第一章直流电路

4.电流的计算公式:
q i t
直流的计算公式： 交流的计算公式：
i
5.电流的单位：安培（A）（国际单位制）, 1安培表 示1秒内通过截面的电荷量为1库仑。
常用单位还有千安kA,毫安mA,微安µA
6.参考方向的引入：
在分析电路时，对复杂电路中某一段电路里电流的 实际方向有时很难确定，而且有时电流的实际方向还在不 断地改变，因此在电路中很难标明电流的实际方向，为了 解决这样的困难，引入了电流的“参考方向”这一概念。
i
+ +
L uL eL
-
3.电路模型：由理想化元件构成的电路。
4、电路图
在实际工作中，为便于分析、研究电路，通常 将电路的实际元件用图形符号表示在电路图中， 称为电路原理图，也叫电路图。
4、电路的三种状态：
1）通路： 2）断路： 3）短路：

（a)电源与负载构成闭合回路，电源 处于有载工作状态，电路中有电流流 过。
2.参考点一经选定，在电路分析和计算过程中，不能
随意更改
3.在电路中不指定参考点而谈论各点的电 位值是没有意义的 4.习惯上认为参考点自身的电位为零，即φO=0，所以参 考点也叫零电位点。 5.在电子线路中一般选择元件的汇集处，而且常常是电
源的一个极作为参考点
6.在工程技术中则选择大地、机壳等作为参考点
5.功率
在电流和电压关联参考方向下, 任何瞬
时线性电阻元件接受的电功率为
u 2 p ui Ri Gu R
4.引入电位后电压的参考方向的另一种表示 方法： 可以用“参考极性”的标注方法来表示，即在电路或元件 两端标以“+”“-”符号，“+”号表示假设的高电位端， “-”号表示假设的低电位端，由“+”号指向“-”号的方向 就是选定的电 压参考方向 注：1.电路中各点的电位值与参考点的选择有关，当所选
的参考点变动时，各点的电位值将随之变动

3、方向：由电源负极指向正极。 4、单位：伏（V）

4、电动势：
手电筒电路原理图
电动势：
Wba E Q 在下图中，
I
电 源
a
负载
Uab
E
b
5、电阻：
L R S
电阻
1、概念： 导体对电流所呈现的阻碍作用。 用R表示。 2、单位：欧姆（ ）


3、电阻定律：
R=
l S
1.功率


（2）以O点为参考点，即VO=0V

又


电位与电压的异同点是： a)电位是某点对参考点的 电压，电压是某两点电位 之差。 b)电位是相对值，随参 考点的改变而改变，电压 是绝对值，不随参考点的 改变而改变

电动势：
1、概念： 在电源内部，电源力将单位正电荷从电源 负极b移到正极a所做的功。 2、大小： Wba E= q
变动电流——大小和方向均随时间变 化的电流，称为变动电流。 周期性变动电流——每隔一段时间，总是重复前面的变 化的变动电流，称为周期性变动电流。
交变电流——在一个周期内，电流平均值为零的周期性变 动电流称为交变电流，简称交流，简写作“AC”。
正弦交流电——按正弦规律变化的交变电流，称为正弦交 电。
电位：
1、概念： 电路中任一点与参考点（规定电位能 为零的点）之间的电压，叫做该点的电位。 用符号V表示。 2、单位：伏（V）

3、电位的计算方法：
计算电路中某点的电位，就是从某点到零 电位之间的电压。 ⑴标出支路或回路的电流方向。标出电阻 上的正、负极。 ⑵确定绕行路径。在绕行过程中，无论是 电阻上的电压，还是电源上的电压，都是 由正到负为正、由负到正为负。 ⑶计算路径上所有电压的代数和。
2.有两个电源，一个发出的电能为 1000kW.h,另一个发出的电能为500kW.h。 是否可认为前一个电源的功率大，后一个 电源的功率小？
1.3 电阻元件和欧姆定律
1.电阻元件（一）
电阻元件是一个二端元件, 它的电流和电压 的方向总是一致的, 它的电流和电压的大小成代 数关系。
电流和电压的大小成正比的电阻元件叫线 性电阻元件。 元件的电流与电压的关系曲线叫 做元件的伏安特性曲线。 线性电阻元件的伏安特性为通过坐标原点 的直线, 这个关系称为欧姆定律。
3.直流功率
在直流情况下
P UI
功率的单位为瓦［特］, 简称瓦, 符号为W, 常用的有千瓦（kW）、兆瓦（MW）和毫瓦 （mW）等。
4.电能的计算（二）
1kW h 10 3600 3.6 10 J
3 6
所有元件接受的功率的总和为零。这个 结论叫做“电路的功率平衡”。
例1.1（一）
参考方向： 在一段电路或一个电路元件中事先选定一个方向， 这个选定的电流方向就叫做电流的参考方向。
注（1）电流参考方向可以任意选定
（2）参考方向一经选定，在电路分析和计算过程中， 不能随意更改 （3）所选定的电流参考方向并不一定就是电流的实际方向
7.电流参考方向的表示：
1）用实线箭头表示
A
B
2）双下标表示，如iAB，其参考方向 是由A指 向B

3.根据电流的大小和方向随时间变化情况， 电流的分类：
电流
恒定电流（稳恒电流) 脉动电流 时变电流 变动电流
非周期性变动电流
非交变电流 非正弦交流电 交变电流 正弦交流电
周期性变动电流
恒定电流——大小和方向都不随时间变化的电流，简称直流。简写作 “DC”，用“I”表示。 时变电流——大小和方向或两者之一，随时间变化的电流称为时变电流， 用“i”表示。 脉动电流——方向不变，但大小随时间变化的电流，称为脉动电流。
３.非线性电阻元件
电流和电压的大小不成正比的电阻元件叫 非线性电阻元件。
本书只讨论线性电阻电路。
4.电导
令G=1/R, 则式（1.7）变为
i uG
(1.8)
式中, G称为电阻元件的电导, 单位是西［门子］, 符号为S。
如果线性电阻元件的电流和电压的参考方向不关 联, 则欧姆定律的表达式为
或
u iR i Gu
6.电压的参考方向与实际方向的关系：
一致时，电压值为正值，即u>0 如图所示： 相反时，电压值为负值，即u u＞0
(b) uAB＜0
电压：
1、概念：电场力把单位正电荷从电场中的a 点移到b点所作的功，称为a、b间的电压，用 字母U或u表示。 Wab 2、大小：U=
电工基础
授课教师: 李兰安
第一章
一、电路
直流电路
电路就是电流所流经的路径。 1、电路的组成及作用：

由此可见，电路的作 用是产生、分配、传 输和使用电能。
二.电路模型
1.引入电路模型的原因：
我们在研究和分析一个实际电路时，对于一 些与研究无关的因素我们无需考虑，比如负 载电源的形状、大小等等，只考虑其电特性 就可以。这样我们在画一个电路图时无需把 实物的形状画出，可将电源负载等简单化， 理想化。 2.其中各部分的理想化模型如图所示： 电阻 电容 电感
1.电阻元件（一）
电阻元件是一个二端元件, 它的电流和电压 的方向总是一致的, 它的电流和电压的大小成代 数关系。
电流和电压的大小成正比的电阻元件叫线 性电阻元件。 元件的电流与电压的关系曲线叫 做元件的伏安特性曲线。 线性电阻元件的伏安特性为通过坐标原点 的直线, 这个关系称为欧姆定律。
1.电阻元件（二）
u
O
i
图 1.6 线性电阻的伏安特性曲线
2.欧姆定律
在电流和电压的关联参考方向下, 线性电阻元 件的伏安特性如图1.6所示, 欧姆定律的表达式为 (1.7) u iR
式中, R是元件的电阻, 它是一个反映电路 中电能消耗的电路参数, 是一个正实常数。 式中电压用V 表示, 电流用A表示时, 电阻 的单位是欧［姆］, 符号为Ω。电阻的十进倍数 单位有千欧（kΩ）、 兆欧（MΩ）等。
P2=U2I=(-8)×4=-32W (接受32W)
P3=U3I=6×4=24W (发出24W) 整个电路的功率P, 设接受功率为正, 发出功率为
负, 故 P=16+32-24=24W
思考题
1.当元件电流，电压选择关联参考方向时， 什么情况下元件接受功率？什么情况下元 件发出功率？
8.参考方向与实际方向的关系规定：
若一致，则电流值为正，即 i>0 若相反，则电流值为负，即i<0
即可以在选定的电流的参考方向下，据电流的正 负来确定出某一时刻电流的实际方向
二、电压和电位：
（一）电压
直流电压，用U表示 1.常用电压的分类： 交流电压，用u表示
2.电压的大小：电路中任意A、B两点间的电压，在数 值上等于电场力将单位正电荷从A点移动到 B点所做 的功。
定义：传递转换电能的速率叫电功率，简称功 率，
用p或P表示。 dq dw i ,u dt dq dw dw dq p dt dq dt p u i
2.功率的正负
如果电流、 电压选用关联参考方向, 则所 得的p应看成支路接受的功率, 计算所得功率为 负值时, 表示支路实际发出功率。 如果电流、 电压选择非关联参考方向, p应 看成支路发出的功率, 即计算所得功率为正值 时, 表示支路实际发出功率; 计算所得功率为负 值时, 表示支路接受功率。
(b) 当 a 、 b 两点间用导线相连时，称电阻 R1 被 短路。a 、b 间导线称为短路线，短路线中的 电流叫短路电流。
注:短路可分为有用短路和故障短路，故障短路往往会造 成电路中电流过大，使电路无法正常工作，严重的会产 生事故。
(c)开关S断开或电路中某处断开，切断的电 路中没有电流流过，此时的电路称为开路。 开路又叫断路，断开的两点间的电压称为 开路电压。