1.电路模型和电路定律1

作业: 第一章习题
P26-27
1-5(a)(b)1-8(a)(b)
第一章 电路模型和电路定律
§1-1 电路和电路模型
§1-2 电压和电流的参考方向
§1-3 电功率和能量 §1-4 电路元件 §1-5 电阻元件 §1-6 电压源和电流源
§1-7 受控电源
§1-8 基尔霍夫定律
§1-1 电路和电路模型
●电路 —— 电流的通路。由电源、负载和中间环节等电 路元件或设备组成。 ●作用—— 实现电能的传输和转换;或信号的传递和处理。
r01
a +
+ US2
解： （1）求电压US1; 据含源支路欧姆定律，得 0.6Ω U S1 Uab Ir01 220 0.6 5 223V
-
b 电流的实际方向从＋端流出: US1发出功率是电源，对电路供电。 求电压US2; 据含源支路欧姆定律，得
Uab=220V r - 0.6Ω 02
Uab U S 2 Ir02
(2) 说明功率的平衡 电源1 发出的功率: 电源2 吸收的功率:
U S 2 Uab Ir02 220 0.6 5 217V
电流的实际方向从＋端流入: US2吸收功率 是负载，该电源被充电。
PS1 U S1 I 223 5 1115 W
PS 2 U S 2 I 217 5 1085 W 2 2 P R I 0 . 6 5 15W 电阻r01 吸收的功率: R0 1 01
电阻r02 吸收的功率: PR0 2 R02 I 2 0.6 52 15W
ΣP（吸收）= ΣP（发出）
1085 W 15 W 15 W 1115 W
四、任课教师：
绪论
一、课程定位 电类专业的重要基础课。承前启后，是学习后续课程的基础 其理论都有工程应用意义 二、发展历史 教材 P2--
1、电磁理论在电路、电器、电工技术、电子技术、电气技术等领域的 应用研究形成了电路理论
2、集成电路、特殊半导体器件等的发明，使电路的研究领域大大扩展
3、复数、微积分、图论等数学工具的引入应用，使电路理论获得升华 三、电路分析课程任务 给出电路结构和元件参数，求解电路的电参数（电压、电流、功率等） 四、学习方法与要求
箭 头 双下标
物理量 的参考方向（正方向）的表示方法
实际方向与参考方向的关系
实际方向与参考方向一致，电量值为正值；
实际方向与参考方向相反，电量值为负值。
例： a
I
若 I = 5A，则电流从 a 流向 b；
R
+ U –
b
若 U = 5V，则电压的实际方向从 a 指向 b；
a
R
b 若 U= –5V，则电压的实际方向从 b
U6 －
6
解： P U I 1 2 2W（发出） 1 1 1
+
U3 －
－
+ U5 5
I3
I2
P3 U 3 I1 8 2 16 W（吸收） P4 U 4 I 2 (4) 1 4W（发出） P5 U5 I3 7 (1) 7W（发出） P6 U 6 I 3 (3) (1) 3W（吸收）
（结果为正, 表示参考方向与实际方向一致）
U ab 1V时 I R
（结果为负, 表示参考方向与实际方向相反）
注意
注意
(1) 电流、电压的方向客观存在，但事先难以判定；参考方向是人为规定 的，列电路方程时，先规定参考方向，然后根据参考方向列方程。
(2) 参考方向任意规定，一经规定，整个计算过程以此为准；计算结果为正 ，说明假设正确，为负，说明实际方向与假设正好相反。
2 u Q W pt uit i 2 Rt t (J ) R
例2 求图示电路中各元件吸收或发出的功率。
已知： U1=1V, U2= -3V，U3=8V, U4= -4V, U5=7V, U6= -3V，I1=2A, I2=1A,，I3= -1A
+
U1
2 U2
－
I1 + +
1
－ + － U4 4
课程名称： 一、教材：
电路分析基础
《电路》，第5版，邱关源原著，罗先觉修订，高等教育出版社， 国家级规划教材
二、主要参考书：
1、配套《电路》第5版《学习指导与习题分析》，刘崇新，罗先 觉，高等教育出版社 2、《电路分析基础》，李瀚荪，高等教育出版社 3、《电路原理》，周守昌，高等教育出版社
三、上课时间：1 - 16周，期末闭卷考试
2
1 4
3
ΣP（吸收）= ΣP（发出） 2. 电能 ——电流在一段时间内做的功，单位为焦耳(J)。
W p t u i t (J )
1J 1 W 1 s
电能单位为“千瓦· 小时”（kW· h) 称为“度”： 1度＝1 kW· h＝36×105J
3. 电流的热效应
电流通过元件(负载R)时，若电能完全转换成热能，则在t 时间内，负载R 所发出的热量等于所耗用的电能。
小结：电源与负载的判别 电源：U和I的实际方向相反，电流从“+”端流出，发出功率。 负载：U和I的实际方向相同，电流从“+”端流入，吸收（消耗）功率
P2 U 2 I1 (3) 2 6W（发出）
3
（1）求两个电源的电压US1和US2; 例3 （2）并说明功率的平衡 。
+
I＝5A
US1
复杂电路中难于判断元 件中物理量的实际方向 解决方法:
(1) 解题时先设定一个 正方向，作为该物理 量的参考方向； (2) 根据参考方向列电 路方程； 电流方向 AB？ 电流方向
A IR1 US1
IR
R IR2
BA？ B
IR3
US2
(3) 由计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反。
电流的方向：正电荷运动的方向。 电流的方向与电子运动的方向相反 2. 电压 ——电场力将单位正电荷从A点移至B 点所做的功即为a b两点
之间的电压。
dW U ab dq
单位：V、KV、mV 低电位即电位降落的方向。
电压的方向：高电位
1.1.2 电路的基本物理量
电流、电压、电位、电动势
3. 电位 参考点一般为零电位点。
电路中物理量的正方向
实际正方向
假设正方向
• 实际正方பைடு நூலகம் (实际方向): • 假设正方向（参考方向）： 物理中对电量规定的方向。 在分析计算时，对电量人为规定的方向。
物理量 电流 I
单位 A、kA、mA、 μ A 电动势 E V、kV、mV、 μ V 电压 U V、kV、mV、 μ V
实际正方向 正电荷移动的方向 电源驱动正电荷的 方向 (从电源内部） (低电位 高电位) 电位降落的方向 (高电位 低电位)
Va Uao（V）伏特
——电路中某点的电位是指该点相对参考点的电压。记作Va,
a
R＝ 2
Va 10V
I=5A Uab=10V
4. 电动势
——用以描绘电源力将单位正电荷从负极移 至正极所做的功。
b Vb 0 V
参考点 接地 零电位 （参考电位）
U ES
单位：V、KV、mV
－
a
＋
b
UE U ab (V) 伏特 S
UR IR R
IR
与
UR
的方向相反 （非关联参考方向）
UR IR R
§ 1-3
电功率和能量
dW U ab dq
1. 电功率—— 单位时间内电流所做的功，简称 功率，用 P 表示。 dW dq 功率的单位为瓦特(W): 即， P u ui dt dt
p u(t )i (t )
指向 a 。
实际方向与参考方向的关系 E–
若 E = 5V，则电动势的实际方向从 b
+
指向 a ；
a
注意：
b 若 E= –5V，则电动势的实际方向从 a
指向 b 。
在参考方向选定后，电流 、电压 、电动势的值才有正负 之分。 在电路分析中，如果没有特别指明，所标的电量方向均指 参考方向。
例1 已知：Us=E=2V, R=1Ω
a
R＝ 2
Va 10V
I=5A Uab=10V
b Vb 0 V
参考点 接地 零电位 （参考电位）
电位在电路中的表示法
R1 + US1 _ _ R2 US2 R3 + +US1 -US2 R1 R2
R3
+15V R1
参考电位在哪里？
R1
+ 15V + 15V -
R2 -15V
R2
§1-2 电压和电流的参考方向
1.1.1 电路的组成
电源 /信号源 负载 中间（传输）环节 开关 + 电 池 灯 泡 _ 电源 I
US
RL
U 负载
rO
电路模型
1.1.1 电路的组成
开关 + 电 池 灯 泡 电源 电 压 放 大 信号源 中间环节 电源或信号源的电压或电流称为激励,它推动电路工作;由激励所产生的电压和 电流称为响应。 功 率 放 大 负载 _ I
问： 当Uab分别为 3V 和 1V 时，IR=?
R
+
-
E
-
解：
(2) 列电路方程：
a
+
IR
Us
b
(1) 假定电路中物理量的参考方向如图所示；
Uab U R U S
(3) 数值计算
U R Uab U S