第1讲电路的基本概念与基本定律1．1电路作用与组成部分1.2 电路模型1.3 电压和电流的参考方向电路以及基本物理量1.4 电阻元件和欧姆定律1.5 电源有载工作、开路与短路1.6 电压源和电流源第一章第一～六节教学目的和目标(1)了解电路的组成和作用、电路模型。
掌握电路的基本物理量（电压、电流的定义和参考方向，功率的计算）；了解电位的概念和计算。
了解电动势.(2)掌握电功率与电能的概念，。
(3)掌握电阻元件和欧姆定律(4)了解电路的有载工作、开路与短路状态。
理解电路短路、开路时的特点(5)理解电气设备的额定值的意义。
(6)理解电压源，电流源的概念。
熟悉电源的外特性及实际电源模型.教学重点与难点教学重点: 电压、电流的参考方向. 独立电源：电压源和电流源电功率的含义和计算。
掌握电阻元件的两种约束关系及其使用。
电路短路、开路时的特点.教学难点: 基本概念的理解.参考方向.电功率的含义理解。
教学方法和手段1、以讲授法，启发式指导和师生互动法为主。
2、科学合理地使用电子教室多媒体手段进行教学。
教学课时:2课时教学过程及详细内容一、内容1 一、课程的性质、任务本课程为专业基础课，是从事电类专业的技术人员必须具备的基础知识。
本课程的任务是使学生在明确基本电磁现象的基础上，掌握电路和磁路的基本知识、基本理论及分析、计算的基本方法，并能正确使用常用的电工仪表。
着重培养学生的科学思维方法、分析与解决问题的能力，使其成为具有创新精神和实践能力的高素质技术人才，并为后续课程的学习及从事技术工作准备必要的基础。
二、电路是电工技术的主要研究对象。
电路理论是学习电工技术的基础。
本章主要讨论电路的基本知识、基本定理、基本定律以及应用这些定理定律分析计算直流电路的方法。
这些方法不仅适用于直流电路的分析计算，原则上也适用于其他电路的分析计算。
所以，本章是学习电工非常重要的基础。
二、内容21．2电路作用与组成部分1.1.1电路电路：电路是电流的通路。
1.1.2 电路的功能：(1) 实现电能的传输、分配与转换如电力系统。
（2)实现信号的传递与处理如扩音机。
1.1.3 电路的组成：由电源，负载和中间环节三部分组成。
①电源：是供应电能的设备。
如发电厂、电池等。
②负载：是取用电能的设备。
如电灯、电机等③中间环节：是连接电源和负载的部分，起传输和分配电能的作用。
如变压器、输电线等。
1.2 电路模型电路的模型：电路理论中所研究的电路。
由理想化电路元件组成的电路即是实际电路的电路模型，如下图所示。
电路图：电路图乃是用图形表达的实际电路的模型。
电路模型理想电路元件是具有某种确定的电磁性能的理想元件。
理想电路元件是一种理想的模型并具有精确的数学定义，实际中并不存在。
实际电路都是由许多实际电路元件或器件构成的，它们的电磁性质较为复杂。
为了便于对实际电路进行分析研究，在一定条件下突出实际器件主要的电磁性质，忽略其次要因素，这样就建立了实际器件的模型——理想电路元件模型。
由理想电路元件构成的电路就是实际电路的电路模型。
理想电路元件主要有理想电压源元件、理想电流源元件、电阻元件、电感元件和电容元件等。
1.3电路的主要物理量 1.3.1电流电流（强度）：带电粒子（电荷）有规则的定向运动形成了电流 每一个电子和每一个质子所带的电荷量相等，约为 1。
6×10（— 19方）库仑，1库仑约等于6。
28×10（18方）个电子所带电荷量。
衡量电流强弱的量是电流强度，简称电流 i=dq/dt 为矢量 实际方向与正方向一致，电流(或电压)值为正值； 实际方向与正方向相反，电流(或电压)值为负值。
注意：正方向选定后，电流 ( 或电压 )才有正负之分，不指定正方向，电流 （或电压）的正负则无意义。
1.3.2. 电压和电位电压 :电压用u 表示,两个间电压的大小等于单位电荷从一点移动到另一 点时能量的改变量 u=dw/dq 为矢量电位：在电路中任选一点，叫做参考点（零电位点）。
某点的电位是指与参 考点之间的电位差。
不迭定参考点，是不好确定电位的 电动势E ：非电能所作的功。
E= 一 U 电压电流的参考方向（1）参考方向：在分析与计算电路时，常任意选定某一方向为电流的参 考方向，又称正方向。
（2）选定正方向的原因：在分析一些复杂电路，往往不知道某一支路电流的实际方向，为计算分析方便，故假定一正方向。
（3）参考方向选定后，电压、电流才有正负之分。
1.3.3电功率与电能电功率：传送,转换能量的速率即叫电功率简称功率p=i ×u=dw/dt （p>0 吸收或接收了能量，消耗了功率） （p ＜０产生功率或发出功率）电阻 电容理想电压源 理想电流源图 理想元件的电路模型R CEI S电能W=UIt=Pt=Uq1.4 电阻元件和欧姆定律一、电阻元件电阻元件是从实际电阻器件抽象出来的模型。
1、电阻元件如果一个二端元件，在任意时刻t，它的端电压u和电流i之间为代数关系，亦即这一关系可由u-i平面上一条曲线所确定，并且与电压或电流的波形无关，则此二端元件称为电阻元件，这条表示元件电压与电流关系的曲线称为VAR曲线（图1-5-1）。
在图1-5-1（a）中，电阻元件的VAR曲线是通过坐标原点的一条直线，其u与i 成正比，故称该元件为线性电阻元件，它在电路图中的符号如图1-5-2所示。
电阻元件的VAR曲线不是通过坐标原点的直线，则称该元件为非线性电阻元件。
VAR曲线不随时间而变化的电阻元件称为时不变电阻元件，否则称为时变电阻元件。
2、电阻元件的VAR由图1-5-1可知，线性时不变电阻元件的VAR为u=Ri (1-5-1a) 这个式子便是著名的欧姆定律，是在u、i 参考方向一致下得出的，它表明线性电阻元件的端电压与通过它的电流成正比，比例常数R称为电阻，它亦是图1-5-1中直线的斜率，是表征电阻元件的参数。
若u、i 的参考方向不一致，则应表示为u=－Ri (1-5-1b )线性电阻元件的VAR还可以用下式表示： i=Gu 或i=－Gu (1-5-2)式中，称为电导，单位为西门子，简称 西（S ）。
1.5 电源有载工作、开路与短路1.5.1、 电源的有载工作，如上图（a ） （1）电压与电流的关系：（提问）RR EI +=0 （2）功率的平衡：电源产生功率=负载取用功率+内阻及线路损耗功率 （3）电源与负载的判定：电源：U 与I 的实际方向相反，电流从“+”流出，发出功率。
负载：U 、I 实际方向相同，电流从“+”流入，取用功率。
（4）额定值与实际值：电源输出的功率和电流决定于负载的大小，当电气设备工作在最佳状态时各个量的值，称为额定值，电气设备所处的工作状态为实际值。
实际值不一定等于其额定值。
电气设备的额定值额定值: 电气设备在正常运行时的规定使用值 1. 额定值反映电气设备的使用安全性； 2. 额定值表示电气设备的使用能力。
额定工作状态（满载）： I = I N ，P = P N (经济合理安全可靠) 过载(超载)： I > I N ，P > P N (设备易损坏) 欠载(轻载)： I < I N ，P < P N (不经济)1.5.2、电源的开路当（a ）图中的开关断开，电源则处于开路状态，其特点为：1.5.3、电源的短路如上图（b ），其特点为：短路通常是一种严重的事故，应尽力预防。
{（1.5） 电源有载工作、开路与短路开路和短路一个电阻元件无论其端电压如何，其 电流恒为零，则此时R=∞或G=0，称为开 路，如图1-5-3（a ）所示，开路的VAR 曲 线见图1-5-3（b ）。
一个电阻元件无论其电流如何，其端电压恒为零，则此时R=0或G=∞，称为短路， 如图1-5-4（a ）所示，短路的VAR 曲线如图1-5-4（b ）所示。
任何一个二端元件（或电路）开路时，均相当于R=∞；任何一个二端元件（或电路）短路时，均相当于R=0。
电阻元件的功率和能量在采用u 、i 一致的参考方向时，电阻元件功率计算式为(1-5-3)电阻元件的能量计算式为W(t)=∫-∞t p （τ）d τ (1-5-4)对于实际电阻器的模型，通常R>0， p 为正值，吸收功率，称为耗能元件， 这类电阻元件是无源元件。
利用电子电路可实现负电阻，即R<0，可得p<0，说明该元件是发出功率的。
EU U I ===0,00,0R EI I U S ===这类电阻元件属于有源元件，它们对外电路提供的能量，来自工作时的电源。
负阻器在电子电路中是很重要的，它们可用于晶闸管和计算机等电路中。
设备和器件规定了工作时允许最大电流、最高电压和最大功率等，这些数值统称 为额定值，如额定电流、额定电压和额定功率，分别用I N 、U N 和P N 表示。
在选 用电器设备和器件时，应使其工作时的电流、电压和功率不超过额定值，但一般 也不要低于它。
由于电流、电压和功率之间存在一定的关系，故I N 、U N 和P N 也 不需要全部标出。
例如，灯泡只给出U N 和P N （如220V ，100W ），电阻器只标出 电阻值和P N （如1K Ω，2W ）。
例1-5-1 有一个400Ω、1W 的电阻，试问该电阻使用时，电流、电压不得超过多大数值？解 因为P=RI 2，故U N =RI N =400×50×10-3 V =20V所以在使用时，电流不得超过50mA ，电压不得超过20V 。
}三 、内容3 1.6 电压源和电流源1. 电压源：理想电压源是两端电压与通过它的电流大小无关的理想元件。
也可以 说凡两端电压可以照某种规律变化而与其电流无关的电源，就称之为理想电压源。
通过理想电压源电流的大小取决于外接电路。
若理想电压源的电压大小恒等于常 数，则可称为恒压源，直流理想电压源属这种情况。
伏安特性 如图 所示。
即用恒定电压和内阻串联的模型表示，如下图（a ）所示。
它向外电路提供的电压、电流关系为：o S IR U U -=2. 电流源UI图 理想电压源的伏安特性+ -若通过元件的电流与其两端电压的大小无关，这样的理想元件称为理想电流源。
也可以说凡通过电流可以按照某种规律变化而与其两端电压无关的电源，就称之为理想电流源。
理想电流源两端电压的大小取决于外接电路。
若理想电流源的电流大小恒等于常数，则可称为恒流源，直流理想电流源属这种情况。
伏安特性如图所示。
即用恒定电压和内阻串联的电路模型来表示，如图（b ）所示。
其电压、电流关系为：I=I S －SR U 或：U=R S I S －R SI四、布置课后任务及作业练习与思考 1.3.1 1.3.3 1.4.2 1.4.4 1.5.4 1.5.5 1.5.7习题 1.5.1 1.5.12I SI S图 理想电流源的伏安特性 +-。
