电路与电子-第1章：电路的基本概念与定律

教学目标基本概念基本定律应用《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第1章电路的基本概念与定律《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材实际电路与电路模型第一节电路中常用的物理量第二节电阻、电容和电感元件第三节电源第四节电路的工作状态第五节第1章电路的基本概念与定律基尔霍夫定律第六节电路中电位的计算第七节实际电路(由实际电器元件按一定方式连接而成的一个整体,以形成电流通路,从而实现某种特定的功能)都是由电源（或信号源）、负载以及连接电源和负载的中间环节组成。(实际电路举例电灯、电风扇、电磁炉、扩音机等）《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材一、实际电路的组成和作用1.1实际电路与电路模型电路组成第1章电路的基本概念与定律——实际电路与电路模型下一页上一页节首页章目录用作电源和负载的连接体，包括导线、开关、控制电路等。电源的作用中间环节的作用为电路提供电能或信号。《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材负载中间环节电源照明电路第1章电路的基本概念与定律——实际电路与电路模型下一页上一页章目录节首页①实现电能的传输，从干电池到灯泡。照明电路的作用②实现电能转换为光能、热能、磁场能。由扩音机的工作原理方框图，可以看出，话筒（麦克风）是电源（信号源），它将声音的振动信号转换为电信号，该电信号经过中间环节（放大电路）放大处理后，传递给扬声器，由扬声器将这放大处理后的电信号还原为比原来大很多的声音，达到扩大音量的作用。放大电路扬声器话筒扩音机的工作原理方框图负载中间环节信号源《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第1章电路的基本概念与定律——实际电路与电路模型下一页上一页章目录节首页①实现电能的传输和转换。电路的作用②实现信号的传递和处理。《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材二、电路模型电路模型就是由理想化的电路元件组成的电路图。理想电路元件包括理想电阻元件R、理想电感元件L、理想电容元件C、理想电压源US和理想电流源IS。第1章电路的基本概念与定律——实际电路与电路模型下一页上一页章目录节首页E+–2.电压源的符号IS3.电流源的符号E+–1.电压源的符号L6.电感元件的符号C5.电容元件的符号R4.线性电阻的符号《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第1章电路的基本概念与定律——实际电路与电路模型下一页上一页章目录节首页下图电路的电路模型中，干电池属于直流电压源US，用E表示，开关用S表示，电灯泡用电阻R表示。IabR1+_UR2E2+_E1+_RR+US–SII+U–Ro+E–RSR+E–SI?《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第1章电路的基本概念与定律——实际电路与电路模型下一页上一页章目录节首页下图电路的电路模型中，干电池属于直流电压源US，用E表示，开关用S表示，电灯泡用电阻R表示。IabR1+_UR2E2_+E1+_RI+U1–R1+E1–RSI–U2+R2–+RSE2?IabR1+_UR2E2+_E1+_R《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.2电路中常用的物理量在电路分析中，基本的物理量主要是电流、电压、电动势和电功率。这些物理量是分析和设计电路的基本指标。第1章电路的基本概念与定律——电路中常用的物理量下一页上一页节首页章目录一、电路基本物理量的实际方向物理量实际方向电流I正电荷运动的方向电动势E(电位升高的方向)电压U(电位降低的方向)高电位低电位单位kA、A、mA、μA低电位高电位kV、V、mV、μVkV、V、mV、μV第1章电路的基本概念与定律——电路中常用的物理量《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材电流的方向规定为正电荷的移动方向。但在分析较为复杂的电路时，往往难于事先判断某支路中电流的实际方向。通常引入参考方向的概念。参考方向又叫假定正方向，简称正方向。参考方向可以任意选定，用“→”表示。下一页上一页章目录节首页IE+_aRb电流参考方向的表示方法：Iab双下标箭标abRI二、电流及其参考方向《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.若选定的参考方向与电流的实际方向一致，则电流为正值，即I0；abRI电流的实际方向电流的参考方向(a)I0abRI电流的实际方向电流的参考方向(b)I02.若选定的参考方向与电流的实际方向相反，则电流为负值，即I0。注意第1章电路的基本概念与定律——电路中常用的物理量下一页上一页章目录节首页《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材三、电压和电动势及其参考方向第1章电路的基本概念与定律——电路中常用的物理量下一页上一页章目录节首页电压的实际方向规定为从高电位端指向低电位端。3）双下标表示。如用Uab表示a、b两点间的电压。电压的参考方向可用三种表示方法：1）用箭头“→”表示，从高电位端指向低电位端；2）用“+”、“－”极性表示。Uab双下标正负号+–abUba+Uab–+E–RoabRU电压的实际方向电压参考方向(a)U0+—abRU电压的实际方向电压参考方向(b)U0+—《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材参考方向可以任意选取。与电流一样，在没标明参考方向时，电压值的正负也是没有意义的。当参考方向与实际方向相同时，电压值为正值；当参考方向与实际方向相反时，电压值为负值。注意第1章电路的基本概念与定律——电路中常用的物理量下一页上一页章目录节首页《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材电动势它的实际方向在电源内部由负极指向正极，如下图所示。电动势描述了电源中外力做功的能力，它的大小等于外力在电源内部克服电场力把单位正电荷从负极移到正极所做的功。电动势的实际方向是电位升的方向，与电压的实际方向正好相反。电动势的单位也为伏特。baE+_Uab+–第1章电路的基本概念与定律——电路中常用的物理量下一页上一页章目录节首页《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材关联参考方向一个元件或者一段电路上的电流和电压的参考方向是可以任意设定的，二者可以一致，也可以不一致。当电流和电压的参考方向（箭头方向）一致时，称为关联参考方向。如图(a)。当电流和电压的参考方向相反时，称为非关联参考方向，如图(b)。(a)关联参考方向(b)非关联参考方向第1章电路的基本概念与定律——电路中常用的物理量下一页上一页章目录节首页+–UabRI+–UabRIU、I参考方向相同时，U、I参考方向相反时，RU+–IRU+–I表达式中有两套正负号：①式前的正负号由U、I参考方向的关系确定；②U、I值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。通常取U、I参考方向相同。U=IRU=–IR欧姆定律解：对图（a）有，U=IRRU6V+–I2AR+–U6VI–2A例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。（a）（b）对图（b）有，U=–IRΩ326IURΩ326IUR《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材四、电功率电功率可简称为功率。它是单位时间内电路元件所吸收或发出的电能，其值等于该元件上的电压与电流的乘积。直流电功率用大写字母P表示，交流电功率用小写字母p表示，在国际单位制中，电压的单位为伏，电流的单位为安，功率的单位为瓦特，简称瓦，用字母W表示。第1章电路的基本概念与定律——电路中常用的物理量下一页上一页章目录节首页UIPuip有的元件从电路吸收电能，有的元件向电路发出（提供）电能。在电压和电流的关联参考方向下，计算出的功率为正值，表示该元件吸收功率；若功率为负值，表示该元件发出功率。若在非关联参考方向下，则正好相反。第1章电路的基本概念与定律——电路中常用的物理量《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页注意U、I参考方向不同，P=－UI0，负载；P=－UI0，电源。U、I参考方向相同，P=UI0，负载；P=UI0，电源。根据U、I的参考方向之间的关系来判别元件在电路中起电源作用还是负载作用。+_UI已知：U＝220V,I=－1A此元器件是电源还是负载？元器件解:U、I参考方向相同，P=UI＝－220W0，此元器件是电源。例1:已知:若U＝220V,I=1A,此元器件是电源还是负载？解:U、I参考方向相同，P=UI＝220W0，此元器件是负载。例2:《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.3电阻、电容和电感元件电阻、电感和电容是三种常用的无源电路元件，它们具有不同的物理性质。当只考虑它们的主要物理性质时，电阻、电感和电容又是三种单一参数的理想化电路元件。第1章电路的基本概念与定律——电阻、电容和电感元件上一页节首页章目录下一页电路元件两端电压和其中电流的关系电阻I电容C电感LRiuRuRiuip22dtdiLeuLLdtduCdtdqiCC221LLiW221CCuW重要公式《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第1章电路的基本概念与定律——电阻、电容和电感元件下一页上一页章目录节首页一、电阻、电容、电感的串并联(1)电阻的串并联电阻串联的特点:1)各电阻一个接一个地顺序相联；两电阻串联时的分压公式：URRRU2111URRRU2122R=R1+R23)等效电阻等于各电阻之和；4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。R1U1UR2U2I+–++––RUI+–2)各电阻中通过同一电流；应用：降压、限流、调节电压等。《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第1章电路的基本概念与定律——电阻、电容和电感元件下一页上一页章目录节首页两电阻并联时的分流公式：IRRRI2121IRRRI211221111RRR3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和；4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。电阻并联的特点:1)各电阻联接在两个公共的结点之间；RUI+–I1I2R1UR2I+–2)各电阻两端的电压相同；应用：分流、调节电流等。(1)电阻的串并联《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第1章电路的基本概念与定律——电阻、电容和电感元件下一页上一页章目录节首页R2R1R2R1abR2R1R2R1ab缩短无元件的导线化简1《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第1章电路的基本概念与定律——电阻、电容和电感元件下一页上一页章目录节首页判断题N'ZVZWZUUWV《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第1章电路的基本概念与定律——电阻、电容和电感元件下一页上一页章目录节首页Rabcccddd化简2《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第1章电路的基本概念与定律——电阻、电容和电感元件下一页上一页章目录节首页abcd第1章电路的基本概念与定律——电阻、电容和电感元件《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页abR化简3《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第1章电路的基本概念与定律——电阻、电容和电感元件下一页上一页章目录节首页abR0.5R0.5Rcccc《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第1章电路的基本概念与定律——电阻、电容和电感元件下一页上一页章目录节首页ab157cc化简4缩短无元件的导线《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第1章电路的基本概念与定律——电阻、电容和电感元件下一页上一页章目录节首页