电路分析基础知识
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电路分析基本知识点电路分析是电子工程学的基础内容,它主要涉及电流、电压、电阻和功率等基本概念和定律。
在电路分析中,我们研究和解决各种电路中的问题,包括电流分布、电压分布、功率损耗、电阻等。
1.电流定律:电路中的电流定律包括基尔霍夫电流定律和欧姆定律。
- 基尔霍夫电流定律(Kirchhoff's Current Law, KCL):在任意节点处,进入节点的电流等于离开节点的电流总和。
- 欧姆定律(Ohm's Law):电路中通过两点的电流与这两点之间的电压成正比,比例常数为电阻。
2.电压定律:电路中的电压定律包括基尔霍夫电压定律和欧姆定律。
- 基尔霍夫电压定律(Kirchhoff's Voltage Law, KVL):电路中沿着任意闭合回路所经过的电压总和等于零。
- 欧姆定律(Ohm's Law):电路中通过两点的电流与这两点之间的电压成正比,比例常数为电阻。
3.串联和并联电路:-串联电路:在串联电路中,电流只有一条路径可以流过,电压在各个元件之间分配。
串联电路中的电阻等效为各个电阻之和。
-并联电路:在并联电路中,电压相同,但电流会分流通过不同的元件。
并联电路中的电阻等效为各个电阻的倒数之和的倒数。
4.雷诺定理:雷诺定理是用来计算电路中耦合电阻的定理。
耦合电阻指的是由于电阻元件之间发生热交换而导致的电阻值的变化。
雷诺定理的表达式为:R=R_0(1+αT),其中R_0是参考温度下的电阻值,α是电阻的温度系数,T是温度变化。
5.理想电压源和理想电流源:理想电压源在电路中提供一个固定的电压,电流大小不确定;理想电流源提供一个固定的电流,电压大小不确定。
这两种理想源可以被用来简化电路分析。
6.超节点法:超节点法(Supernode Method)用于解决包含理想电流源的电路问题。
通过将电流源所在的节点和与之相连的电压变量节点合并为一个“超节点”,可以减少未知量的个数,简化计算。
电路分析教程知识点总结一、电路基本概念1. 电路的基本概念电路是由电阻、电容、电感和能源等基本元件组成的网络。
根据元件的不同连接方式,电路可以分为串联电路、并联电路和混合电路。
电路分析的基本任务是求解电路中各元件的电压和电流,以及网络的功率和能量等特性参数。
2. 电路的基本定律欧姆定律、基尔霍夫定律和基尔霍夫第二定律是电路分析的基本定律,它们是电路分析的理论基础和方法论基础。
掌握这些定律对于电路分析是至关重要的,同时也是电子学和电气工程的基础。
3. 电路分析的基本方法电路分析的基本方法包括节点分析法、单独支路电流法、叠加法、戴维宁定理等。
每种方法都有其特点和适用范围,熟练掌握这些方法是进行电路分析的必备技能。
二、基本定律1. 欧姆定律欧姆定律是电路分析的基本定律,它描述了电阻的电流与电压之间的关系。
欧姆定律可以用数学公式表达为:U=IR,其中U为电压,I为电流,R为电阻。
2. 基尔霍夫定律基尔霍夫定律是电路分析的另一个基本定律,它描述了电路中节点电流的守恒定律。
基尔霍夫定律可以用数学公式表达为:ΣI=0,即电流在任何节点都是守恒的。
3. 基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律是电路分析的另一个基本定律,它描述了电路中回路电压的守恒定律。
基尔霍夫第二定律可以用数学公式表达为:ΣU=0,即回路电压的代数和为零。
三、基本方法1. 节点分析法节点分析法是电路分析的一种常用方法,它基于基尔霍夫定律,将电路中的节点视为未知数,通过节点电流的守恒定律建立节点电压方程,然后求解电路中各节点的电压。
2. 单独支路电流法单独支路电流法是电路分析的另一种常用方法,它基于欧姆定律,将支路电流视为未知数,通过支路电流的守恒定律建立支路电压方程,然后求解电路中各支路的电流。
3. 叠加法叠加法是电路分析的一种通用方法,它基于线性电路定理,将电路中各种电源或激励分别作用,求解各种情况下的响应,然后将各种情况下的响应进行叠加,得到整个电路的响应。
电路分析基础总结电路分析是电子工程领域中的重要一环,它涉及到电流、电压、电阻等电路基本元件的运行原理和相互作用。
在学习电路分析的过程中,我们需要掌握一些基本概念和方法。
本文将对电路分析的基础知识进行总结,帮助读者更好地理解和应用。
一、基本电路元件1. 电流源和电压源:电流源是能够提供恒定电流的元件,通常用I表示;电压源则是能够提供恒定电压的元件,通常用V表示。
它们在电路中起到驱动元件的作用,是电路的基础。
2. 电阻:电阻是阻碍电流流动的元件,它的作用是限制电流的大小。
电阻的大小用欧姆(Ω)表示,符号为R。
3. 电容:电容是储存电荷的元件,它由两个导体板和介质组成,通过电场作用来存储电荷。
电容的大小用法拉第(F)表示,符号为C。
4. 电感:电感是储存磁能的元件,它由线圈形成,通过变化的电场来产生感应电动势。
电感的大小用亨利(H)表示,符号为L。
二、基本电路定律1. 欧姆定律:欧姆定律是描述电流、电压和电阻之间关系的定律,它可以表示为V=IR,其中V表示电压,I表示电流,R表示电阻。
2. 基尔霍夫定律:基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
基尔霍夫电流定律指出,一个节点处的电流代数和为零;基尔霍夫电压定律指出,一个回路中各个电压代数和为零。
3. 配分定律:配分定律适用于并联电路,它指出在并联电路中,电流在各个支路上的配分与电阻的倒数成正比。
4. 超级位置定理:超级位置定理适用于线性电路,它指出线性电路中的任何两点间的电压和电流都可以用单一电源电路中的电压和电流来表示。
三、电路分析方法1. 等效电路:等效电路是将复杂的电路简化为简单的电路,保持两电路在某些特定终端条件下具有相同的行为。
2. 网络定理:网络定理是用来简化电路分析的重要工具,如诺顿定理、戴维南定理和最大功率传输定理等。
3. 传输线理论:传输线理论是研究电路中的电波传输和衰减等问题的数学模型,它对于高频电路和信号处理具有重要作用。
电路分析基础知识基尔霍夫电流定律(KCL)在集总参数电路中,在任一时刻,流入(或流出)任一节点或封闭面的各支路电流的代数和为零,即∑i(t) = 0例1:放大电路直流分析若规定流出节点或封闭面的电流为正,流入节点或封闭面的电流为负。
对节点a,有 i3+i4-i2=0晶体管可以看作封闭面S1:-i4 –i6 +i7 =0封闭面S2: i2+i5-i4=0例2:电路A和电路B之间只有一条支路连接时,必然有i=0基尔霍夫电压定律(KVL)在集总参数电路中,在任一时刻,沿任何一回路巡行一周,各元件电压的代数和为零,即∑u(t) = 0对于回路I :-us + u2 + u1 =0对于回路II :-u1 + u3 - u4 =0对于回路III :-u5 – u3 – u2 =0等效变换结论1:两个二端电路(单口)N1和N2,若它们的外部端口处电压电流关系(VCR)保持不变,则称N1和N2互相等效。
结论2:当把电路N1变换为N2后,若对应各节点的KCL方程不变,则称N1和N2互相等效。
结论3:当把电路N1变换为N2后,若对应两点间的电压保持不变,则称N1和N2互相等效。
根据等效变换的概念,对于两种特殊情况有以下结论:若电路中某支路电流为零,则可以用开路(断路)代替;若电路中某支路电压为零,则可以用短路线代替。
电压源:电源内阻较小时,u = us –Rs*i电流源:电源内阻较大,i = is – Gs*u = is-u/Rs从电路分析的角度,两种形式的电源可以等效互换。
对于(a)端口电压可表示为:u=us-Rs*i对于(b)由KCL有 i=is–u/Rs → Rs*i=Rs*is-u → u = Rs*is – Rs*i。
若令us = Rs*is,根据等效概念,电流型电源就与电压型电源的外部VCR相同,因而两者互相等效。
反过来由(a)也可等效于(b)。
电路分析方法1.网孔分析法2.节点分析法节点分析法的一般步骤:1. 将电路中所有电压型电源转换为电流型电源。
电路分析基础电路分析是电气工程中的重要基础知识,它涉及电路元件、电流、电压等方面的理论和计算。
通过电路分析,我们可以了解电路的性质和特点,为电路的设计与故障排除提供基础。
一、电路基本概念1. 电路:由电源、电路元件以及导线等组成的闭合路径,用于电流的传输与控制。
2. 电源:提供电流与电压的装置,如电池、发电机等。
3. 电路元件:用于改变电流与电压的元件,如电阻、电容、电感等。
二、基本电路定律1. 欧姆定律:描述电流、电压和电阻之间的关系,其数学表达式为V=IR,其中V为电压,I为电流,R为电阻。
2. 基尔霍夫定律:分为基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
前者表示在电路节点处,进入和离开该节点的电流之和为零;后者表示在闭合回路中,电压的代数和为零。
三、电路分析方法1. 等效电路法:将复杂电路化简为等效电路,通过替换与合并元件简化分析过程。
2. 串并联法:将电路中的元件按照串联和并联的方式组合,简化电路分析。
3. 特定电路分析法:对于特定类型的电路,可以采用特定的分析方法,例如交流电路中的复数法、矩阵法等。
四、常见电路元件1. 电阻:用于限制电流的元件,单位为欧姆,常用于控制电流大小。
2. 电容:用于储存电荷的元件,单位为法拉,常用于滤波与储能。
3. 电感:用于储存磁能的元件,单位为亨利,常用于电磁感应与频率选择性。
4. 二极管:一种具有单向导电性质的元件,常用于整流和开关。
5. 晶体管:一种电子器件,具有放大和开关功能,常用于电子电路中。
五、电路分析实例以下是一个简单的电路分析实例:假设有一个由电压源(V)和电阻(R1、R2、R3)串联而成的电路,如图所示。
\[示意图]我们可以根据欧姆定律和基尔霍夫定律来分析该电路。
首先,根据欧姆定律,我们可以得到以下公式:\[V = I \cdot R_1\]\[V = I \cdot R_2 + I \cdot R_3\]接下来,我们可以根据基尔霍夫定律,得到以下公式:\[I = \frac{V}{R_1}\]\[I \cdot R_2 + I \cdot R_3 = V\]将上述两个公式代入前面的欧姆定律公式中,可以得到:\[\frac{V}{R_1} \cdot R_2 + \frac{V}{R_1} \cdot R_3 = V\]整理得到:\[\frac{R_2 \cdot R_3}{R_1} = 1\]通过这样的分析,我们可以获得电路中各个元件之间的关系,为电路设计和故障排除提供参考。
《电路分析基础》知识归纳一、基本概念1.电路:若干电气设备或器件按照一定方式组合起来,构成电流的通路。
2.电路功能:一是实现电能的传输、分配和转换;二是实现信号的传递与处理。
3.集总参数电路近似实际电路需满足的条件:实际电路的几何尺寸l(长度)远小于电路正常工作频率所对应的电磁波的波长λ,即l 。
4.电流的方向:正电荷运动的方向。
5.关联参考方向:电流的参考方向与电压降的参考方向一致。
6.支路:由一个电路元件或多个电路元件串联构成电路的一个分支。
7.节点:电路中三条或三条以上支路连接点。
8.回路:电路中由若干支路构成的任一闭合路径。
9.网孔:对于平面电路而言,其内部不包含支路的回路。
10.拓扑约束:电路中所有连接在同一节点的各支路电流之间要受到基尔霍夫电流定律的约束,任一回路的各支路(元件)电压之间要受到基尔霍夫电压定律约束,这种约束关系与电路元件的特性无关,只取决于元件的互联方式。
U(直流电压源)或是一定的时间11.理想电压源:是一个二端元件,其端电压为一恒定值Su t,与流过它的电流(端电流)无关。
函数()S12.理想电流源是一个二端元件,其输出电流为一恒定值I(直流电流源)或是一定的时间Si t,与端电压无关。
函数()S13.激励:以电压或电流形式向电路输入的能量或信号称为激励信号,简称为激励。
14.响应:经过电路传输处理后的输出信号叫做响应信号,简称响应。
15.受控源:在电子电路中,电源的电压或电流不由其自身决定,而是受到同一电路中其它支路的电压或电流的控制。
16.受控源的四种类型:电压控制电压源、电压控制电流源、电流控制电压源、电流控制电流源。
17.电位:单位正电荷处在一定位置上所具有的电场能量之值。
在电力工程中,通常选大地为参考点,认为大地的电位为零。
电路中某点的电位就是该点对参考点的电压。
18.单口电路:对外只有两个端钮的电路,进出这两个端钮的电流为同一电流。
19.单口电路等效:如果一个单口电路N1和另一个单口电路N2端口的伏安关系完全相同,则这两个单口电路对端口以外的电路而言是等效的,可进行互换。
电路分析知识点总结大全一、电路分析的基础知识1. 电路基本元件在电路分析中,最基本的电路元件包括电阻、电容和电感。
这些元件分别用来阻碍电流、储存电荷和储存能量。
此外,还有理想电源、电压源、电流源等理想元件。
2. 电路参数在电路分析中,常用的电路参数包括电压、电流、电阻、电导、电容、电感、功率等。
3. 电路定理在电路分析中,常用的电路定理包括欧姆定律、基尔霍夫定律、戴维南-诺顿定理、叠加原理等。
4. 电路图在电路分析中,常用的电路图包括电路的标准符号、线路图和接线图。
二、直流电路的分析1. 基本电路的分析方法直流电路的分析主要包括基尔霍夫定律、欧姆定律、戴维南-诺顿定理和叠加定理等。
通过这些方法可以求得电流、电压、功率等参数。
2. 串并联电路的分析串联电路的分析主要是利用欧姆定律和基尔霍夫定律,计算总电阻、电流分布和电压分布等;并联电路的分析也是利用欧姆定律和基尔霍夫定律,计算总电阻、电流分布和电压分布等。
3. 戴维南-诺顿定理的应用戴维南-诺顿定理可以将复杂电路转化为简单的等效电路,从而方便计算电路的各项参数。
4. 叠加定理的应用叠加定理通过将电路分解为多个独立的部分,分别计算每个部分对电压、电流的贡献,最后叠加得到最终结果。
三、交流电路的分析1. 交流电路的基本知识交流电路的基本知识包括交流电源、交流电压、交流电流、交流电阻、交流电抗等。
2. 交流电路的复数表示法在交流电路分析中,常使用复数表示法来分析电压、电流和阻抗等参数。
3. 交流电路的频率响应交流电路的频率响应表征了电路对不同频率信号的响应情况,通过频率响应可以分析电路的频率特性。
4. 交流电路的功率分析在交流电路中,功率的计算可以通过功率因数、有功功率和视在功率来分析电路的功率特性。
四、数字电路的分析1. 逻辑门的分析逻辑门是数字电路的基本元件,常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等,通过逻辑门的组合可以实现各种逻辑运算。
2. 数字电路的布尔代数分析布尔代数是对逻辑门进行分析的基本方法,通过布尔代数可以推导出逻辑门的真值表和逻辑表达式。
电路分析基础电路分析是电子工程中的一个重要基础知识点,它涉及到电流、电压、电阻等各种电路元件之间的相互关系以及在电路中的运行规律。
本文将介绍电路分析的基础知识、常见电路模型和分析方法。
一、基本概念在进行电路分析之前,我们需要了解一些基本概念。
1. 电流(I):电流是电子在电路中的流动方向,它的单位是安培(A)。
2. 电压(V):电压是电子在电路中的能量差异,它的单位是伏特(V)。
3. 电阻(R):电阻是电路元件对电流的阻碍程度,它的单位是欧姆(Ω)。
4. 电路:电路由电子器件和电源组成,它是电子设备完成特定功能的基本元件。
二、常见电路模型在电路分析中,有几种常见的电路模型,它们可以帮助我们更好地理解和分析电路。
1. 简单串并联电路简单串并联电路由电阻元件连接而成,其中串联电路是电阻依序连接,而并联电路是电阻同时连接。
2. 直流电路直流电路是指电流方向恒定的电路,其中电流的大小和方向不随时间变化。
3. 交流电路交流电路是指电流方向随时间周期性变化的电路,其中交流电流的频率、幅度和相位等特性是需要考虑的因素。
三、分析方法在电路分析中,我们需要采用一些方法来计算电路中的电压、电流等参数。
1. 基尔霍夫定律基尔霍夫定律是电路分析的重要工具,它分为基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
基尔霍夫电流定律指出,在电路的任何一个节点处,进入节点的电流等于离开节点的电流之和。
基尔霍夫电压定律指出,在电路中沿着任意一个回路,从一个节点到达回到该节点所经过的电压是零。
2. 电阻定律电阻定律是用来计算电阻上的电压和电流之间关系的方法,其中存在欧姆定律和功率定律。
欧姆定律指出,电阻上的电压与电阻上的电流成正比,即V = IR,其中V是电压,I是电流,R是电阻。
功率定律指出,电阻上的功率与电阻上的电流平方成正比,即P = I²R,其中P是功率,I是电流,R是电阻。
3. 网孔分析法网孔分析法是一种通过构建回路方程组来解决电路问题的方法,其中回路方程组可以通过基尔霍夫定律得到。
电路分析的基础知识【内容提要】电路理论一门是研究由理想元件构成的电路模型分析方法的理论。
本章主要介绍:1、电路的组成及电路分析的概念;2、电路中常用的基本物理量;3、电路的基本元件;4、基尔霍夫定律;5、简单电阻电路的分析方法6、简单RC电路的过渡过程本章重点:简单直流电路的分析方法。
第一节电路的组成及电路分析的概念一、电路及其作用1、电路:电路是为了某种需要,将各种电气元件和设备按一定的方式连接起来的电流通路。
2、电路的作用:电路的基本功能可分为两大类:①是实现对信号的传递和处理。
话筒→放大器→喇叭。
②是实现能量的传输和转换。
发电机→升压变压器→导线→降压变压器→用电设备。
3、电路的组成:显然,任何一个电路都离不开提供能量的电源(或信号源)、消耗能量的负载(灯泡、喇叭)以及中间环节(连接二者之间的各种装置和线路)。
电源、中间环节和负载是构成电路的三个基本组成部分。
二、电路分析和设计①电路分析:在已知电路结构和元件参数的条件下,求解电路待求电量的过程。
②电路设计:在设定输入信号或功率的条件下,求解电路应有结构及参数的过程。
三、电路模型1、电路元件①电路元件:在一定的条件下,忽略某些实际电器器件的次要因数,近似地将其理想化后所得到的只有单一电磁性能的元件----理想元件。
②理想元件有:电阻元件R、电容元件C、电感元件L、电源。
2、电路模型:电路是由具体的电子设备和电子器件联接组成的。
为了便于分析,通常将这些设备和器件理想化,并用规定的图形符号来表示这些元件,由此所得到的能反映实际电路联接方式的图形符号(电路图)称为电路模型,简称电路。
干电池灯泡图1.1 手电筒实际电路R LsU SR S图1.2手电筒电路模型电路模型是电路分析的基础。
我们通过一个手电筒的实际电路来理解电路模型的建立过程。
(1)手电筒电路由电池、筒体、开关和灯泡组成;(2)将组成部件理想化:即将电池视为内阻为S R ,电源电动势为S U ;忽略筒体的电阻,筒体开关S 视为理想开关;将小灯泡视为阻值为L R 的负载电阻;(3)筒体是电池、开关和灯泡的联接体,用规定的图形符号画出各理想部件的联接关系;(4)在图中标出电源电动势、电压和电流的方向便得到手电筒电路模型如图2.1。
四、电路的常用术语①支路:将两个或两个以上的二端元件(只有两个端钮的元件)依次连接称为串联。
单个电路元件或若干个电路元件的串联构成电路的一个分支,一个分支上所通过的电流大小是相等的。
电路中的每个分支都称作支路。
如下图中ab 、ad 、aec 、bc 、bd 、cd 都是支路,其中aec 是由三个元件串联构成的支路,abd 是由两个元件串联构成的支路,其余4个都是由单个元件构成的支路。
②节点:电路中3条及以上条支路的连接点称为节点。
如上图中a 、b 、c 、d 都是节点。
③回路:电路中的任一闭合路径称为回路。
如上图中abda 、bcdb 、abcda 、aecda 、aecba 等都是回路。
④网孔:回路内部不包含其它任何支路,这样的回路称为网孔。
如上图中的回路aecba 、abda 、bcdb 都是网孔。
因此,网孔一定是回路,但回路不一定是网孔。
第二节 电路中的主要的物理量及参考方向电路中的主要物理量:电流、电压和电功率。
一、电流及其参考方向1、电流的大小电流的定义:在单位时间内通过导体横截面的电荷量。
衡量电流大小的物理量叫电流强度(简称电流),用符号i 表示。
则:dtdq i = 式中,dq 为时间dt 内通过导线某一横截面的电荷量。
电流的基本单位是安培(简称安),用符号A 表示。
当电流很大或很小时,常用单位为千安)(KA 或毫安)(mA 、微安)(A μ来表示。
它们之间的换算关系为:A KA 10001=; mA A 10001=; A mA μ10001=2、电流的方向 电流是一个有大小和方向的基本物理量,当大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流,简称直流电流,用大写字母I 表示,则:tQ I = 3、电流的参考方向在简单电路中,可以直接判断电流的方向,如图3.1所示。
但在如图4.1所示的较为复杂的电路中,流过电阻5R 上电流的实际方向有时难以判定。
为了方便对电路进行分析和计算,有必要先假设一个电流流动的方向,这个假设的方向叫电流的参考方向。
4、几点注意问题①参考方向一但设定,不得随意更改。
②电流是一个有大小和方向的基本物理量,只有在选定了参考方向以后,讨论电流的正、负才具有实际意义。
③电流的实际方向体现在计算结果中,当电流的参考方向与实际方向相同时,电流为正值;若电流的参考方向与实际方向相反,则电流为负值。
④电流的参考方向一般有如图5.1所示的几种表示方法。
其中,ab I 表示电流的参考方向是由a 点指向b 点。
⑤测量电流时,必须将电流表串联在被测电路中。
二、电压的大小和极性1、电压电压又叫电位差,是衡量电场力做功能力大小的物理量。
其定义为:将单位正电荷q 从电路中的a 点移到b 点时,电场力所做的功为ab w ,则ab w 与q 的比值就称为a ,b 两点之间的电压,用符号ab u 表示,dqdw u ab ab = R 图1.3 简单电路 图1.4 复杂电路 (a)(b)(c)图1.5 电流参考方向的标注式中,ab dw 为电场力把正电荷dq 从电路中a 点移到b 点时所做的功。
并规定:电压的方向为电场力做功使正电荷移动的方向。
电压的基本单位是伏特(简称伏),用符号V 表示。
当电压很大或很小时,常用单位为千伏)(KV 或毫伏)(mV 、微伏)(V μ来表示。
它们之间的换算关系为:V KV 10001=; mV V 10001=; :10001V mV μ=2、电压的方向 大小和方向都不随时间变化的电压称为恒定电压,简称直流电压,用大写字母U 表示,如a 、b 两点间的直流电压为:QW U ab ab = 3、电压的参考方向电压的方向与电流类似,也要预先设定参考方向。
当电压的参考方向与实际方向相同时,电压为正值,当电压的参考方向与实际方向相反时,电压为负值。
这样,电压的值就有正有负,其正负表示电压的实际方向与参考方向之间的关系,因此,电压的正、负只有在选定了参考方向以后才具有实际意义。
电压参考方向的一般有如图6.1所示的几种表示方法。
其中,正极性指向负极性的方向就是电压的参考方向;ab u 则表示a 、b 两点间的电压参考方向由a 指向b 。
U ab (a)(b)(c)图1.6 电压参考方向的标注4、几点注意问题同电流测量电压时,必须将电流表并联在被测电路中。
三、电位的概念电压ab U 只能表明a 点和b 点之间的差值,不能表明a 点和b 点各自数值的大小。
在电路分析和实际工作中,经常要对某两点的电性能进行比较,以确定电路的工作状况。
比如,判断晶体三极管是处于放大、截止、还是饱和工作状态,就要用到电位的概念。
通常的做法是,先选定电路中的某个公共接点作为参考点,并规定该点的电位为"0",然后再计算或测量出电路中某点与参考点之间的电压,这个电压就称之为电位。
在电路图或电子仪器和设备中,"0"电位点用符号""⊥来表示。
电位的基本单位与电压相同,也是伏特,电位的符号用字母加单下标的方法来表示,如a U 、b U 则分别表示a 和b 点的电位。
电路中,任意两点之间的电位之差叫做电位差,用字母加双下标的方法表示,如b a ab U U U -=就表示a 点的电位和b 点的电位之间的差值。
显然,电路中任意两点之间的电位差就是该两点之间的电压。
那么电位和电压有什么区别呢?先来分析下面这个例题。
例1.1 在图7.1中,分别设a 、b 为参考点,求a 、b 、c 、d 各点电位。
解题思路:根据电位的概念,设a 点为参考点时,则有V V a 0=, V U V ba b 60610-=⨯-==,V U V ca c 80204=⨯==, V U V da d 3065=⨯==设b 点为参考点时,则有V V b 0=,V U V ab a 60610=⨯==, V E U V cb c 1401===, V E U V db d 902===而两点间的电压则为V U ab 60610=⨯=, V U ca 80204=⨯=,V U da 3065=⨯=, V E U cb 1401==,V E U db 902==由以上讨论可以得出电位和电压的区别是:①电路中某一点的电位等于该点与参考点之间的电压;②各点电位值的大小是相对的,随参考点的改变而改变;而两点间的电压值是绝对的。
有了电位的概念,图)(7.1b 可以简化成图8.1形式的习惯画法。
E E 2 aE E 2a (a )dc四、关联参考方向在进行电路分析时,我们既要对流过元件的电流选取参考方向,又要对元件两端的电压选取参考方向,两者是相互独立的,可以任意选取。
如果电流的参考方向与电压的参考方向一致,则称之为关联参考方向,如图)(7.1a 所示;反之,则称之为非关联参考方向,如图)(7.1b 所示。
当选取电压、电流的方向为关联参考方向时,则在电路图上只需标出电流或电压的参考方向即可,图8.1所示的是两种等效的表示方法。
五、电功率、电能和额定值1、电功率 如前所述,带电粒子在电场力的作用下作有规则的运动便形成了电流。
根据电压的定义,电场力所做的功为QU W ab =,单位时间内电场力所做的功称为电功率,简称功率。
它是描述传送电能速率的一个物理量,用符号P 表示,即:UI t QU t W P ab ±=±=±= )3.1( 在式)3.1(中,若电压的单位为伏特)(V ,电流的单位为安培)(A ,则功率的单位为瓦特)(W ,简称为“瓦”。
用式)3.1(计算电路的功率时,若电压、电流的参考方向相关联,则等式的右边取正号,即UI P =;否则取负号,即UI P -=。
当0>P 时,表明该元件吸收(消耗)功率,是负载(或起负载作用); 当0<P 时,表明该元件发出(产生)功率,是电源(或起电源作用)。
根据能量守恒的原则,在任何一个电路中,某些元件所产生的功率之和必然等于该电路中其它元件所消耗的功率之和,即总消耗总产生P P =,满足功率平衡条件。
当已知元件的功率为P 时,则在t 秒内消耗的电能为:Pt W =)4.1(2、电能 电能就等于电场力所做的功,单位是焦耳)(J 。
工程上,常用千瓦小时)(h KW ⋅作单位,俗称“度”。
(a)(b)图1.10 关联参考方向的简单标注u(a)(b)图1.9 电压、电流参考方向u例2.1 在图11.1中,方框代表某一电路元件,其电压、电流的参考方向如图中所示,求图中各元件的功率,并说明该元件是吸收还是发出功率?解题思路:求解前,首先要看清电压和电流的参考方向是否相关联,若是关联方向则用公式UI P =求解,反之用公式UI P -=求解;其次还要注意电压和电流自身的正负值;其三是要记住,无论电压和电流的参考方向是否相关联,只要计算结果为0>P ,则该元件吸收(消耗)功率为负载元件,若计算结果为0<P ,则该元件发出(产生)功率为电源元件。