电路基本概念与定律

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。基尔霍夫电压定律指出，在一个闭合电路中，电压源产生的电势差等于电路中各个元件的电压之和。

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。如电视机，它接收到载有声像的电磁波后，通过电路使之转变成电信号，再加到扬声器和显像管上还原成原来的声像。

1． 用一只额定值为110V，60W的白炽灯和一只额定值为110V，40W的白炽灯串联后接在220V电源上，当开关闭合时能否正常工作？后果如何？为什么？

2． 有一只220V，1000W的电炉，今欲接在380V的电源上使用，试问下列变阻器中哪一只可用？（1）100Ω，3A；（2）50Ω，5A；（3）30Ω，10A。

3． abU是否表示a端的电位高于b端的电位？

4． 2kΩ的电阻中通过2mA的电流，试问电阻两端的电压是多少？

5． 额定值为1W，100Ω的碳膜电阻，在使用时电流和电压不得超过多大数值？

6． 有一台直流发电机，其铭牌上标有40kW，230V，174A。试问什么是发电机的空载运行、轻载运行、满载运行和过载运行？负载的大小，一般指什么而言？

7． 一个电热器从220V的电源取用的功率为1000W，如将它接到110V的电源上，则取用的功率为多少？

8． 有两只电阻，其额定值分别为40Ω，10W和200Ω，40W，试问它们允许通过的电流是多少？如将两者串联起来，其两端最高运行电压可加多大？

9． 有一台直流稳压电源，其额定输出电压为30V，额定输出电流为2A，从空载到额定负载，其输出电压的变化率为千分之一（即%1.00NNUUUU），试求该电源的内阻。

10. 计算下图所示的两个电路中各理想电源的功率，并判别它们是电源还是负载。

（a） （b）

题10

11. 试求如图所示电路中电流I1，I2，I3及I4。

题11 题12

12. 试求如图所示电路中A点的电位VA。

13. 如图所示是某电路中的一部分。试求电流I，电压US和电阻R。

题13 2V +

2Ω 2A － 2V + 1Ω

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第1章 电路的基本概念与基本定律

教研室：基础教研室 教师姓名：

课程名称 电路（一） 授课专业及班次 电气工程及其自动化

授课内容 电路、电路模型、电路组成，理想元件、集总电路等概念，电压、电流参考方向及电功率的计算。电压源、电流源的定义及其基本性质。受控源的双重性质。KCL、KVL。 授课方式及学时 讲授、讨论，5学时

目的要求 熟练掌握电压、电流参考方向及电功率的计算。电压源、电流源的定义及其基本性质，基尔霍夫定律（KCL、KVL）。掌握受控源的双重性质及电路模型。了解开路和短路的伏安特性。

重点与难点 重点：参考方向，独立源的基本性质，KCL、KVL。

难点：关联与非关联参考方向下电功率的计算，受控源的电源性质。

讲授内容及

时间分配 （1）电路、电路模型、电路组成，理想元件、集总电路等概念，电压、电流参考方向及电功率的计算。（2学时）

（2）电压源、电流源的定义及其基本性质。受控源的双重性质。（2学时）

（3）KCL、KVL。（2学时）

教 具 黑板、粉笔

参考资料

§1-1 电路和电路模型

一、实际电路

1.实际电路：由电路器件（如晶体管）和电路部件（如电阻、电容、电感）相互连接而成的电流的通路，具有传输电能、处理信号、测量电能、存贮信息等功能。

2.组成（举例说明）：① 电源：提供电能的能源，它的作用是将其他形式的能量转换为电能，又称激励或者激励源（输入），由激励在电路中产生的电流、电压称为响应（输出）；

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② 负载：用电装置，它将电源供给的电能转换为其他形式的能量；

③ 导线：连接电源与负载传输电能的金属导线。

3.功能：其一，是进行电能的传输、分配与转换。（电力系统）

其二，是实现信息的传递、控制与处理。（电子信息系统）

二、电路模型

1.电路模型：对于实际的电路，可以用足以反映其电磁性能的一些理想元件模型或其组合来表示，构成实际电路的模型。（通过实际电路和电路模型来举例）