第1章电路的基本定律及分析方法

W P= = UI t
功率的单位
如果电压的单位是伏特， 如果电压的单位是伏特，电流的单位是安 则功率的单位就是瓦特，简称瓦（ ）。 培，则功率的单位就是瓦特，简称瓦（W）。 1瓦特的功率等于每秒消耗（或产生）1焦 瓦特的功率等于每秒消耗（或产生） 焦 瓦特的功率等于每秒消耗 耳的能量。 耳的能量。 比瓦特大的单位是千瓦（ ），小的单 比瓦特大的单位是千瓦（kW），小的单 ）， 位是毫瓦（ 位是毫瓦（mW）。 ）。
发电机
图1.3 电力系统示意图
2.实现信号的传递与处理 实现信号的传递与处理——电子信号电路 实现信号的传递与处理 电子信号电路 如图1.2 如图 热电偶测温电路
实现信号的传递与处理的例子又如扩音机， 实现信号的传递与处理的例子又如扩音机， 其电路示意图如图1.4所示 所示: 其电路示意图如图 所示 放 大 器
电动势的符号 直流电动势 E ——直流电动势 e ——交流电动势 交流电动势
−
电动势的单位也为伏特（ ）。 电动势的单位也为伏特（V）。
电动势的正方向及表示方法
• 因为电动势的作用是使正电荷从低电位点 移动到高电位点，使正电荷的电位能增加， 移动到高电位点，使正电荷的电位能增加， 所以规定电动势的真实方向是电位升高的 方向，即从电源负极指向正极， 方向，即从电源负极指向正极，刚好与电 压的真实方向相反。 压的真实方向相反。 • 和电压一样，电动势也有正方向。在规定 和电压一样，电动势也有正方向。 的正方向下，电动势也是一个代数量。 的正方向下，电动势也是一个代数量。 • 电动势的正方向与真实方向相同为正，反 电动势的正方向与真实方向相同为正， 为负。 之，为负。
信号
处理
图1.4扩音机电路示意图 扩音机电路示意图
信号传递与处理的例子 电 机的 电路
的,如 的如
音机
基本物理量、 1.2 基本物理量、参考方向 以及各物理量的计算
1.2.1电路的基本物理量 电路的基本物理量 与参考方向
电流 电压、 电压、电位与电动势 电功率
电流
电流有两个涵义
第一 :电流表示一种物理现象 电流表示一种物理现象
I A B A
I B
所谓参考方向（正方向）就是在一段电路里， 所谓参考方向（正方向）就是在一段电路里，在 电流两种可能的实际方向中， 电流两种可能的实际方向中，任意选择一个方向作为 参考。当实际方向与参考方向一致，其值为正；相反 参考。当实际方向与参考方向一致，其值为正； 其值为负。 ，其值为负。
q I= t
如果电流的大小和方向都随时间变化、则称为 如果电流的大小和方向都随时间变化、 交流电流(alternating 简写为AC) 交流电流(alternating current ，简写为 )，用 小写字母i表示 小写字母 表示 。
dq i= dt
电流的单位是安培， 表示。 电流的单位是安培，用A表示。 表示 1mA（毫安）=10-3A （毫安） 1µA（微安）=10-6A （微安）
1.2.2 电压与电流正方向 之间的关系
电压和电流是我们分析电路的最基本的物理 量，这是因为电源电动势可以用端电压完全代 替，而功率的大小和正负也完全取决于电压和 电流的大小和方向。 电流的大小和方向。
1.电压与电流的关联正方向 电压与电流的关联正方向 2.功率的正负 功率的正负
1.电压与电流的关联正方向 电压与电流的关联正方向
I A B A I B
I <0
I >0
电压、 电压、电位与电动势
电压的概念： 电压的概念：电荷在电场力作用下形成电
流，在这个过程中电场力推动电荷运动做功， 在这个过程中电场力推动电荷运动做功， 电压就是表示电场力移动电荷做功能力的一 种度量。 种度量。 如图所示：电荷 在电场 如图所示：电荷dq在电场 力作用下从A点运动到 力作用下从 点运动到B 点运动到 点所做的功是dw， 点所做的功是 ，则A点 点 点之间的电压为： 与B点之间的电压为： 点之间的电压为
1.1.1电路的组成 电路的组成
电源 中间环节 负载
图1. 1 蓄电池对白炽灯供电电路 热电偶 毫伏表
信号源
图1. 2 热电偶测温电路
1.1.2电路的作用 电路的作用
1.实现电能的传输与转换 实现电能的传输与转换——电力系统的电路 实现电能的传输与转换 电力系统的电路
升压 变压器 输电线 降压 变压器 电灯ห้องสมุดไป่ตู้电动机 电炉
电动势的正方向(箭头） 电动势的正方向 箭头）及表示方法 箭头
实际极性
+
E
实际极性 E = −5 V
E =5 V
+ -
电动势的 真实方向
电动势的 正方向
+
−
电压与电动势的关系
• 电压与电动势是两个不同的概念， 电压与电动势是两个不同的概念， 但是都可以用来表示电源正、 但是都可以用来表示电源正、负极 之间的电位差。 之间的电位差。 • 当同一电源用电压表示和电动势表 示的数值量都为正（或负） 示的数值量都为正（或负）时，称 电压与电动势正方向关联一致， 电压与电动势正方向关联一致，简 称正方向一致。 称正方向一致。
1kW=103W
1mW=10-3W
电功（电能） 电功（电能）
除了电功率以外， 除了电功率以外，有时我们也需要计算一段 时间内电路所消耗（或产生）的电功（电能）， 时间内电路所消耗（或产生）的电功（电能）， 表示。 用W表示。 表示
W = P⋅ t = U It
电功（电能）的单位是焦耳。 电功（电能）的单位是焦耳。生活中常用 度=千瓦小时 千瓦小时
功率的概念
A
根据电压、电流的定义可知： 根据电压、电流的定义可知：
+
UAB
I R
W UAB = q
W =UABq q = I ⋅t W =UABI ⋅ t
B
−
q I= t
定义：功率 定义：功率——是表征电路中能量转换速度的物 是表征电路中能量转换速度的物 理量。其值等于单位时间内电场力所做的功。 理量。其值等于单位时间内电场力所做的功。
电压的正方向
• 电压的正方向又叫电压的极性 • 规定电路中电压的真实方向是由高电位指向低 电位的方向， 电位的方向，即：电场力移动单位正电荷做正 功的方向。 功的方向。 • 和电流一样，在分析计算电路的时候电压也需 和电流一样， 要一个正方向。 要一个正方向。其选择方法和电流的正方向一 样，当选定正方向以后，电压的值也有了正负 当选定正方向以后， 之分，当正方向与实际方向一致，为正；反之， 之分，当正方向与实际方向一致，为正；反之， 为负。 为负。
电压的表示方法
A
+
1.直接写成 AB 直接写成U 直接写成
R
UAB
−
2.用箭头表示 AB 用箭头表示U 用箭头表示 3.用正、负极性表示UAB 用正、负极性表示 用正
B
UAB =110 V
UBA = −110 V
电压与电位的关系
• 相同点：它们都反映了电场力移动单位正电荷做功 相同点： 的物理性质。 的物理性质。 • 区别： 区别： 1、电路中某点的电位就是该点到参考点间的电压。 、电路中某点的电位就是该点到参考点间的电压。 2、电路中某两点之间的电压就等于这两点的电位之 、 所以，电压通常又称为电位差。 差。所以，电压通常又称为电位差。 3、电路中某点电位的大小与参考点的选择有关，但 、电路中某点电位的大小与参考点的选择有关， 任意两点间的电压值与参考点的选择无关。 任意两点间的电压值与参考点的选择无关。
1KV =10 V
3
1 mV =10 V
−3
电位的概念
• 电位是表示电场中某一点性质的物理量，而 电位是表示电场中某一点性质的物理量， 且是相对于确定的参考点而言的。 且是相对于确定的参考点而言的。 • 定义：电场中某点A的电位在数值上等于电场 定义：电场中某点 的电位在数值上等于电场 力将单位正电荷从A点沿任意路径移动到参考 力将单位正电荷从 点沿任意路径移动到参考 点所做的功。 点所做的功。 • 注意： 注意： 1、电位是一个相对的物理量，不确定参考点， 、电位是一个相对的物理量，不确定参考点， 讨论电位就没有意义； 讨论电位就没有意义； 2、在同一电路中，当选定不同的参考点时， 、在同一电路中，当选定不同的参考点时， 同一点的电位是不同的。 同一点的电位是不同的。
A
A
+
E=+
U
E
U =+ E =U
+
E=−
U
E
−
B
U =− E =U
若已知电 源的实际 极性。 极性。讨 论电动势 与电压的 关联性： 关联性：
E
−
B
电动势与电压的正方向关联一致
A A
+
E=−
U
−
B
U =+ − E =U
+
E=+
U
E
−
B
U =− E = −U
电动势与电压的正方向非关联一致
电功率
——使用电路的目的就是为了进行电能 使用电路的目的就是为了进行电能 与其他形式能量之间的转换。所以， 与其他形式能量之间的转换。所以，在 电路分析中经常会用到电功率这个概念， 电路分析中经常会用到电功率这个概念， 简称功率。 简称功率。 • 功率的概念 • 功率的单位 • 电功（电能） 电功（电能）
uAB
dW = dq
uAB
dW = dq
即：在数值上，A、B两点间的电压就是电场 在数值上， 、 两点间的电压就是电场 力把单位正电荷从A点移动到 点所做的功。 点移动到B点所做的功 力把单位正电荷从 点移动到 点所做的功。
W 对直流电压： 对直流电压： UAB = q
• 电压的单位：用伏特（V）表示： 电压的单位：用伏特（ ）表示： 1（V）伏特 （J）焦耳 （C）库仑 （ ）伏特=1（ ）焦耳/1（ ）