电与电路的基本概念

第一讲电与电路的基本概念一、电的概念电是一种特殊的能量，称为“电能”

电荷的抵消/定向移动；电力系统提供的电能是一种商品；二、电路什么是电路？电路是由元器件（电气设备/元件）按照预定目标组合起来的，电流所流经的通路；电路的作用：信号传递与处理、能量的传输与转换；导线电池开关灯泡电路图实际电路vs.电路模型

二、电路几个基本物理量：电流（电流强度）；

如何判断电流正方向？

电压：电位差；负载：把电能转换成为其他形式的能的装置；电能（电功）：电源与负载之间所转换的能量；电功率：单位时间内产生/消耗的电能；二、电路几种基本的电路元件：电源：将其他形式的能转换成电能的元件。

例如：电池、发电机等电源分为电压源和电流源；（表示符号？） 理想电源和实际电源； 独立电源和受控电源；

二、电路几种基本的电路元件：电阻：表示消耗电能的元件，R（

）或者G（S）

色标的读法？

ui伏安特性

二、电路几种基本的电路元件：电感：把金属导线绕在一骨架上构成一实际电感器，当电流通过线圈时，将产生磁通，是一种储存磁场能量的部件。表示产生磁场，储存磁场能量的元件，L（H）

伏安关系

i+-u在实际应用当中，往往将电机中的线圈看作感性元件

三、电气设备的额定值额定值是制造厂为了使产品能在给定的工作条件下正常运行而规定的正常容许值。额定值有额定电压UN与额定电流IN或额定功率PN。必须注意的是，电气设备或元件的电压、电流和功率的实际值不一定等于它们的额定值。四、电路的工作状态1、负载状态P=UI：电源输出的功率PS=USI：电源产生的功率ΔP=I2R0：内阻消耗的功率I

+US

－R0Rabcd+U－2、空载状态3、短路状态I

+US

－R0SRabcd+U－I

+US

－R0Rabcd+U－例：设图示电路中的电源额定功率PN=22kW，额定电压UN=220V，内阻R0=0.2Ω，R为可调节的负载电阻。求：（1）电源的额定电流IN；（2）电源开路电压U0C；（3）电源在额定工作情况下的负载电阻RN；（4）负载发生短路时的短路电流ISC。

+US

－R0SRI+U－五、电路的基本定律欧姆定律：

欧姆定律适用于直流电路中的电阻，用于确定电阻的伏安关系。基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)。它反映了电路中所有支路电压和电流所遵循的基本规律，是分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。基尔霍夫定律（Kirchhoff’sLaws）：几个名词电路中通过同一电流的分支。(b)三条或三条以上支路的连接点(n)b=3n=2（1）支路(branch)电路中每一个两端元件就叫一条支路ab+_R1uS1+_uS2R2R3i3i2i1(2)节点(node)由支路组成的闭合路径。(l)两节点间的一条通路。由支路构成。内部不含任何支路的回路称网孔。l=3+_R1uS1+_uS2R2R3123(3)路径(path)(4)回路(loop)(5)网孔(mesh)网孔是回路，但回路不一定是网孔基尔霍夫电流定律(KCL)令流出为“+”，流入为“－”，有：例

在集总参数电路中，任意时刻，对任意结点流出或流入该结点电流的代数和等于零。流进的电流等于流出的电流å出入＝iior

4i2i3i1i5i54321iiiii++=+054321=+++--iiiii已知U1=5V，U3=3V，I=2A，求U2、I2、R1、R2和US。解：I2=U3／2=3／2=1.5AU2=U1－U3=5－3=2VR2=U2／I2=2／1.5=1.33ΩI1=I－I2=2－1.5=0.5AR1=U1／I1=5／0.5=10ΩUS=U＋U1=2×3＋5=11V六、简单直流电阻电路分析简单电路就是可以利用电阻串、并联方法进行分析的电路。应用这种方法对电路进行分析时，先利用电阻串、并联公式求出该电路的总电阻，然后根据欧姆定律求出总电流，最后利用分压公式或分流公式计算出各个电阻的电压或电流。n个电阻串联可等效为一个电阻电阻的串联IR1+U－R2RnRI+U－+U1－+U2－+Un－分压公式两个电阻串联时R1I+U－R2+U1－+U2－n个电阻并联可等效为一个电阻电阻的并联I1

I2

InR1I+U－R2RnRI+U－分流公式两个电阻并联时I1

I2R1I+U－R2RO电阻

形联结电阻Y形联结ROCBADCADBY-

等效变换IaIbIcbcRaRcRbaacbRcaRbcRabIaIbIc电阻的

—Y变换简记方法：或

变YY变

七、电路定理电路分析中的网络定理是分析电路模型的重要工具，与前边所介绍的电路定律结合到一起对直流电阻电路进行分析。同样适用于正弦交流电路。1.叠加定理在线性电路中，任一支路的电流(或电压)可以看成是电路中每一个独立电源单独作用于电路时，在该支路产生的电流(或电压)的代数和。R1is1R2us2R3us3i2i3+–+–1三个电源共同作用R1is1R2R31is1单独作用=1.叠加定理只适用于线性电路。2.一个电源作用，其余电源为零电压源为零—短路。电流源为零—开路。几点说明：+us2单独作用us3单独作用+R1R2us2R3+–1R1R2us3R3+–13.功率不能叠加(功率为电压和电流的乘积，为电源的二次函数)。工程实际中，常常碰到只需研究某一支路的电压、电流或功率的问题。对所研究的支路来说，电路的其余部分就成为一个有源二端网络，可等效变换为较简单的含源支路(电压源与电阻串联或电流源与电阻并联支路),使分析和计算简化。戴维宁定理和诺顿定理正是给出了等效含源支路及其计算方法。2、戴维南定理和诺顿定理(1)开路电压Uoc的计算等效电阻为将一端口网络内部独立电源全部置零(电压源短路，电流源开路)后，所得无源一端口网络的输入电阻。常用下列方法计算：（2）等效电阻的计算

戴维宁等效电路中电压源电压等于将外电路断开时的开路电压Uoc，电压源方向与所求开路电压方向有关。计算Uoc的方法视电路形式选择前面学过的任意方法，使易于计算。23方法更有一般性。当网络内部不含有受控源时可采用电阻串并联和△－Y

互换的方法计算等效电阻；1短路电流法。3外加电源法（加压求流）。2abPi+–uReqiSCUocab+–Req任何一个含源线性一端口电路，对外