第1章电路理论基础

1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。或电路元件按一定方式组合而成。 发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电源电源: 提供提供电能的装置电能的装置负载负载: 取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用

2、发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页直流电源直流电源: 提供能源提供能源信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等负载负载信号源信号源: 提供信息提供信息放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒 电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路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。工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页手电筒的电路模型手电筒的电路模型 为了便于用数学方法分析

3、电路为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件理想电路元件或其或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。相对应的电路模型。R+RoES+UI电池电池导线导线灯泡灯泡开关开关 手电筒由电池、灯手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。泡、开关和筒体组成。 理想电路元件主要有理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。电容元件和电源元件等。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页R+RoES

4、+UI电池电池导线导线灯泡灯泡开关开关 电池电池是电源元件，其是电源元件，其参数为电动势参数为电动势 E 和内阻和内阻Ro； 灯泡灯泡主要具有消耗电能主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，的性质，是电阻元件，其参数为电阻其参数为电阻R； 筒体筒体用来连接电池和灯用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。为是无电阻的理想导体。 开关开关用来控制电路的通用来控制电路的通断。断。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页物理量物理量实实 际际 方方 向向电流电流 I高电位高电位 低电位低电位正电荷运动的方向正电荷运动的方向电动势电动势E ( (电

5、位升高的方向电位升高的方向) ) 电压电压 U( (电位降低的方向电位降低的方向) )高电位高电位 低电位低电位 单单 位位kA 、A、mA、A低电位低电位 高电位高电位kV 、V、mV、VkV 、V、mV、V下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电流：电流：Uab 双下标双下标电压：电压：IE+_ 在分析与计算电路时，对在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。电量任意假定的方向。Iab 双下标双下标aRb箭箭 标标abRI正负极性正负极性+abU U+_下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致，电流，电流(或

6、电压或电压)值为值为正值正值；实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反，电流，电流(或电压或电压)值为值为负值负值。注意：注意： 在参考方向选定后，电流在参考方向选定后，电流 ( 或电压或电压 ) 值才有正负值才有正负之分。之分。 若若 I = 5A，则电流从则电流从 a 流向流向 b；例：例：若若 I = 5A，则电流从，则电流从 b 流向流向 a 。abRIabRU+若若 U = 5V，则电压的实际方向，则电压的实际方向从从 a 指向指向 b；若若 U= 5V，则电压的实际方向，则电压的实际方向从从 b 指向指向 a 。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页U、I

7、参考方向不同，参考方向不同，P = UI 0，电源电源； P = UI 0，负载负载。U、I 参考方向相同，参考方向相同，P =UI 0，负载负载； P = UI 0，电源电源。 电源：电源： U、I 实际方向相反，即电流从实际方向相反，即电流从“+”+”端流出，端流出， （发出功率）（发出功率）； 负载：负载： U、I 实际方向相同，即电流从实际方向相同，即电流从“- -”端流出。端流出。 （吸收功率）（吸收功率）。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2. 举例举例 求图示电路中求图示电路中各点的电位各点的电位:

8、 :Va、Vb、Vc、Vd 。解：解：设设 a为参考点，为参考点， 即即Va=0V设设 b为参考点，即为参考点，即Vb=0Vbac20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页bca20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d+90V20 5 +140V6 cd下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页图示电路，计算开关图示电路，计算开关S S 断开和闭合时断开和闭合时A点点 的电位的电位VA解解: (1)当开关当开关S S断开时断开时(2) 当开关闭合时当开关闭合时, ,电路电路 如图（如图（b）

9、电流电流 I2 = 0，电位电位 VA = 0V 。电流电流 I1 = I2 = 0，电位电位 VA = 6V 。电流在闭合电流在闭合路径中流通路径中流通2K A+I I1 12k I I2 26V(b)2k +6VA2k SI I2 2I I1 1(a)下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A+12V12VBRPR1R212V 12V BARPR2R1I下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 欧姆定律欧姆定律U、I 参考方向相同时，参考方向相同时，RU+IRU+I 表达式中有两套正负号：表达式中有两套正负号： 式前的正负号由式前的正负号由U、I 参考方

10、向的关系确定；参考方向的关系确定； U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考值本身的正负则说明实际方向与参考 方向之间的关系。方向之间的关系。 通常取通常取 U、I 参考方向相同。参考方向相同。U = I R下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页解：解：对图对图(a)有有, U = IR例：例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图对图(b)有有, U = IR326 : IUR所以所以326: IUR所以所以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 遵循欧姆定

11、律的电阻称为线性电阻，它表示该段遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。电路电压与电流的比值为常数。I/AU/Vo线性电阻的伏安特性线性电阻的伏安特性常数常数即：即： IUR 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页描述消耗电能的性质描述消耗电能的性质iRu 根据欧姆定律根据欧姆定律:即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系SlR 金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料的导电性能有关导电性能有关，表达式为：表达式为：0dd00 tRituiWt2t电阻的能量电阻的能量Ri

12、u+_下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页URRRU2111 URRRU2122 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页IRRRI2121 IRRRI2112 21111 RRR 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页补充：补充：电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路 开关闭合开关闭合,接通接通电源与负载电源与负载RREI 0负载端电压负载端电压U = IR 特征特征:IR0R EU I 电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。 在电源有内阻时，在电源有内阻时，I U 。或或 U = E IR0电源的外特性电源的外特性

13、EUI0下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 开关闭合开关闭合,接通接通电源与负载。电源与负载。RREI 0U = IR 电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。 在电源有内阻时，在电源有内阻时，I U 。或或 U = E IRoUI = EI IRoP = PE P负载负载取用取用功率功率电源电源产生产生功率功率内阻内阻消耗消耗功率功率 电源输出的功率由负载决定。电源输出的功率由负载决定。负载大小的概念负载大小的概念: 负载增加指负载取用的负载增加指负载取用的电流和功率增加电流和功率增加(电压一定电压一定)。IR0R EU I下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返

14、回返回上一页上一页额定值额定值: 电气设备在正常运行时的规定使用值电气设备在正常运行时的规定使用值： I IN ，P IN ，P PN 额定工作状态：额定工作状态： I = IN ，P = PN 1. 额定值反映电气设备的使用安全性；额定值反映电气设备的使用安全性；2. 额定值表示电气设备的使用能力。额定值表示电气设备的使用能力。例：例：灯泡：灯泡：UN = 220V ，PN = 60W电阻：电阻： RN = 100 ，PN =1 W 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页特征特征: 开关开关 断开断开I = 0电源端电压电源端电压 ( 开路电压开路电压 )负载功率负载功率

15、U = U0 = EP = 01. 开路处的电流等于零；开路处的电流等于零； I = 02. 开路处的电压开路处的电压 U 视电路情况而定。视电路情况而定。电路中某处断开时的特征电路中某处断开时的特征: :I+U有有源源电电路路IRoR EU0 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电源外部端子被短接电源外部端子被短接 特征特征:0SREII U = 0 PE = P = IR0P = 01.1. 短路处的电压等于零；短路处的电压等于零； U = 02. 2. 短路处的电流短路处的电流 I 视电路情况而定。视电路情况而定。I+U有有源源电电路路IR0R EU0 下一页下一页

16、总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页支路：支路：电路中流过同一电流的一个分支。电路中流过同一电流的一个分支。 一条支路流过一个电流，称为支路电流。一条支路流过一个电流，称为支路电流。三条或三条以上支路的联接点。三条或三条以上支路的联接点。由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。内部不含支路的回路。内部不含支路的回路。I1I2I3ba E2R2 R3R1E11 12 23 3下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流

17、。点的电流。或或: = 0I1I2I3ba E2R2 R3R1E1对结点对结点 a： I1+I2 = I3或或 I1+I2I3= 0下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页I =?例例:广义结点广义结点I = 0IA + IB + IC = 0ABCIAIBIC2 +_+_I5 1 1 5 6V12V下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页即：即： U = 0 在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。对回路对回路1：对回路对

18、回路2： E1 = I1 R1 +I3 R3I2 R2+I3 R3=E2或或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0 或或 I2 R2+I3 R3 E2 = 0 I1I2I3ba E2R2 R3R1E11 12 2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1列方程前列方程前标注标注回路循行方向；回路循行方向； 电位升电位升 = 电位降电位降 E2 =UBE + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + UBE = 02应用应用 U = 0项前符号的确定：项前符号的确定： 3. 开口电压可按回路处理开口电压可按回路处理 注意：注意：1 1对回路对回路1：E1UBEE+B+R1+E

19、2R2I2_下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页对网孔对网孔abda：对网孔对网孔acba：对网孔对网孔bcdb：R6I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0对回路对回路 adbca，沿逆时针方向循行，沿逆时针方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0应用应用 U = 0列方程列方程对回路对回路 cadc，沿逆时针方向循行，沿逆时针方向循行： I2 R2 I1 R1 + E = 0adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I下一页下一页总目录总目录 章

20、目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A5 . 2A4420402121 RREEI下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 221210RRRRR，所所以以下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A2A13230303 RREI下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页R0=U0/ISC(a)NSRIU+-+(c)R+ EUNSI+-E=U00 III 叠加原理叠加原理11NSISC+_11U0R0ISCU0+- +RNS+ EEIU

21、+-(b)E +UIRN0R0+-(d)IR+_ER0U+-( e)下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A2 . 1A5512211 RREIA8 . 0A51012432 RREIR0abR3R4R1R2 8 . 5434321210RRRRRRRRR，所以所以下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A126. 0A108 . 52G0G RREI下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2121RREII SIRRRI2

22、121 S21221111IRRRRREIII SIRRRI2112 S21121IRRRRRE 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页22112S1RIRIEIII S212211 IRRRRREI S211212 IRRRRREI 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页12112112111211 ) (RIRIRIIRIP 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A1A5510322 RREIV5V5122S RIU下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A5 . 0A5 . 0A1 222 III所所以以A5

23、. 01555S3232 IRRRIV5 . 2V55 . 022S RIUV5 . 72.5V5VSSS UUU下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 iNiL电感电感:( H、mH)电流通过电流通过N匝匝线圈产生线圈产生(磁链磁链)N 电流通过电流通过一匝一匝线圈产生线圈产生(磁通磁通)ui +-线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关。的导磁性能等有关。lNSL2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(H)lNSL2tiLteLdd

24、dd (1) 自感电动势的参考方向自感电动势的参考方向iu+-eL+-LS 线圈横截面积（线圈横截面积（m2） l 线圈长度（线圈长度（m）N 线圈匝数线圈匝数 介质的磁导率（介质的磁导率（H/m）下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(2) 自感电动势瞬时极性的判别自感电动势瞬时极性的判别tiLeLdd 0 tiLeLdd i 0 tidd下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页221LiW tiLeuLdd 根据基尔霍夫定律可得：根据基尔霍夫定律可得：将上式两边同乘上将上式两边同乘上 i ，并积分，则得：，并积分，则得：20021ddLiiLituit

25、i即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还能量。源放还能量。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电容：电容：uqC )(FuiC+_电容器的电容与极板的尺寸及其间介质的电容器的电容与极板的尺寸及其间介质的介电常数等关。介电常数等关。(F)dSCS 极板面积（极板面积（m2）d 板间距离（板间距离（m）介电常数（介电常数（F/m）tuCidd 当电压当电压u变

26、化时，在电路中产生电流变化时，在电路中产生电流:下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电容元件储能电容元件储能221CuW 将上式两边同乘上将上式两边同乘上 u，并积分，则得：，并积分，则得：20021ddCuuCutuitu即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。能量。根据：根据：tuCidd下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上

27、一页 OSREI 电压源电压源下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页0SRUII 电流源电流源下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页设设 IS = 10 A，接上，接上RL 后，恒流源对外输出电流。后，恒流源对外输出电流。RL IUISOIISU+_下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页0SREI 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 注意事项：注意事项：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页解解:+abU2 5V(a)+ +abU5V(c)+ a+-2V5VU+-b2 (c)+ (b)aU 5A2 3 b+ (a)a+5V3 2 U+ a5AbU3 (b)+ 下一页下一页总目录总目录