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1、第1章 电路的基本知识1.1 电电路模型和电路中的物理路模型和电路中的物理量量1.2 电路的基本元件电路的基本元件1.3 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.4 电路的三种状态及电气设备的额定值电路的三种状态及电气设备的额定值第第1章章 电电路路的基本知识的基本知识一、电路和电路模型一、电路和电路模型1.1 电电路模型和电路中的物理量路模型和电路中的物理量1、电路：电路：一一般主要由电源、负载及中间环节组成。般主要由电源、负载及中间环节组成。 2、理理想电路元件及电路模型想电路元件及电路模型 假假定的二端理想电路元件，简称为电路元件，如电阻、电感、定的二端理想电路元件，简称为电路元件，如电阻、电感、电
2、容、电源等电容、电源等。 理理想电路元想电路元件的特件的特征：一是只有两个端子；征：一是只有两个端子；二是可用电压或电流按数学方式描述；三是不能二是可用电压或电流按数学方式描述；三是不能分解为其他元件。分解为其他元件。 由由理想电路元件组成的电路称为电路模型理想电路元件组成的电路称为电路模型，如如1-2图所图所示。示。 二、电路中的物理二、电路中的物理量量1.电电流流直直流流电用电用字母字母“DC”表示；交流表示；交流电用电用字母字母“AC”表示表示。习习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的正方向。惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的正方向。2.电电压压a、b两点间的电压表示为两点间的电压表示
3、为Uab。电。电压的实际方向规定为正电荷压的实际方向规定为正电荷所受电场力的方向。所受电场力的方向。通通常用带双下标的字母表示某两点的电压，如常用带双下标的字母表示某两点的电压，如Uab表示表示a、b两两点间电压点间电压。3.电电位位电电场中某一点的单位正电荷所具有的电位能，称为该点的电场中某一点的单位正电荷所具有的电位能，称为该点的电位。电位用字母位。电位用字母V表示，如表示，如a点的电位表示为点的电位表示为Va。在在电路中选一参考点，则其他点的电位就是由该点到参考点电路中选一参考点，则其他点的电位就是由该点到参考点的电压。即，如果参考点的电压。即，如果参考点为为O点，点，则则a点的电位为：
4、点的电位为：VaUao电电位的单位的单位为位为伏伏特（特（V）。）。某某点点的电的电位比位比参考点电位高的电位为正，比参考点电位低的参考点电位高的电位为正，比参考点电位低的为负为负。计计算电路中某点电位的方算电路中某点电位的方法法：首首先确认电位参考点的位置；先确认电位参考点的位置；然后从被求点开始通过一定的路径绕到电位参考点，则该点的电然后从被求点开始通过一定的路径绕到电位参考点，则该点的电位等于此路径上所有电压降的代数和。位等于此路径上所有电压降的代数和。 4.电动势电动势电动势电动势E的单位与电压的单位相同，为伏的单位与电压的单位相同，为伏特（特（V）。）。电动势的电动势的方向规定为从电
5、源的负极经过电源内部指向电源的正极方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极。5.电流、电压的参考方向电流、电压的参考方向（1）电）电流、电压的参考方向流、电压的参考方向人人为地指定的电压、电流方向，称为电压、电流的参考方向。为地指定的电压、电流方向，称为电压、电流的参考方向。图图1-3（a）、（）、（b）反映了电）反映了电流的实际方向与参考方向的关系。流的实际方向与参考方向的关系。 （2）电）电流、电压的关联参考方向流、电压的关联参考方向 当电流和电压的参考方向一致时，称为关联参考方向，如图当电流和电压的参考方向一致时，称为关联参考方向，如图1-4（a）所）所示示。在。在电流和电压选取
6、关联参考方向电流和电压选取关联参考方向时的功时的功率为：率为：PUI PUI0，元件吸收功率；，元件吸收功率；PUI0，元件发出功率。，元件发出功率。 当电压和电流参考方向相反时，称为非关联参考方向，如当电压和电流参考方向相反时，称为非关联参考方向，如图图1-4（b）所）所示示。在。在电流和电压选取非关联参考方向电流和电压选取非关联参考方向时的功时的功率为率为PUI PUI0，元件吸收功率；，元件吸收功率；PUI0，元件发出功率。，元件发出功率。 注：注：在在分析计算电路时分析计算电路时，电，电流、电流、电压一般采压一般采取关联参考方向。取关联参考方向。 5.电功率和电能电功率和电能（1）电电
7、功功率率传传递转换电能的速率称为电功率，简称功率，用递转换电能的速率称为电功率，简称功率，用p或或P表示。表示。习惯上，都把发出或吸收电能说成发出或吸收功率。习惯上，都把发出或吸收电能说成发出或吸收功率。（2）电能电能电电阻在阻在t时间内所消耗的电能时间内所消耗的电能W为：为：WPt电电能的能的SI单位是单位是焦（耳）（焦（耳）（J）。）。1度度1kWh10336003.6106 （J） 由此可见，电路中两点间的电压是绝对的由此可见，电路中两点间的电压是绝对的，而，而电路中某一点的电位电路中某一点的电位则是相对则是相对的。的。一、电阻元一、电阻元件件1.2 电路的基本元件及其检测电路的基本元件
8、及其检测1.电电阻和电导阻和电导电阻的倒数称为电导。电阻的倒数称为电导。RG12.2.电阻元件的伏安特电阻元件的伏安特性性线性电阻元件的电压、电流关系遵循欧姆定律线性电阻元件的电压、电流关系遵循欧姆定律uiR 3.3.电电阻阻器器（1 1）电阻器的常见外形和符号）电阻器的常见外形和符号（2 2）电电阻器和电位器的型号命名方法阻器和电位器的型号命名方法见书见书表表1-11-1。（3 3）电电阻器的主要参数及标注方阻器的主要参数及标注方法法1 1）标称值及标称值及允许误差。允许误差。2 2）额额定功率定功率3）最最高工作电压高工作电压4）电阻器参数的标注方法电阻器参数的标注方法a.直标直标法法b.
9、文字符号文字符号法法c.色标色标法法d.数码法数码法阻值的变化形式。动态噪声。（4）电电阻器的检测阻器的检测对于常用的碳膜、金属膜电阻器以及线绕电阻器的阻值，可用万用表的电阻挡直接测量。在具体测量时应注意以下几点：合理选择量程。注意调零。读数要准确。（5）电电位器的主要参位器的主要参数数二、二、电感元件电感元件1.电感元件的构成及电感量电感元件的构成及电感量电感元件的构成。2.电感元件的伏安关系电感元件的伏安关系电感元件两端的电压与通过电感元件的电流的关系为LddiuLt电感量。表征电感线圈储存磁场能量大小的参数称为电感量，简称为电感，用L表示。电感的单位为亨利，简称亨，用H表示，另有毫亨利（
10、mH）和微亨利（H）。3.电感元件的储能电感元件的储能如果电感的电流从零到如果电感的电流从零到i（t），则在时间，则在时间t内所储存的能量为内所储存的能量为4.电感器电感器（1）电感器的作用、外形与符号电感器的作用、外形与符号常用电感器的外形，如图常用电感器的外形，如图1-18所示。所示。（2）电感器型号命名方法电感器型号命名方法通常由4部分组成。第一部分：主称，用字母L表示电感线圈，用ZL表示阻流圈；第二部分。特征，用字母G表示高频。第三部分：结构形式，用字母X表示小型；数码1表示卧式；数码4表示立式。第四部分：区别代号，用数字表示。（3）电感器的主要参数及标注方法。电感器的主要参数及标注方
11、法。电感器的主要参数。电感器的主要参数。a.电感量，单位有H（微亨）、mH（毫亨）和H（亨利）。b.品质因数。c.额定电流。d.分布电容。电感器主要参数的标注方法电感器主要参数的标注方法a.直标法。直标法。如图如图1-19（a）所示。所示。b.色码表示法。色码表示法。色环表示法的第一、第二环表示两位有效数字，第三色环表示法的第一、第二环表示两位有效数字，第三环表示倍乘数，第四环表示允许偏差，如图环表示倍乘数，第四环表示允许偏差，如图1-19（b）所示。各色环颜色所示。各色环颜色的含义与色环电阻相同，单位为的含义与色环电阻相同，单位为H。色点表示法。色点表示法。色点表示法如图色点表示法如图1-1
12、9（c）所示。所示。（4）电感器的检测电感器的检测首先进行外观检查，看线圈有无松散，引脚有无折断、生锈现象。首先进行外观检查，看线圈有无松散，引脚有无折断、生锈现象。用万用表测量电感线圈电阻可大致判断其质量好坏。用万用表测量电感线圈电阻可大致判断其质量好坏。电感线圈的性能检测。电感线圈的性能检测。三、三、电容元件电容元件1.电容元件的构成及电容量电容元件的构成及电容量电容元件的构成。电容元件的构成。电容元件的符号，如图电容元件的符号，如图1-20所示。所示。电容器的容量。电容的容量与电荷量、电压之间的关系为电容器的容量。电容的容量与电荷量、电压之间的关系为2.电容元件的伏安关系电容元件的伏安关
13、系当电压与电流取关联参考方向时，电容器所在支路的电流与电容器当电压与电流取关联参考方向时，电容器所在支路的电流与电容器两端电压之间的关系为两端电压之间的关系为3.电容元件的储能电容元件的储能电容从零电压开始充电到电容从零电压开始充电到u（t），则在时刻，则在时刻t所储存的能量为所储存的能量为4.电容器电容器（1）常见的电容器的外形如图常见的电容器的外形如图1-21所示。所示。（2）电容器的型号命名方法电容器的型号命名方法电容器产品型号一般由电容器产品型号一般由4个部分组成，个部分组成，见书见书表表1-5。（3）电容器的主参数及标注方法电容器的主参数及标注方法标称容量。标称容量。电容器的标称容量
14、标注方法有：电容器的标称容量标注方法有：直标法直标法、文字符号法文字符号法、数字表示法数字表示法、色标法色标法。 允许误差。允许误差。额定耐压。额定耐压。绝缘电阻。绝缘电阻。电容器参数的标注方法示例，如图电容器参数的标注方法示例，如图1-22所示。所示。（4）电容器的检测电容器的检测对电容器进行性能检查，应视型号和容量的不同而采取不同的方法。对电容器进行性能检查，应视型号和容量的不同而采取不同的方法。电解电容器的检测。电解电容器的检测。中、小容量电容器的检测。中、小容量电容器的检测。可变电容器的检测。可变电容器的检测。（5）电容器的串联与并联电容器的串联与并联 电容器的串联电容器的串联图图1-
15、23所示电路为两个电容器串联的电路，其等效电容为所示电路为两个电容器串联的电路，其等效电容为电容器的并联电容器的并联图图1-34所示电路为两个电容器并联的电路，其等效电容为所示电路为两个电容器并联的电路，其等效电容为四、四、电源元件电源元件1.独立电源独立电源（1）电压源电压源实际电压源。实际电压源。电源电动势电源电动势E（或用电源电压，简称源电压或用电源电压，简称源电压US）和内和内阻阻Ro串联的电路模型来表示的电源，称为实际电压源，如图串联的电路模型来表示的电源，称为实际电压源，如图1-25（a）所所示，图中示，图中U是电源端电压，是电源端电压，I是流过负载的电流。由图是流过负载的电流。由
16、图1-25（a）可得可得UEIRo 理想电压源。理想电压源。理想电压源就是电源内阻理想电压源就是电源内阻Ro0的电压源，如图的电压源，如图1-26（a）所示。所示。理想电压源的伏安特性，如图理想电压源的伏安特性，如图1-26（b）所示。所示。（2）电流源电流源实际电流源。实际电流源。用恒定电流用恒定电流（源电流源电流）IS和内阻和内阻Ro并联的电路模型并联的电路模型来表示的电源，称为电流源，如图来表示的电源，称为电流源，如图1-27（a）所示。所示。由图由图1-27（a）可得可得理想电流源。理想电流源。理想电流源就是电源内阻理想电流源就是电源内阻Ro时的电流源，如图时的电流源，如图1-28（a
17、）所示。所示。理想电流源的伏安特性，如图理想电流源的伏安特性，如图1-28（b）所示。所示。2.受控源受控源受控源可以分为以下四类。受控源可以分为以下四类。电压控制电压源电压控制电压源（VCVS）：如如图图1-39（a）所示。）所示。电压控制电流源电压控制电流源（VCCS）：如如图图1-39（b）所示。）所示。电流控制电压源电流控制电压源（CCVS）：如如图图1-39（c）所示。）所示。电流控制电流源电流控制电流源（CCCS）：如如图图1-39（d）所示）所示。1.3 基尔霍夫定基尔霍夫定律律一、一、电路中的常用术语电路中的常用术语（1）支路支路（2）节点节点（3）回路回路（4）网孔网孔二、二
18、、基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律又称为节点电流定律，简记为基尔霍夫第一定律又称为节点电流定律，简记为KCL。形式。形式1为为KCL的形式的形式2为为使用时应注意：使用时应注意：列节点电流方程之前，必须先标明各支路的电流参考方向。列节点电流方程之前，必须先标明各支路的电流参考方向。对含有对含有n个节点的电路，只可以列出个节点的电路，只可以列出n1个独立的电流方程。个独立的电流方程。基尔霍夫节点电流定律不仅适用于节点，也可以将其推广应用于包基尔霍夫节点电流定律不仅适用于节点，也可以将其推广应用于包围部分电路的任一假设的封闭面，即广义节点。如图围部分电路的任一假设的封闭面，即广义节
19、点。如图1-32所示，封闭面所示，封闭面（虚线表示虚线表示）将三个节点包围后可以看成一个节点，则将三个节点包围后可以看成一个节点，则I1I2I3。三、三、基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律基尔霍夫第二定律又称为回路电压定律，简称基尔霍夫第二定律又称为回路电压定律，简称KVL。它用来确定回路中各段电压间的关系。它用来确定回路中各段电压间的关系。KVL形式形式1为为第二种形式为第二种形式为利用利用（RI）E列回路电压方程时，对列回路电压方程时，对（RI）来说，当通过电阻来说，当通过电阻的电流方向与回路的绕行方向一致时，该电阻电压取的电流方向与回路的绕行方向一致时，该电阻电压取“”，相反时取，相反时取
20、“”。对对E来说，若电源电动势的方向与回路绕行方向一致时，该电动来说，若电源电动势的方向与回路绕行方向一致时，该电动势符号前取势符号前取“”，否则，电动势符号前取，否则，电动势符号前取“”。1.4 电电路的三种状态及电气设备的额定值路的三种状态及电气设备的额定值一、一、电路电路的三种状态的三种状态1.通路工作状态通路工作状态在图在图1-36所示电路中，开关所示电路中，开关S合上后，为通路状态。短距离输电导线合上后，为通路状态。短距离输电导线的电阻很小，通常忽略不计。的电阻很小，通常忽略不计。2.开路状态开路状态开路是电源与负载未接通的状态。如图开路是电源与负载未接通的状态。如图1-36所示电路
21、中，当开关所示电路中，当开关S断断开时，开时，就成为开路状态。就成为开路状态。3.短路状态短路状态如图如图1-37所示电路是电源被短接的情况。所示电路是电源被短接的情况。电源短路是一种严重的事故，应严加防范。电源短路是一种严重的事故，应严加防范。电源短路的保护措施是：在电源侧接入电源短路的保护措施是：在电源侧接入熔断器熔断器和和自动断路器自动断路器，当发生，当发生短路时，能迅速切断故障电路，防止电气设备进一步损坏。短路时，能迅速切断故障电路，防止电气设备进一步损坏。二、二、电气设备的额定值电气设备的额定值1.额定值额定值额定电流。额定电流。额定电压。额定电压。额定功率。额定功率。2.额定工作状态额定工作状态若电气设备正好在额定值下运行，这种在额定情况下的有载工作状态若电气设备正好在额定值下运行，这种在额定情况下的有载工作状态称为额定状态。称为额定状态。电气设备工作在非额定状态时有以下两种情况。电气设备工作在非额定状态时有以下两种情况。欠载。欠载。过载。过载。