电路的基本概念与基本定律改

1、电工技术，学习重点，理解电压和电流的概念和参考方向的含义，理解电功率的概念及其计算，熟练应用基尔霍夫电流定律和电压定律，理解电气设备额定值的含义和电路有载、空载和短路状态的特点，理解电势的概念，分析和计算电路中各点的电势，理解实际供电的两种模型及其等效变换。第1章电路的基本概念和定律，第1节电路和电路模型，第2节电路的主要物理量，第3节电路的三种状态，第4节电压源和电流源及其等效变换，第5节基尔霍夫定律，第1.1节电路和电路模型，由电源、电线、开关和负载以某种方式为某种需要组合的电流路径称为电路。电路1的主要功能。电能的传输、转换和分配。电信号激励的传输和处理：电源或信号源的电压(或电流)称为

2、激励。响应：在激励的作用下，电路元件上的电压或流经该元件的电流称为响应。电路分析是讨论已知电路结构和元件参数的电路的激励和响应之间的关系。1.1.1电路，电路组成，电路由三部分组成：电源、负载和中间环节。电源是一种提供电能的装置，它将非电能转换成电能。比如蓄电池和各种发电机。负载是一种吸收电能并将其转换成其他形式能量的装置。例如电灯、电风扇和电动机。3中间环节是指连接电源和负载，传输、分配和控制电能的部分。最简单的中间环节是开关和电线，它们是用来连接电源和负载的组件。开关是控制电路开关的装置。1.1.2电路模型，理想元件：理想化(模型化)实际元件，即在一定条件下突出元件的主要电磁特性，忽略次要

3、因素，并用能代表其主要特性的理想元件来近似它。理想元件主要包括电阻元件、电感元件、电容元件、理想电压源、理想电流源等。不能产生能量的组件是被动组件，而能产生能量的组件是主动组件。电路模型：由理想元件组成的电路称为理想电路模型。电路分析的对象不是实际电路，而是电路模型。电路分析的主要任务是获取电路物理量，其中最基本的电路物理量是电流、电压和功率。1.2.1电流1。电流的定义：在电场的作用下，电荷有规律地定向运动，形成电流。2.电流的大小用电流强度表示，简称电流。电流强度：单位时间内通过导体横截面的电荷量。大写的I代表DC电流(单位：A)，小写的I代表电流的一般符号(单位：A)，1.2电路的主要物

4、理量，电流单位是安培，用符号A表示，电量单位是库仑，用c表示。如果在1s内通过导体横截面的电量是lC，那么导体中的电流是l A。常用的电流单位是kA(千安培)、MAa(毫安)和a(微安)，它们的转换关系是： 1ka 11000 a 1a 11000mA 1ma 11000 a例1-1。在0.5分钟内均匀穿过导体横截面的导体电荷为120。导体中的电流是多少？解决方案：电流的单位，正电荷的移动方向被定义为电流的实际方向。任何假设的电流方向称为电流的参考方向。电流方向由箭头或双下标变量指示。如果计算出的电流值为正，则参考方向与实际方向一致；否则，参考方向与实际方向相反。3电流方向：1.2.2电压，电

5、路中A点和B点之间的电压定义为单位正电荷从A点到B点时电场力所做的功.如果电路中的任何一点被选作参考点，则电压的实际方向被指定为从高电位指向低电位。类似于电流方向的处理方法，可以选择一个方向作为电压的参考方向。有三种方式来表示电压的方向。一个用箭头表示。箭头指向电位下降的方向。第二个由双下标字母表示。它也可以用“、“-”来表示。例：当ua=3V ub=2V，u1=1V，最终得到的u为正值，表明电压的实际方向与参考方向一致；否则，表示它们是相反的。u2=-1V，对于一个元件或电路，电流参考方向和电压参考方向可以彼此独立地任意确定，但为了方便起见，它们通常被认为是一致的，称为相关参考方向，或简称相

6、关方向；在不一致的情况下，它被称为非关联参考方向，简称为非关联方向。如果采用相关方向，则可以在标记时进行标记。如果使用非关联方向，它们都必须被标记。电流参考方向设置为从点A流向点B，电压参考方向沿电流方向从“”到“-”，即点A为“”，点B为“-”。这种情况称为电流和电压相关的参考方向，简称相关方向。如果电流的参考方向从A点到B点，但电压的参考方向相反，即A点为“-”，B点为”。这种情况称为电流和电压的不相关参考方向。B点电位：电位定义：在电路中选择一个参考点(注意每次计算只能选择一个相反的参考点)，将参考点的电位作为零电位，电路中某一点与参考点之间的电压称为该点的电位。在电路图中，参考点由符号

7、表示。电势的单位与电压相同。如图所示，选择o作为参考点，点a的电位为1.2.3，由单个下标电压符号表示。电势与电压关系的一个结论是：如果两个点的电势是已知的，这两个点之间的电压等于它们的电势之差。电势与电压关系的第二个结论是：电路中某一点的电势随参考点(零电势点)的选择而变化。但是两点之间的电压是恒定的。对于电势计算，选择点B作为参考点，选择点D作为参考点，并选择不同的参考点。每个点的电位值是不同的，但是任意两点之间的电压不会随着参考点的变化而变化。潜在概念在电子电路中的应用：简化电子电路！(a)带参考点的电路(b)常规绘图电源和电动势在电源的外部电路中，电场力通过负载将正电荷从高电位移动到低

8、电位，因此在电源的内部电路中必须有一个力可以不断地将正电荷从低电位移动到高电位。1.2.4电动势，在电源内部，电源力(外力)将单位正电荷从低电位(负电极)移动到高电位(正电极)以克服电场力所做的功称为电源的电动势。公式如下：电动势的方向：在电源中，电动势的实际方向是外力作用于正电荷的方向，从低电位指向高电位。电动势单位：与电压相同。在电源内部，电压的实际方向是正电荷上电场力的方向，从高电位指向低电位，因此它与电动势的方向相反！电动势和端电压之间的关系，电动势是描述供电力(非电场力)做功的物理量，而电压是描述电场力做功的物理量。电动势只存在于电源内部，而电压不仅存在于电源两端，还存在于电源外部。

9、电源电动势的实际方向与端子电压的实际方向相反，如果A点和B点之间的电压为U，当带Q的电荷从A点移动到B点时，电场力所做的功(即负载消耗的电能)为33，360。在国际单位制中，电能的单位是焦耳，简称焦，用符号j表示。在实际应用中，电能的另一个常用单位是度，即千瓦小时，用字母kWh表示。1kWh3.6106J，对于DC电路，电功率和电功可以表示电场力所做的功的量，但不能表示做功的速度。为了表示电场力做功的速度，通常用电功率来描述。所谓电功率是指单位时间内电场力所做的功。电力简称为功率，用字母P表示，即：电路吸收(消耗)的功率与电流和电压之间的关系：p=相关方向上的ui，P=不相关方向上的P在国际单

10、位制中，功率单位是瓦特，用符号w表示。如果电压单位是V，电流单位是A， 功率单位为瓦。1W=1V*1A功率通常用千瓦(千瓦)、兆瓦(兆瓦)、兆瓦(毫瓦)和瓦(微瓦)表示，转换关系为： 1mw=103 kW=106 kW 1W=10-3mw=10-6w，例如，计算图中每个元素的功率。 (a)相关方向(b)相关方向，P=用户界面=5(2)=10W，P0，吸收10W功率。1、空载(开路)状态，开路也称为开路，它指的是电源和负载没有连接成闭合电路时的工作状态，此时电路中没有电流通过。1.3电路有三种工作状态，即空载(开路)状态、短路状态和有载(通路)工作状态。短路状态，短路是指电源直接由导线(导体)组

11、成，没有负载时的工作状态。3。有载工作状态，PL=UI:电源输出功率PE=EI:电源产生的功率PO=I2R0:内阻消耗的功率。有载工作状态是指当电流通过电路时，电源和负载连接成一个闭环的工作状态。在有载工作状态下，电源的端电压U和输出电流I之间的关系称为电源的外部特性。外部特征方程：电压随着电流的增加而线性下降，斜率与内阻有关。所谓额定值是保证电气设备长期安全运行的最大电压、电流和功率，分别称为额定电压、额定电流和额定功率。例如，我们普通灯泡上的220伏4瓦或电阻器上的10 2W都是额定值。电气设备的额定值通常标在一个小金属板(称为铭牌)上，并固定在设备的外壳上。因此，有时额定值也可以称为铭牌

12、数据。电气设备的额定运行称为额定运行条件。在额定电压下工作，当电气设备的实际电流小于额定电流时，称为轻载工作状态；等于额定电流称为满载工作状态；过额定电流称为过载工况。正常情况下，各种电气设备应按规定值使用。例如，负载的额定值假设额定功率PN=22kW，额定电压UN=220V，内阻R0=0.2，r为可调负载电阻。寻求：(1)电源的额定电流；(2)开路电压U0C电源；(3)额定工况下电源的负载电阻rn；(4)负载短路时的短路电流ISC。解决方案：(1)电源的额定电流为：(2)电源的开路电压为：(3)电源在额定状态下的负载电阻为：(4)短路电流为：1.4电压源和电流源及其等效变换，1.4.1电压源

13、，电压源模型， U=E IR0可从上述电路中得到，如果，如果R0 RL，U E，可近似视为理想电压源。理想电压源，0，电压源，理想电压源(恒压源)，示例1: (2)输出电压是某个值，它总是等于电动势。对于DC电压，有(3)恒压源中的电流由外部电路决定。，特性：(1)内部电阻R0=0，让E=10 V，R1连接后，恒压源输出电流，当RL=1，U=10 V，I=10A，当RL=10，U=10 V，I=1A，恒定电压，电流随负载变化，(4) n. 1.4.2电流源、Us=isR0，电流源的外部特性，理想电流源，O，IS，电流源是一个带有恒定电流IS和内部电阻R0连接的电源电路模型，可以从上图的电路中获

14、得。如果R0=，理想电流源是：IS，如果R0 RL，I IS，它可以近似认为是理想电流源。电流源，理想电流源(恒流源)，例1:(2)输出电流是一定值，它总是等于电流is；(3)恒流源两端的电压u由外部电路决定。特性：(1)内阻r0=；设置为=10a。R1连接后，恒流源向外输出电流。当RL=1时，I=10A，U=10伏，当RL=10时，I=10A，U=100伏，外部特性曲线、I、U、IS、O、恒定电流和电压随负载变化。(4) N个恒流源可以并联，它们的等效电流是它们的代数和。与恒流源相比，Uab的大小和方向是恒定的，外部电路负载对Uab没有影响。I的大小和方向是恒定的，外部电路负载对I没有影响。

15、输出电流I是可变的-I的大小和方向由外部电路决定，端电压Uab是可变的Uab的大小和方向由外部电路决定，I，e，r，a，b，UAB=？是，原则：是不能改变的，也是不能改变的。恒压源中的电流I=IS，恒流源两端的电压，1.4.3电压源和电流源之间的等效变换，如图A: U=E IR0，等效互换条件：外部电压和电流相等。如图b:u=ISR 0所示，进行等效转换时，两个电源的参考方向应一一对应。理想电压源和理想电流源之间没有等价关系。电压源和电流源之间的等效关系不是等效于外部电路，而是等效于内部电源。注：当RL=时，电源不会在电压源的内部电阻R0中损耗，而电源会在电流源的内部电阻R0中损耗。电动势e和

16、电阻r串联的任何电路都可以转化为电流is和电阻r并联的电路。例1:找出以下电路的等效电源，求解例：例23360，并尝试通过电压源和电流源的等效变换计算两个电阻中的电流。解决方案：可从图(d)中获得，示例3:解决方案：统一电源形式，尝试电压源和电流源之间的等效变换方法，计算图中所示电路中电阻1中的电流。例4:电路如图所示。U110V，IS2A，R11，R22，R35，R1 .(1)计算电阻r中的电流I；(2)计算理想电压源U1中的电流iU1和电压UIS；在理想电流源IS的两端；(3)分析功率平衡。解决方案：(1)从电源的性质及其等效变换，我们可以得到：(2)从图(a)中，我们可以得到，理想电压源中的电流，理