电路，而闭合电路则是指电流可以从电源出发并返回电源的电路。

电路的基本概念还包括电流、电压和电阻。

二、电路的基本元件电路中的元件有两类：被动元件和主动元件。

被动元件是指不具备电源供电和信号放大功能的元件，如电阻、电容和电感。

主动元件是指具备放大信号功能的元件，主要包括二极管、晶体管和集成电路等。

1. 电阻电阻是电路中最常见的被动元件之一，它的作用是限制电流的流动。

电阻的单位是欧姆（Ω），常用的电阻有固定电阻和可变电阻两种。

2. 电容电容也是一种常见的被动元件，用于储存电荷，并能在电路中存储和释放电能。

电容的单位是法拉（F），常用的电容有固定电容和可变电容两种。

3. 电感电感是由线圈等导体制成，具有储存磁能的作用。

当电流变化时，电感会产生感应电动势，用于稳定电路中的电流。

电感的单位是亨利（H）。

4. 二极管二极管是一种半导体器件，具有电流只能单向流动的特性。

它常用于电路中的整流和开关功能。

5. 晶体管晶体管是一种半导体放大器件，可以放大电流和控制电流。

晶体管在电子设备中得到广泛应用，如放大器、开关等。

6. 集成电路集成电路是将多个晶体管、二极管等元件集成在一个芯片上的器件。

它具有功能强大、占用空间小的特点，被广泛应用于各类电子设备中。

三、电路的基本定律电路的运行是遵循一些基本定律的。

下面介绍三个最基础的电路定律：1. 基尔霍夫定律基尔霍夫定律是电路分析中最重要的定律之一。

它分为基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律两个方面。

基尔霍夫电流定律指出，在一个节点上，进入该节点的电流等于离开该节点的电流之和。

电路的基本概念和基本定律一、电路基本概述1.电流流经的路径叫电路，它是为了某种需要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来的，它的作用是A：实现电能的传输和转换；B：传递和处理信号（如扩音机、收音机、电视机）。

一般电路由电源、负载和连接导线（中间环节）组成。

（1）电源是一种将其它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。

（2）负载是将电能或电信号转换成其它形式的能量或信号的用电装置。

如电灯、电动机、电炉等都是负载，是取用电能的设备，它们分别将电能转换为光能、机械能、热能。

（3）变压器和输电线是中间环节，是连接电源和负载的部分，它起传输和分配电能的作用。

2. 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；电源内部的通路称为内电路。

3．电路有三种状态：通路、开路和短路。

（1）通路是连接负载的正常状态；（2）开路是R→∝或电路中某处的连接导线断线，电路中的电流I＝0，电源的开路电压等于电源电动势，电源不输出电能。

例如生产现场的电流互感器二次侧开路，开路电压很高，将对工作人员和设备造成很大威胁；（3）短路是相线与相线之间或相线与大地之间的非正常连接，短路时，外电路的电阻可视为零，电流有捷径可通，不再流过负载。

因为在电流的回路中仅有很小的电源内阻，所以这时的电流很大，此电流称为短路电流。

短路也可发生在负载端或线路的任何处。

产生短路的原因往往是由于绝缘损坏或接线不慎，因此经常检查电气设备和线路的绝缘情况是一项很重要的安全措施。

为了防止短路事故所引起的后果，通常在电路中接入熔断器或自动断路器，以便发生短路时，能迅速将故障电路自动切除。

4、电路中产生电流的条件：（1）电路中有电源供电；（2）电路必须是闭合回路；5、电路的功能：（1）传递和分配电能。

如电力系统，它是由发电机，升压变压器，输电线、降压变压器、供配电线路和各种高、低压电器组成。

（2）传递和处理信号。

电工基础-电路的基本概念和基本定律教案第一章：电路的基本概念1.1 电流定义：电流是电荷的流动，单位是安培（A）电流的产生：电压使电荷发生移动形成电流1.2 电压定义：电压是电场力推动电荷移动的能力，单位是伏特（V）电压的产生：电源提供电压，使电荷在电路中流动1.3 电阻定义：电阻是电路对电流阻碍作用的大小，单位是欧姆（Ω）电阻的计算：R = V/I，其中V为电压，I为电流第二章：电路的基本元件2.1 电源定义：电源是提供电压的装置常见电源：电池、发电机、电源适配器等2.2 负载定义：负载是电路中消耗电能的装置常见负载：电灯、电动机、电阻等2.3 开关定义：开关是控制电路通断的装置常见开关：手动开关、自动开关等第三章：基本电路定律3.1 欧姆定律定义：电流I与电压V成正比，与电阻R成反比，公式为I = V/R 应用：计算电路中的电流、电压和电阻3.2 基尔霍夫电压定律（KVL）定义：电路中任意闭合回路电压的代数和等于零应用：分析电路中的电压关系，解决电压问题3.3 基尔霍夫电流定律（KCL）定义：电路中任意节点流入电流的代数和等于流出电流的代数和应用：分析电路中的电流关系，解决电流问题第四章：简单电路分析4.1 串联电路定义：电路中元件依次连接，电流相同，电压分配特点：电流相同，电压分配应用：计算串联电路中的电流、电压和电阻4.2 并联电路定义：电路中元件并行连接，电压相同，电流分配特点：电压相同，电流分配应用：计算并联电路中的电流、电压和电阻第五章：电路测量与实验5.1 测量工具电流表：测量电路中的电流电压表：测量电路中的电压电阻表：测量电路中的电阻5.2 实验步骤与方法实验设计：确定实验目的、电路连接方式等实验操作：按照实验步骤进行测量和数据记录实验分析：根据测量数据进行分析，得出结论第六章：电路的进阶概念6.1 交流电与直流电定义：交流电是电压和电流方向周期性变化的电，直流电是电压和电流方向不变的电特点：交流电有频率和相位，直流电稳定6.2 频率与周期定义：频率是单位时间内交流电变化的次数，周期是一次完整变化所需的时间关系：f = 1/T，其中f为频率，T为周期6.3 相位差定义：交流电中两个电压或电流波形的相对时间差应用：分析电路中波形的相位关系第七章：电路图的绘制7.1 电路图符号电源符号：电池、发电机等负载符号：电灯、电动机、电阻等开关符号：手动开关、自动开关等7.2 电路图绘制规则清晰：符号清晰，连线准确简洁：简化电路，删除多余部分一致：符号一致，电压方向一致7.3 电路图的解读与绘制解读：分析电路元件和连接方式，理解电路功能绘制：根据电路元件和连接方式，绘制电路图第八章：电路仿真软件的使用8.1 电路仿真软件概述定义：电路仿真软件是一种用于电路分析和设计的工具作用：模拟电路运行，验证电路设计，分析电路性能8.2 常见的电路仿真软件Multisim：功能强大，操作简单，广泛应用于电路设计和实验教学Proteus：界面友好，兼容性好，支持多种硬件描述语言LabVIEW：基于图形化编程语言，适用于复杂电路系统的研究和开发8.3 电路仿真软件的使用方法打开软件，创建新项目绘制电路图，添加元件设置参数，运行仿真分析结果，优化电路设计第九章：磁路与电磁感应9.1 磁路定义：磁力线在电路中的路径磁阻：磁路对磁力线的阻碍作用磁通量：磁场穿过磁路的面积与磁场强度之积9.2 电磁感应定义：磁通量变化时，产生感应电动势法拉第电磁感应定律：ε= -dΦ/dt，其中ε为感应电动势，Φ为磁通量，t为时间楞次定律：感应电流的方向是阻碍磁通量变化的方向第十章：电机的工作原理与控制10.1 直流电机工作原理：电流通过电枢产生磁场，与磁极相互作用产生转矩控制方式：电压控制、电流控制、转速控制等10.2 交流电机工作原理：电流通过线圈产生磁场，与磁极相互作用产生转矩控制方式：电压控制、频率控制、转速控制等10.3 电机控制系统定义：通过控制电机的工作原理和运行参数，实现对电机的控制应用：电动汽车、工业、风力发电等第十一章：电力电子技术11.1 电力电子器件定义：用于电力转换和控制的电子器件常见器件：二极管、晶体管、晶闸管、GTO、IGBT等11.2 电力电子电路定义：利用电力电子器件实现电能转换和控制的电路应用：变频调速、整流、逆变、斩波等11.3 电力电子技术的应用定义：电力电子技术在电力系统和电气设备中的应用应用领域：电源、电机控制、电力系统、可再生能源等第十二章：电气设备12.1 概述定义：用于发电、输电、变电、配电和用电的设备分类：发电设备、输电设备、变电设备、配电设备、用电设备12.2 发电设备定义：将机械能、热能等转化为电能的设备常见设备：汽轮机、水轮机、风力发电机、太阳能光伏板等12.3 输电设备定义：将电能从发电站输送到用户的设备常见设备：输电线路、变压器、断路器等第十三章：电力系统分析13.1 电力系统的基本组成部分定义：电力系统由发电、输电、变电、配电和用电五个部分组成作用：实现电能的生产、传输、分配和消费13.2 电力系统的稳定性分析定义：分析电力系统在受到扰动时的稳定运行能力稳定性指标：暂态稳定性、静态稳定性、暂态过程中的电压稳定性等13.3 电力系统的经济性分析定义：分析电力系统的运行成本和效率经济性指标：发电成本、输电损耗、用电成本等第十四章：电力系统的保护与控制14.1 电力系统的保护定义：对电力系统进行故障检测和隔离，保护设备和人员安全保护装置：继电保护、差动保护、距离保护等14.2 电力系统的控制定义：对电力系统的运行参数进行调节和控制，保证系统稳定运行控制方法：开关控制、调节控制、最优控制等14.3 电力系统自动化定义：利用计算机技术和自动化装置实现电力系统的运行控制和管理应用：发电控制、输电控制、变电控制、配电控制等第十五章：可再生能源与电力系统15.1 可再生能源概述定义：指在自然界中不断补充的能源，如太阳能、风能、水能等优点：清洁、可再生、减少化石能源依赖等15.2 可再生能源并网技术定义：将可再生能源发电装置接入电力系统，实现电能的互补和利用技术难点：波动性、不稳定、电能质量等15.3 电力系统的可持续发展定义：在满足人类需求的保证电力系统的长期稳定和发展措施：发展可再生能源、提高能源利用效率、减少环境污染等重点和难点解析本文主要介绍了电工基础-电路的基本概念和基本定律，包括电路的基本概念、基本元件、基本电路定律、简单电路分析、电路测量与实验、电路的进阶概念、电路图的绘制、电路仿真软件的使用、磁路与电磁感应、电机的工作原理与控制、电力电子技术、电气设备、电力系统分析、保护与控制以及可再生能源与电力系统等方面的知识。

第一章 电路的基本概念和基本定律本章是学习电工技术的理论基础，介绍了电路的基本概念和基本定律：主要包括电压、电流的参考方向、电路元件、电路模型、基尔霍夫定律和欧姆定律、功率和电位的计算等。

主要内容： 1．电路的基本概念（1）电路：电流流通的路径，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成的系统。

（2）电路的组成：电源、中间环节、负载。

（3）电路的作用：①电能的传输及转换；②信号的传递及处理。

2．电路元件及电路模型（1）电路元件：分为独立电源和受控电源两类。

①无源元件：电阻、电感、电容元件。

②有源元件：分为独立电源和受控电源两类。

（2）电路模型：由理想电路元件所组成反映实际电路主要特性的电路。

它是对实际电路电磁性质的科学抽象和概括。

采用电路模型来分析电路，不仅使计算过程大为简化，而且能更清晰地反映该电路的物理本质。

（3）电源模型的等效变换①电压源及电阻串联的电路在一定条件下可以转化为电流源及电阻并联的电路，两种电源之间的等效变换条件为：0R I U S S =或0R U I SS =②当两种电源互相变换之后，除电源本身之外的其它外电路，其电压和电流均保持及变换前完全相同，功率也保持不变。

3．电路的基本物理量、电流和电压的参考方向以及参考电位 （1）电路的基本物理量包括：电流、电压、电位以及电功率等。

（2）电流和电压的参考方向：为了进行电路分析和计算，引入参考方向的概念。

电流和电压的参考方向是人为任意规定的电流、电压的正方向。

当按参考方向来分析电路时，得出的电流、电压值可能为正，也可能为负。

正值表示所设电流、电压的参考方向及实际方向一致，负值则表示两者相反。

当一个元件或一段电路上的电流、电压参考方向一致时，称它们为关联参考方向。

一般来说，参考方向的假设完全可以是任意的。

但应注意：一个电路一旦假设了参考方向，在电路的整个分析过程中就不允许再作改动。

（3）参考电位：人为规定的电路种的零电位点。

第1章电路模型和电路定律 重点：电压、电流的参考方向2. 电路元件特性3. 基尔霍夫定律1.1 电路和电路模型电的特点1、电能是一种优良的能量形式便于转换、输送、控制；2、电信号是一种良好的信息载体电的应用技术电力技术（强电）——电能的产生、输送、分配、转换电子技术（弱电）——电信号的获取、传输、变换、处理电力系统中负载：电路——由实际元器件构成的电流的通路。

电路组成电源：可将其他形式的能量转换成电能、向电路提供电能的装置。

可将电能转换成其他形式的能量、在电路中接收电能的设备。

中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、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。

电路的功能电子技术中的电路可对电信号进行传递、变换、储存和处理。

的电路可对电能进行传输、分配和转换。

电的应用靠电路来实现性质的理想电路元件及其组合。

2. 电路模型(circuit model)s R LR s U 10BASE-T wall plate导线电池开关灯泡●理想电路元件有某种确定的电磁性能的理想元件，可以用严格的数学表达式描述。

●电路模型路模型可表示为：实际电路器件品种多，电磁特性多元而复杂，直接画在电路图中困难而繁琐，且不易定量描述。

i R RL 消耗电能的电特性可用电阻元件表征产生磁场的电特性可用电感元件表征由于白炽灯中耗能的因素大大于产生磁场的因素，因此L 可以忽略。

理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性惟一、精确，可定量分析和计算。

白炽灯电路几种基本的电路元件：电阻元件：表示消耗电能的元件；u = f (i)电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件； = f(i)电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件；q = f(u)电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件注●具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用同一模型表示；（如耗能元件都可用电阻表示）●同一实际电路部件在不同的应用条件下，其模型可以有不同的形式例3. 集总参数电路由集总元件构成的电路集总元件假定发生的电磁过程都集中在元件内部进行集总条件λ<<d f(Hz)5025k 500M 30G λ(m)6x10612km 0.60.01f C =λ分布参数电路：电器器件的几何尺寸与其上通过的电压、电流的波长属同一数量级。