第一章 电路的基本规律

第一章、电路的基本概念和基本定律一、基本概念：1、电路：电流的通路。

作用：实现电能的转传输和转换；传递和处理信号。

2、电源：供应电能的设备。

将其它形式的能量转换成电能3、负载：取用电能的设备。

将电能转换为其它形式的能量。

4、中间环节：连接电源和负载的部分。

起传输和分配电能的作用。

5、电路分析：在已知电路结构和元件参数的条件下，讨论电路的激励与响应之间的关系。

6、激励：电源或信号源的电压或电流叫激励。

7、响应：由于激励在电路各部分产生的电压和电流叫响应。

8、电路模型：由一些理想电路元件所组成的电路，称电路模型，简称电路。

9、电压和电流的方向：（1）电流的方向：1实际方向：规定正电荷定向运动的方向或负电荷定向移动的反方向为电流的实际方向。

2参考方向：在电路分析和计算时，可任意选定某一方向作为电流的方向，称为参考方向，或称为正方向。

在电流的参考方向选定后，凡实际电流（电压）的方向与参考方向相同时，为正值；凡实际电流（电压）的方向与参考方向相反时，为负值（2）电压的实际方向：规定由高电位（“+”极）端指向低电位（“-”极）端，即为电位降低的方向。

电源电动势的实际方向：规定在电源内部由低电位端指向高电位端，即电位升高的方向。

注：电路图上所标的电流、电压、电动势的方向，一般都是参考方向。

电流的参考方向通常用箭头表示；电压的参考方向除用“+”、“—”表示外，还常用双下标表示。

例：表示a 点的参考极性为“+”，b 点的参考极性为“-”。

故有：10、1V 的含义：表示当电场力把1C 的电荷从一点移动到另一点所做的功为1J 时，这两点间的电压为1V.11、电位：两点间的电压就是两点的电位差。

计算电位时，必须选定电路中某一点作为参考点，它的点位称为参考电位，通常设参考电位为零。

比参考电位高的为正，低点为负。

参考点在电路图上通常标上“接地”符号。

二、基本规律：1、Ⅰ.部分电路欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，即：式中R 为该段电路的电阻。

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。

图1-1所示的手电筒照明电路中，电池作电源，灯作负载，导线和开关作为中间环节将灯和电池连接起来。

第一章电路的基本概念和基本定律1.1电路教学目的：授课形式：1．理解电能应用及优越性2．理解理想元件和电路模型的概念讨论、讲授3．了解电路组成、电路三种状态及特点教学重点：授课对象1．电路及各部分的作用2．电路的三种状态教学难点：理解理想元件及电路模型的概念教学内容参考教法课程介绍：作为新设课程应让学生对学生对学科有初步认识电路基础（电路理论）是研究电路组成及所需遵循规律的科学。

而电工基础是一门实践性较强的专业技术基础课程，其目的和任务是使学生获得电工技术方面的基本理论、基本知识和基本技能，为后继课程学习打下基础。

学习意义：电能应用的广泛性并具有无可比拟优越性从生活、学习、国防及科技等方面加以说明优越性体现在：[1]便于转换； [2]便于传输和分配； [3]便于控制学习方法：[1]理解物理概念、基本理论、工作原理和分析方法[2]通过习题巩固和加深对所学理论的理解。

培养分析和应用能力；[3]通过实验巩固所学理论、训练操作技能、培养实践能力和严谨科学作风。

可结合投影加以说明由简单的手电筒为例引入课题：电路板书一．电路的组成：[1]电路：由实际元件按一定方式连接，以形成电流的通路。

一般电路由电源、用电器、导线和开关等组成的闭合回路分类：一类是对信号的变换、传输和处理电路（一般意义下弱电）例：测量、放大电路一类是对能量的转换与传输及分配电路（强电）例：变压器、发电设备结合实用手电电路说明：实物结构图投影电路组成：电源、连接导线、控制器件和负载，均为实际元件{1}电源：其它形式能转化为电能的装置，简介含交流电源的交流电路、只含直流电源的直流电路。

{2}用电器：（负载）电能转化为其它形式能的设备，例白炽灯、电吹风等{3}导线：由金属线，铜或铝等材料制成，起连接电路、输送和分配电能作用{4}控制设备—开关：用来接通或断开电路在电路中往往还存在保护设施，起到电路异常时保证电路安全。

[2]理想模型意义：电路理论内容包括分析和研究电路中所发生的电磁现象与过可简介电源的分类:交流、直流电源常见直流电源：干电池、蓄电池及稳压电源等程，探讨电路的基本规律和计算方法。

第一章 电路的三大定律一、欧姆定律欧姆定律是电路分析中的重要定律之一，主要用于进行简单电路的分析，它说明了流过线性电阻的电流与该电阻两端电压之间的关系，反映了电阻元件的特性。

遵循欧姆定律的电路叫线性电路，不遵循欧姆定律的电路叫非线性电路。

1、部分电路的欧姆定律定律: 在一段不含电源的电路中，流过导体的电流与这段导体两端的电压成正比，与这段导体的电阻成反比。

其数学表示为：RUI =（1-1） 式中 I ——导体中的电流，单位)(A ；U ——导体两端的电压，单位)(V ； R ——导体的电阻，单位)(Ω。

电阻是构成电路最基本的元件之一。

由欧姆定律可知，当电压U 一定时，电阻的阻值R 愈大，则电流愈小，因此，电阻R 具有阻碍电流通过的物理性质。

例1：已知某灯泡的额定电压为V 220，灯丝的电阻为Ω2000，求通过灯丝的电流为多少？解： 本题中已知电压和电阻，直接应用欧姆定律求得：A R U I 11.02000220===例2：已知某电炉接在电压为V 220的电源上，正常工作时通过电炉丝的电流为A 5.0，求该电炉丝的电阻值为多少？解： 本题中已知电压和电流，将欧姆定律稍加变换求得：Ω===4405.0220I U R欧姆定律的几种表现形式:电压和电流是具有方向的物理量，同时，对某一个特定的电路，它又是相互关联的物理量。

因此，选取不同的电压、电流参考方向，欧姆定律的表现形式便可能不同。

1) 在图1.1 a.d 中，电压参考方向与电流参考方向一致，其公式表示为： RI U = （1-2）2) 在图1.1 b.c 中，电压参考方向与电流参考方向不一致，其公式表示为：RI U -= (1-3)3) 无论电压、电流为关联参考方向还是非关联参考方向，电阻元件的功率为：RU R I P RR22== (1-4)上式表明，电阻元件吸收的功率恒为正值，而与电压、电流的参考方向无关。

因此，电阻元件又称为耗能元件。

例3：应用欧姆定律求图1.1所示电路中的电阻R图1.1 电路中的电阻解：在图1.1.a 中，电压和电流参考方向一致，根据公式RI U =得： Ω===326I U R 在图1.1.b 中，电压和电流参考方向不一致，根据公式RI U -=得： Ω=--=-=326I U R（a ） (b) (c) (d)在图1.1.c 中，电压和电流参考方向不一致，根据公式RI U -=得： Ω=--=-=326I U R 在图1.1.d 中，电压和电流参考方向一致，根据公式RI U =得： Ω=--==326I U R 结论：在运用公式解题时，首先要列出正确的计算公式，然后再把电压或电流自身的正、负取值代入计算公式进行求解。

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：(a)中选定的参考方向与实际电流方向一致，i>0(b)中选定的参考方向与实际电流方向不一致，i<0电流的大小为单位时间内通过导体横截面的电荷量，即如果电流的大小为恒值，且方向不变，此时电流的基本单位为安培，简称安（简写为A）。

大一电路知识点第一章电路是电子学的基础，大一学生学习电路是打开电子学大门的第一步。

在本章中，我们将介绍一些大一电路学习的基本知识点，包括电路的基本概念、基本元件以及基本电路定律等内容。

1. 电路的基本概念电路是由电子元件、导线和电源等组成的系统。

通常，电路可以分为两类：闭合电路和开放电路。

闭合电路是指由连通的导线、电子元件和电源组成的电路，其中电流可以流动。

开放电路是指其中一个或多个元件的两个端子未连接，电流无法流动。

2. 电流、电压和电阻电流是电荷在电路中的流动，用单位时间内通过某一截面的电荷量来表示。

电流的单位是安培（A）。

电压是电荷在电路中受到的推动力或压力，用伏特（V）来表示。

电阻是电路对电流流动的阻碍，用欧姆（Ω）来表示。

3. 电子元件电子元件是构成电路的基本组成部分。

常见的电子元件包括电阻、电容、电感和二极管等。

其中，电阻用来阻碍电流流动，电容用来存储电荷，电感用来存储磁能，而二极管用来控制电流的流动方向。

4. 基本电路定律在学习电路时，我们需要了解一些基本的电路定律。

其中，欧姆定律是最基本的电路定律之一，它描述了电压、电流和电阻之间的关系。

欧姆定律可以表示为V = I * R，其中V代表电压，I代表电流，R代表电阻。

除了欧姆定律，基尔霍夫定律也是电路分析中常用的定律。

基尔霍夫定律包括节点定律和回路定律，可以用来分析复杂电路中的电流和电压分布。

5. 串联和并联电路在电路中，元件的连接方式可以分为串联和并联。

串联是将元件依次连接在一起，电流只有一个路径可以流动。

并联是将元件的一个端子相连接，电流可以选择不同的路径流动。

串联和并联电路的分析方法也不同。

在串联电路中，电流保持不变而电压分布依次；而在并联电路中，电压保持不变而电流分布不同。

6. 电路等效电路等效是指将复杂电路简化为等效电路，以便分析和计算。

等效电路是能够代替原始电路在性质上相等的简化电路。

常见的电路等效包括电阻的串并联、电源的理想化等。