第1章(電路基礎(chǔ)知識)

1、跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 n電流、電壓參考方向及功率計算電流、電壓參考方向及功率計算n常用電路元件的伏安特性常用電路元件的伏安特性n電路的工作狀態(tài)電路的工作狀態(tài)n額定值的意義額定值的意義n基爾霍夫定律基爾霍夫定律n電位的概念及計算電位的概念及計算第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 電路是電流的通路，由電路是電流的通路，由電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)三三個部分按一定方式組成的。個部分按一定方式組成的。電源：電源：電路中電能的來源，是把非電能轉(zhuǎn)化為電能的電路中電能

2、的來源，是把非電能轉(zhuǎn)化為電能的 裝置裝置 。負(fù)載：負(fù)載：消耗電能的設(shè)備，將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能消耗電能的設(shè)備，將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能 量，為人們所利用量，為人們所利用 。中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié):連接電源和負(fù)載的部分，起傳遞、分配和控連接電源和負(fù)載的部分，起傳遞、分配和控 制電能的作用。制電能的作用。 跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 電流電流: :帶電粒子的有規(guī)則定向運動就形成了電流，帶電粒子的有規(guī)則定向運動就形成了電流，其數(shù)值等于單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。其數(shù)值等于單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。 電流大?。弘娏鞔笮。簡挝粫r間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體

3、橫截面的電荷量大寫大寫 I 表示直流電流表示直流電流;小寫小寫 i 為表示電流的一般符號。為表示電流的一般符號。tqidd跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 如果求出的電流值為正，說明電流的參考方向與如果求出的電流值為正，說明電流的參考方向與實際方向一致，否則說明參考方向與實際方向相反。實際方向一致，否則說明參考方向與實際方向相反。圖圖1-2 電流的參考方向與實際方向電流的參考方向與實際方向跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 （1 1）電壓：設(shè)在某一電路中電場力把電荷）電壓：設(shè)在某一電路中電場力把電荷q從從A點經(jīng)點經(jīng)外電路移動到外電路移動到B點所做的功為點所做的功為

4、WAB，則電場中則電場中A點到點到B點點的電壓為的電壓為 qWUABAB 電壓的方向（電壓的方向（實際方向?qū)嶋H方向）規(guī)定由高電位端指向低電）規(guī)定由高電位端指向低電位端，即為電壓降的方向。位端，即為電壓降的方向。 在分析電路時，也需選取電壓的參考方向。當(dāng)電壓在分析電路時，也需選取電壓的參考方向。當(dāng)電壓的參考方向與實際方向一致時，電壓為正值（的參考方向與實際方向一致時，電壓為正值（U0）；）；反反之，當(dāng)電壓的參考方向和它的實際方向相反時，電壓為之，當(dāng)電壓的參考方向和它的實際方向相反時，電壓為負(fù)值（負(fù)值（U0）。）。 跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 電壓的電壓的參考方向也是任意指定

5、的參考方向也是任意指定的。在電路中，參。在電路中，參考方向可用箭頭來表示，也可用雙下標(biāo)表示，如考方向可用箭頭來表示，也可用雙下標(biāo)表示，如UAB表表示示A和和B之間電壓的參考方向是由之間電壓的參考方向是由A指向指向B的，也可用極的，也可用極性性“+”、“-”“-”表示，表示，“+”表示高電位，表示高電位，“-”“-”表示表示低電位。低電位。 求得的求得的U為正值，說明電壓的實際方向與參考方向為正值，說明電壓的實際方向與參考方向一致，否則說明兩者相反。一致，否則說明兩者相反。圖圖1-4 電壓的參考方向與實際方向電壓的參考方向與實際方向跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 在分析電路時，

6、電壓和電流參考方向的假定，原則在分析電路時，電壓和電流參考方向的假定，原則上是任意的。但為了方便起見，元件上的電壓和電流常上是任意的。但為了方便起見，元件上的電壓和電流常取一致的參考方向，這稱為取一致的參考方向，這稱為關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)參考參考方向方向；如不一致，；如不一致，稱稱為為非關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向。 若若U與與I參考方向一致，則其電壓與電流的關(guān)系是參考方向一致，則其電壓與電流的關(guān)系是U=IR；若若U與與I參考方向不一致，則電壓與電流的關(guān)系是參考方向不一致，則電壓與電流的關(guān)系是U=-IR ?？梢?，在列寫電壓與電流的關(guān)系式時，式中的?？梢?，在列寫電壓與電流的關(guān)系式時，式中的正負(fù)號由它們的參考方

7、向是否一致來決定。正負(fù)號由它們的參考方向是否一致來決定。圖圖1-5 關(guān)聯(lián)參考方向與非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向與非關(guān)聯(lián)參考方向跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 （2） 電動勢：電動勢：衡量非電場力對電荷做功能力衡量非電場力對電荷做功能力的物的物理量。理量。非電場力將單位正電荷從電源低電位端非電場力將單位正電荷從電源低電位端B（負(fù)極）負(fù)極）經(jīng)電源內(nèi)部移到高電位端經(jīng)電源內(nèi)部移到高電位端A（正極）所做的功稱為正極）所做的功稱為電源電源的電動勢的電動勢，用字母，用字母E表示。表示。 電動勢的實際方向在電源內(nèi)部是從低電位指向高電動勢的實際方向在電源內(nèi)部是從低電位指向高電位。電位。 跳轉(zhuǎn)到第

8、一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 （3）電位：度量電路中各點所具有的電位能大小的電位：度量電路中各點所具有的電位能大小的物理量，是一個相對的概念，它必須是相對于某個特物理量，是一個相對的概念，它必須是相對于某個特定的參考點而言的。電位在數(shù)值上等于電場力將單位定的參考點而言的。電位在數(shù)值上等于電場力將單位正電荷從該點移到參考點所做的功，用正電荷從該點移到參考點所做的功，用V表示。參考點表示。參考點的電位值一般設(shè)為零，因此也稱為零電位點。的電位值一般設(shè)為零，因此也稱為零電位點。 對照電位與電壓的定義，不難理解電路中任意一對照電位與電壓的定義，不難理解電路中任意一點的電位，就是該點與參考點之

9、間的電壓，而電路中點的電位，就是該點與參考點之間的電壓，而電路中任意兩點之間的電壓，則等于這兩點的電位之差。任意兩點之間的電壓，則等于這兩點的電位之差。 ABABUVV跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 那么如何選取參考點呢？從理論上講，是把無窮那么如何選取參考點呢？從理論上講，是把無窮遠(yuǎn)處作為零電位參考點；在工程上，是把大地作為零電遠(yuǎn)處作為零電位參考點；在工程上，是把大地作為零電位參考點；在電子技術(shù)上，以機殼或?qū)Ь€匯交點作為零位參考點；在電子技術(shù)上，以機殼或?qū)Ь€匯交點作為零電位參考點。實際上，零電位參考點可以任意選定，它電位參考點。實際上，零電位參考點可以任意選定，它只是作為一

10、個電位比較標(biāo)準(zhǔn)，在電路圖中用只是作為一個電位比較標(biāo)準(zhǔn)，在電路圖中用“”符號符號表示。表示。 在國際單位制中，電壓、電動勢和電位的單位都在國際單位制中，電壓、電動勢和電位的單位都是伏特（是伏特（V）。）。當(dāng)電場力把當(dāng)電場力把1C（庫侖）的電荷從一點移庫侖）的電荷從一點移到另一點所做的功為到另一點所做的功為1J（焦耳）時，該兩點間的電壓為焦耳）時，該兩點間的電壓為1V。有時也用千伏（有時也用千伏（kV）、）、毫伏（毫伏（mV）為單位，它為單位，它們之間的換算關(guān)系為們之間的換算關(guān)系為跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1

11、章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 設(shè)設(shè)A、B兩點的電壓為兩點的電壓為U，通過的電流為通過的電流為I，電場力把電場力把正電荷正電荷q從從A點經(jīng)負(fù)載移到點經(jīng)負(fù)載移到B點，電場力對正電荷做了點，電場力對正電荷做了功功。由電壓、電流的定義，電場力所做的功可表示為由電壓、電流的定義，電場力所做的功可表示為UItUqW跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 W240111IUP元件二：元件二： W360222IUP（輸出功率）（輸出功率） 元件三：元件三： W600333IUP（消耗功率）（消耗功率） 0600)360()240(321WWWPPP（功率平衡，說明計算正確）（功率平衡，說明計算正確

12、） 跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 理想電阻元件簡稱為電阻元件，是實際電阻器的理想化理想電阻元件簡稱為電阻元件，是實際電阻器的理想化模型，它是一種將電能轉(zhuǎn)換為熱能的理想電路元件模型，它是一種將電能轉(zhuǎn)換為熱能的理想電路元件。n 電流通過導(dǎo)體時會受到一種阻礙作用，這種阻礙作用電流通過導(dǎo)體時會受到一種阻礙作用，這種阻礙作用最明顯的特征是導(dǎo)體要消耗電能而發(fā)熱。我們把物體對電最明顯的特征是導(dǎo)體要消耗電能而發(fā)熱。我們把物體對電流的阻礙作用稱為電阻。流的阻礙作用稱為電阻。n 導(dǎo)體的電阻與其長度成正比，和橫截面積成反比，并導(dǎo)體的電阻與其長度成

13、正比，和橫截面積成反比，并和材料、溫度有關(guān)。和材料、溫度有關(guān)。n 跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 電阻元件的圖形符號如圖電阻元件的圖形符號如圖1-14a1-14a所示，用字母所示，用字母R表示。表示。 在一段沒有電動勢而只有電阻的電路中，電流的大小與電阻兩端的電壓高低成正比，與電阻的大小成反比Riu 電阻的單位為歐姆（電阻的單位為歐姆（），），簡稱歐簡稱歐 。電阻元件消耗的功率為電阻元件消耗的功率為 RuRiuip22圖圖1-14 電阻元件及其電阻元件及其伏安特性伏安特性跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 電感元件是一種能夠儲存電感元件是一種能夠儲存磁場能量的元

14、件，是實際電感磁場能量的元件，是實際電感器的理想化模型。器的理想化模型。 在實際電路中，由導(dǎo)線螺在實際電路中，由導(dǎo)線螺旋繞制成的線圈稱為旋繞制成的線圈稱為 “電感線電感線圈圈”或者或者 “電感器電感器”的元件。的元件。 電感的大小取決于線圈的幾何電感的大小取決于線圈的幾何形狀、匝數(shù)及其中間的磁介質(zhì)形狀、匝數(shù)及其中間的磁介質(zhì)。圖圖1-15 電感元件及其韋安特性電感元件及其韋安特性跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 伏安特性：伏安特性： 稱為電感元件的電感，單位是亨利（）。稱為電感元件的電感，單位是亨利（）。 只有電感上的電流變化時，電感兩端才有電壓。在直只有電感上的電流變化時，電感

15、兩端才有電壓。在直 流電路中，電感上即使有電流通過，但流電路中，電感上即使有電流通過，但，相當(dāng)于，相當(dāng)于 短路。短路。存儲能量：存儲能量：212LWLitiLeuLdd跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 電容元件是一種能夠儲存電場電容元件是一種能夠儲存電場能量的元件，是實際電容器的理想化能量的元件，是實際電容器的理想化模型。電容器由一對相互靠近中間隔模型。電容器由一對相互靠近中間隔以絕緣介質(zhì)（如空氣、云母、陶瓷等以絕緣介質(zhì)（如空氣、云母、陶瓷等）的導(dǎo)體構(gòu)成。電容大小取決于極板）的導(dǎo)體構(gòu)成。電容大小取決于極板何的相對面積、距離及中間介質(zhì)。何的相對面積、距離及中間介質(zhì)。 只有電容上的

16、電壓變化時，電容兩端才有電流。在直流電路中，電只有電容上的電壓變化時，電容兩端才有電流。在直流電路中，電容上即使有電壓，但容上即使有電壓，但，相當(dāng)于開路，即電容具有，相當(dāng)于開路，即電容具有隔直作用隔直作用。C稱為電容元件的電容，單位是法拉（稱為電容元件的電容，單位是法拉（F）。）。存儲能量：存儲能量：212CWCutuCtqidddd圖圖1-16 電容元件及其庫伏特性電容元件及其庫伏特性跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 1.2.2 有源元件有源元件 U=US 端電壓為端電壓為Us，與流與流過電壓源的電流無過電壓源的電流無關(guān)，由電源本身確關(guān)，由電源本身確定，電流任意，由定，電流任

17、意，由外電路確定。外電路確定。圖圖1-17 理想電壓源及其伏安特性理想電壓源及其伏安特性跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 I=IS流過電流為流過電流為Is，與電源兩與電源兩端電壓無關(guān)，由電源本端電壓無關(guān)，由電源本身確定，電壓任意，由身確定，電壓任意，由外電路確定。外電路確定。圖圖1-18 理想電流源及其伏安特性理想電流源及其伏安特性跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 基爾霍夫定律包含有兩條定律：有關(guān)電路中電流之間基爾霍夫定律包含有兩條定律：有關(guān)電路中電流之間關(guān)系的基爾霍夫電流定律；有關(guān)電路中電壓之間關(guān)系的關(guān)系的基爾

18、霍夫電流定律；有關(guān)電路中電壓之間關(guān)系的基爾霍夫電壓定律?；鶢柣舴螂妷憾?。 支路：支路：電路中的每一分支稱為支路，一條支路流過同電路中的每一分支稱為支路，一條支路流過同一個電流。一個電流。節(jié)點：節(jié)點：電路中三條或三條以上的支路相連接的點稱為電路中三條或三條以上的支路相連接的點稱為節(jié)點。節(jié)點?；芈罚夯芈罚河梢粭l或多條支路所組成的閉合路徑稱為回路由一條或多條支路所組成的閉合路徑稱為回路網(wǎng)孔：網(wǎng)孔：未被其他支路分割的回路稱為網(wǎng)孔。未被其他支路分割的回路稱為網(wǎng)孔。跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 在任一瞬時，流入任一節(jié)點的電流之和必定等于從在任一瞬時，流入任一節(jié)點的電流之和必定等于從該

19、節(jié)點流出的電流之和。該節(jié)點流出的電流之和。在任一瞬時，通過任一節(jié)點電流的代數(shù)和恒等于零。在任一瞬時，通過任一節(jié)點電流的代數(shù)和恒等于零。0I 可假定流入節(jié)點的電流為正，流出節(jié)點的電流為負(fù)可假定流入節(jié)點的電流為正，流出節(jié)點的電流為負(fù)；也可以作相反的假定。；也可以作相反的假定。oiII跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 基爾霍夫電流定律也可以推廣應(yīng)用于電路中任何一基爾霍夫電流定律也可以推廣應(yīng)用于電路中任何一個假定的閉合面。例如在個假定的閉合面。例如在圖圖1-24所示電路中，對于封閉所示電路中，對于封閉面面S，可以將它看作一個大節(jié)點，同樣有可以將它看作一個大節(jié)點，同樣有321III032

20、1III圖圖1-24 基爾霍夫電流定基爾霍夫電流定律的推廣應(yīng)用律的推廣應(yīng)用跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 AABAAC8IIIA(BCACC16)IIIAABBCB13IIIIB也可由基爾霍夫電流定律的推廣應(yīng)用求得，即也可由基爾霍夫電流定律的推廣應(yīng)用求得，即 ACAB13)(III跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 任何時刻，沿任一回路循環(huán)一周，所有支路電任何時刻，沿任一回路循環(huán)一周，所有支路電壓降的代數(shù)和等于零。壓降的代數(shù)和等于零。任一瞬時，沿電路中的任一回路循環(huán)一周，電任一瞬時，沿電路中的任一回路循環(huán)一周，電阻上電壓降的代數(shù)和等于電源電壓的代數(shù)和。阻上電壓降

21、的代數(shù)和等于電源電壓的代數(shù)和。 電壓參考方向與回路循行方向一致時取正號，相反電壓參考方向與回路循行方向一致時取正號，相反時取負(fù)號。時取負(fù)號。 與回路循環(huán)方向一致的電流前面取與回路循環(huán)方向一致的電流前面取“+”號，相反的號，相反的取取“-”“-”號；與回路循環(huán)方向一致的電源電壓取號；與回路循環(huán)方向一致的電源電壓取“-”“-”號，號，相反的取相反的取“+”號。號。0KURIUS跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 基爾霍夫電壓定律不但適用于閉合回路，對于開口基爾霍夫電壓定律不但適用于閉合回路，對于開口電路同樣適用，但需要在開口處假設(shè)電壓。電路同樣適用，但需要在開口處假設(shè)電壓。 【例【例

22、1-41-4】 求求圖圖1-27所示電路的開口電壓所示電路的開口電壓Uab。 解：解：電流電流I參考方向如圖所示，在回路參考方向如圖所示，在回路CDEFC中，根據(jù)基爾中，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，有霍夫電壓定律，有 A1I在回路在回路ABEFA中，根據(jù)基爾霍夫中，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，有電壓定律，有 6V3120V3IIABVV23120UIAB7VU跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 解：解：（1 1）S斷開時，斷開時，0SIIV2200RIU，根據(jù)歐姆定律得，根據(jù)歐姆定律得0SIII00L0IRI RSL002RIIRR端電壓端電壓L2VUR I跳轉(zhuǎn)到第一頁第第1章章 電路基礎(chǔ)知識電路基礎(chǔ)知識 1.4.1 電阻的串聯(lián)電阻的串聯(lián)