第1章电路模型与电路定律

1、跳转到第一页电路基础电路基础 2008年年10月月跳转到第一页n电流、电压参考方向及功率计算电流、电压参考方向及功率计算n常用电路元件的伏安特性常用电路元件的伏安特性n电路的负载、开路及短路状态电路的负载、开路及短路状态n额定值的意义额定值的意义n基尔霍夫定律基尔霍夫定律n电位的概念及计算电位的概念及计算 跳转到第一页 跳转到第一页电路是为了某种需要而将某些电工设备或电路是为了某种需要而将某些电工设备或元件按一定方式组合起来的电流通路。由元件按一定方式组合起来的电流通路。由电源电源、负载负载和和中间环节中间环节3部分组成。部分组成。n一：进行能量的转换、传输和分配。一：进行能量的转换、传输和分

2、配。n二：实现信号的传递、存储和处理。二：实现信号的传递、存储和处理。跳转到第一页跳转到第一页电荷的定向移动形成电流。电荷的定向移动形成电流。电流大小：单位时间内通过导体截面的电量电流大小：单位时间内通过导体截面的电量dtdqi 大写大写 I 表示直流电流表示直流电流小写小写 i 表示电流的一般符号表示电流的一般符号跳转到第一页正电荷运动方向规定为正电荷运动方向规定为电流的实际方向。电流的实际方向。电流的方向用箭头或双下标变量表示。电流的方向用箭头或双下标变量表示。任意假设的电流方向称为任意假设的电流方向称为电流电流的参考方向的参考方向。I正值I负值(a)(b)如果求出的电流值为正，说明参考方

3、向与实如果求出的电流值为正，说明参考方向与实际方向一致，否则说明参考方向与实际方向际方向一致，否则说明参考方向与实际方向相反。相反。跳转到第一页.2 电路中电路中a、b点两点间的点两点间的电压电压定义为单位正电荷定义为单位正电荷由由a点移至点移至b点电场力所做的功。点电场力所做的功。dqdWu电压的电压的实际方向规定由电位高处指向电位低处。实际方向规定由电位高处指向电位低处。与电流方向的处理方法类似与电流方向的处理方法类似，可任选一方向为可任选一方向为电压的参考方向电压的参考方向跳转到第一页 对一个元件，电流参考方向和电压参考方对一个元件，电流参考方向和电压参考方向可以相互独立地任意确定，但为

4、了方便起向可以相互独立地任意确定，但为了方便起见，常常将其取为一致，称见，常常将其取为一致，称关联方向关联方向；如不；如不一致，称一致，称非关联方向非关联方向。+ u (a) 关 联 方 向abi u +(b) 非 关 联 方 向abi如果采用关联方向，在标示时标出一种即可。如果采用关联方向，在标示时标出一种即可。如果采用非关联方向，则必须全部标示如果采用非关联方向，则必须全部标示。跳转到第一页1.3.3 1.3.3 电电 位位 所谓电位是指在电路中任选一点作为参所谓电位是指在电路中任选一点作为参考点，某点到参考点的电压就叫做该点考点，某点到参考点的电压就叫做该点的电位。电位用表示。的电位。电

5、位用表示。 aVV电路中电路中a、b点两点间的电压等于点两点间的电压等于a、b两点的电位差两点的电位差。baabVVU跳转到第一页 + US2R1+ US1R2R3R4R5cdab电路中选定的参考点虽然一般并不与大地相联接，电路中选定的参考点虽然一般并不与大地相联接，往往也称为往往也称为“地地”。在电路图中，参考点用符号。在电路图中，参考点用符号“”表示。表示。+US1R1R4R3+US2cdR2R5ab跳转到第一页1.3.4 1.3.4 功率和能量功率和能量电场力在单位时间内所做的功电场力在单位时间内所做的功称为称为电功率电功率，简称功率，简称功率dtdWp 功率与电流、电压的关系功率与电流

6、、电压的关系关联方向时：关联方向时：p =ui非关联方向时：非关联方向时：p =uip0时吸收功率，时吸收功率，p0时放出功率时放出功率。跳转到第一页+U=5V (a)(b)I=2A+U=5V I=-2A(c)+U=5V I=-2A：求图示各元件的功率：求图示各元件的功率.（a）关联方向，关联方向，P=UI=52=10W，P0，吸收吸收10W功率。功率。（b）关联方向，关联方向，P=UI=5(2)=10W，P0，吸收吸收10W功率。功率。跳转到第一页支路、节点、回路支路、节点、回路电路中两点之间通过同一电流的不分叉的一电路中两点之间通过同一电流的不分叉的一段电路称为段电路称为。电路中电路中3条

7、或条或3条以上支路的联接点称为条以上支路的联接点称为。电路中任一闭合的路径称为电路中任一闭合的路径称为。回路内部。回路内部不含支路的称不含支路的称网孔网孔 +US1 I1R1I2I3R2R3+ US2abcd图示电路有图示电路有3条支条支路、两个节点、路、两个节点、3个回路、两个网个回路、两个网孔。孔。跳转到第一页在任一瞬时，流入任一节点的电流之和必定等在任一瞬时，流入任一节点的电流之和必定等于从该节点流出的电流之和。于从该节点流出的电流之和。出入II在任一瞬时，通过任一节点电流的代数和恒等在任一瞬时，通过任一节点电流的代数和恒等于零。于零。0 I可假定流入节点的电流为正流，出节点可假定流入节

8、点的电流为正流，出节点的电流为负，也可以做相反的假定。的电流为负，也可以做相反的假定。所有电流均为正所有电流均为正跳转到第一页KCL通常用于节点，但是对于包围几个通常用于节点，但是对于包围几个节点的闭合面也是适用的。节点的闭合面也是适用的。例：列出下图中各节点的例：列出下图中各节点的KCL方程方程解：取流入为正解：取流入为正以上三式相加：以上三式相加： I1I2I3 0 节点节点a I1I4I60节点节点b I2I4I50节点节点c I3I5I60I4I2I6I5I3I1abc跳转到第一页在任一瞬时，在任一回路上的电位升之和在任一瞬时，在任一回路上的电位升之和等于电位降之和。等于电位降之和。在

9、任一瞬时，沿任一回路电压的代数和恒等在任一瞬时，沿任一回路电压的代数和恒等于零。于零。降升UU电压参考方向与回路绕行方向一致时电压参考方向与回路绕行方向一致时取正号，相反时取负号。取正号，相反时取负号。所有电压均为正。所有电压均为正。0U跳转到第一页对于电阻电路，回路中电阻上电压降的代对于电阻电路，回路中电阻上电压降的代数和等于回路中的电压源电压的代数和。数和等于回路中的电压源电压的代数和。sUIR在运用上式时，电流参考方向与回路绕行在运用上式时，电流参考方向与回路绕行方向一致时方向一致时iR前取正号，相反时取负号；前取正号，相反时取负号；电压源电压方向与回路绕行方向一致时电压源电压方向与回路

10、绕行方向一致时us前取负号，相反时取正号。前取负号，相反时取正号。跳转到第一页KVL通常用于通常用于闭合闭合回路，但回路，但也可推广应也可推广应用到任一不闭合的电路上用到任一不闭合的电路上。0111222333sssabURIURIRIUU例：列出下图的例：列出下图的KVL方程方程 + I5+Uab + I3I1I2R3R1R2 US1US3+ US2I4ba跳转到第一页+U3 +US I3I12R1R2I2+ U +U1+U2例：图示电路，已知例：图示电路，已知U1=5V， U3=3V，I=2A ，求求U2、I2、R1、R2和和US。解：解：I2=U32=32=1.5AU2= U1U3=53

11、=2VR2=U2I2 =21.5=1.33I1=II2=21.5=0.5AR1=U1I1 =50.5=10US= UU1=235=11V跳转到第一页例：图示电路，已知例：图示电路，已知US1=12V，US2=3V，R1=3，R2=9，R3=10，求求Uab。解：由解：由KCL I3= 0，I1=I2US2+ +US1 I1I2R1R2I3+UababR3c由由KVL I1 R1 I2 R2=US1由由KVL0S23322abURIRIUA1931221S112RRUII解得：解得：解得：解得：V12310091S23322abURIRIU跳转到第一页1、负载状态、负载状态RRUI0SIRU 0

12、SIRUUPPPEI +US R0Rabcd+UP=UIP=UI：电源输出的功率电源输出的功率PS=USIPS=USI：电源产生的功率电源产生的功率P=I2R0P=I2R0：内阻消耗的功内阻消耗的功率率跳转到第一页2、开路状态、开路状态00S0CPUUUII +US R0SRabcd+U02E0SSC00RIPPPRUIIU3、短路状态、短路状态I +US R0Rabcd+U跳转到第一页例：设图示电路中的电源额定功率例：设图示电路中的电源额定功率PN=22kWPN=22kW ，额定电压，额定电压UN=220VUN=220V，内阻，内阻R0=0.2R0=0.2，R R为可为可调节的负载电阻。求：调节的负载电阻。求：（1 1）电源的额定电流）电源的额定电流I IN N；（2 2）电源开路电压电源开路电压U U0C0C；（3 3）电源在额定工作情况下的负载电阻电源在额定工作情况下的负载电阻R RN N；（4 4）负载发生短路时的短路电流负载发生短路时的短路电流I ISCSC。 +US R