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1、1-1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分1-2 电路的模型电路的模型1-3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1-4 欧姆定律欧姆定律1-5 电源的有载工作、开路与短路电源的有载工作、开路与短路1-7 电路中电位的计算电路中电位的计算1-6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1/22/20231/22/202311-1 1-1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分一、电路的组成一、电路的组成1电路：电路：电电池池负负载载开关开关电流流通的路径称为电路。电流流通的路径称为电路。电流流通的路径称为电路。电流流通的路径称为电路。2组成：组成：（1 1）电源：提供能量。）电源：提供能量。）电源
2、：提供能量。）电源：提供能量。（2 2）负载：消耗能量。）负载：消耗能量。）负载：消耗能量。）负载：消耗能量。（3 3）中间环节：连接电源和负载）中间环节：连接电源和负载）中间环节：连接电源和负载）中间环节：连接电源和负载的导线及控制元件。的导线及控制元件。的导线及控制元件。的导线及控制元件。1/22/20231/22/20232（1）电能的传输与转换。）电能的传输与转换。3作用作用发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器用户用户负载负载如：输配电电路（电力系统）。如：输配电电路（电力系统）。1/22/20231/22/20233（2）信息的传递与处理。）信息的传递与处理。放放大大
3、器器话筒话筒扬声器扬声器如：各种信息处理电路等。如：各种信息处理电路等。（扩音机电路示意图）（扩音机电路示意图）激励：电源或信号源的电流和电压激励：电源或信号源的电流和电压响应：由于激励在电路各部分产生的电流和电压响应：由于激励在电路各部分产生的电流和电压1/22/20231/22/202341-2 1-2 电路的模型电路的模型 所谓所谓电路模型电路模型就是指一个就是指一个实际元件实际元件在在特定的特定的条件下条件下，所表现的，所表现的主要的主要的电磁特性电磁特性，而忽略其次，而忽略其次要因素，如要因素，如R、L、C等。这种表示的参数，我们等。这种表示的参数，我们称为称为集总参数集总参数（解释
4、集总参数元件与电路）（解释集总参数元件与电路）。电电池池负负载载开关开关开关开关+-ER0UR 实际电路都是由一些实际电路都是由一些实际的元器件实际的元器件所组成。所组成。在分析电路时，我们要对实际电路建立在分析电路时，我们要对实际电路建立数学模型数学模型电路模型电路模型。1/22/20231/22/202351-3 1-3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向+-ER0UR+-E1R1R-+E2R2I II I电流的实际方向为正电荷的运动方向。电流的实际方向为正电荷的运动方向。（1）为什么要引入参考方向？）为什么要引入参考方向？a）复杂电路很难确定电流的实际方向。复杂电路很难确定电流的实
5、际方向。b）交流电路中，电流本身就是交变的。交流电路中，电流本身就是交变的。（2）参考方向的选择：）参考方向的选择：原则上是任意的，实际和原则上是任意的，实际和 电压的参考方向一起选。电压的参考方向一起选。（3）参考方向的表示方法：）参考方向的表示方法：a）箭头；箭头；b）双下标。双下标。（4）电流正负的意义：）电流正负的意义：负负表示参考方向和实际方向相反。表示参考方向和实际方向相反。正正表示参考方向和实际方向一致。表示参考方向和实际方向一致。1/22/20231/22/20236-4Vc)正负号。正负号。电压和电动势的参考方向电压和电动势的参考方向5V4IL+-Uab11A4V-1Aa)箭
6、头；箭头；b)双下标；双下标；问题：在一个电路中，电流和电压的参考方向应问题：在一个电路中，电流和电压的参考方向应该怎样选择呢？该怎样选择呢？原则：电压和电流方向相关联原则：电压和电流方向相关联1/22/20231/22/202373 3）伏安特性曲线。）伏安特性曲线。）伏安特性曲线。）伏安特性曲线。线性电阻为一直线。线性电阻为一直线。线性电阻为一直线。线性电阻为一直线。1-4 1-4 欧姆定律欧姆定律 U=RIU=RI，它是电阻元件的约束方程，也是它是电阻元件的约束方程，也是它是电阻元件的约束方程，也是它是电阻元件的约束方程，也是我们分析电路的主要的理论依据。我们分析电路的主要的理论依据。我
7、们分析电路的主要的理论依据。我们分析电路的主要的理论依据。I（A）U（V）0 流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，这流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，这流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，这流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，这就是就是就是就是欧姆定律欧姆定律欧姆定律欧姆定律。U U-+I IU U+-I I使用时应注意：使用时应注意：使用时应注意：使用时应注意：1 1）U=RIU=RI为关联方向得出的；为关联方向得出的；为关联方向得出的；为关联方向得出的；2 2）U=U=-RIRI为非关联方向；为非关联方向；为非关联方向；为非关联方向；欧姆定律是德国物理学家欧姆定律是德国物理学家乔
8、治乔治欧姆欧姆在在1826年发现的年发现的（1787年年1854年）年）E112EE112E1/22/20231/22/202381-5 1-5 电源的有载工作、开路与短路电源的有载工作、开路与短路本节主要讨论电路中本节主要讨论电路中电流、电压和功率电流、电压和功率方面的内容。方面的内容。1.5.1 电源有载工作电源有载工作R0EURabcd+-IR0EURabcd+-I 所谓有载工作状态，是指电源与负载相所谓有载工作状态，是指电源与负载相连通，构成一个电流的回路。连通，构成一个电流的回路。E电动势电动势U端电压端电压R0电源内阻电源内阻R负载负载1/22/20231/22/202391、电压
9、与电流、电压与电流 电源的伏安特性电源的伏安特性是指电源对外是指电源对外供电时，其端电压供电时，其端电压U和流过其中和流过其中电流电流I的关系。此种关系也称电的关系。此种关系也称电源的外特性。源的外特性。U=E-R0IUI0E电源的外特性曲线电源的外特性曲线理想电源的理想电源的外特性曲线外特性曲线U=ER0EURabcd+-I1/22/20231/22/2023102功率及功率平衡功率及功率平衡因为：因为：U=E-R0I所以各项同乘电流后可得功率平衡式：所以各项同乘电流后可得功率平衡式：可以看出电源产生的功率和电路中所有消耗可以看出电源产生的功率和电路中所有消耗的功率是平衡的。的功率是平衡的。
10、R0EURabcd+-I式中：式中：P为电源输出功率；为电源输出功率；PE为电源产生功率；为电源产生功率；P为内阻损耗的功率。为内阻损耗的功率。PE=P+P功率的单位是瓦特（功率的单位是瓦特（W W）或千瓦（或千瓦（KWKW）。）。U U =E=E -R-R0 0I I P=PP=PE E-P P I I I I I I1/22/20231/22/2023113、电源与负载的判别方法、电源与负载的判别方法元件元件I+-UP=UI关联方向关联方向0电源电源0负载负载元件元件I-+U非关联方向非关联方向0电源电源0负载负载P=-UI1/22/20231/22/202312例题例题5V4I+-Uab
11、11A4VE ER R0 0R RU U0 0试求电路中各元件的功率，并验证功率平衡。试求电路中各元件的功率，并验证功率平衡。解：解：1/22/20231/22/202313 （5）当）当R=RO时，电源输出功率为最大（最时，电源输出功率为最大（最大功率传输）。大功率传输）。几点注意事项：几点注意事项：（1）功率与电压的平方成正比，即电压增大）功率与电压的平方成正比，即电压增大1倍，倍，P增大增大4倍。倍。（2）P=UI为关联方向的关系式。为关联方向的关系式。（3）在关联方向下功率大于）在关联方向下功率大于0为耗能，小为耗能，小于于0为放能（为放能（电源与负载的判别电源与负载的判别）。）。（4
12、）对于独立电路来说）对于独立电路来说P0。1/22/20231/22/2023144额定值与实际值额定值与实际值 通常负载都是并联运行的。当负载增加时，电源通常负载都是并联运行的。当负载增加时，电源通常负载都是并联运行的。当负载增加时，电源通常负载都是并联运行的。当负载增加时，电源输出的功率也相应增加。即电源输出的功率和电流决输出的功率也相应增加。即电源输出的功率和电流决输出的功率也相应增加。即电源输出的功率和电流决输出的功率也相应增加。即电源输出的功率和电流决定于负载的大小。定于负载的大小。定于负载的大小。定于负载的大小。既然电源输出的功率和电流决定于负载的大小，既然电源输出的功率和电流决定
13、于负载的大小，既然电源输出的功率和电流决定于负载的大小，既然电源输出的功率和电流决定于负载的大小，是可大可小的，那么，有没有一个最合适的数值呢是可大可小的，那么，有没有一个最合适的数值呢是可大可小的，那么，有没有一个最合适的数值呢是可大可小的，那么，有没有一个最合适的数值呢？回答是肯定的，这个合适的值就是？回答是肯定的，这个合适的值就是？回答是肯定的，这个合适的值就是？回答是肯定的，这个合适的值就是额定值额定值额定值额定值。各种电气设备的各种电气设备的电压、电流及功率电压、电流及功率都有一个额定都有一个额定值，值，额定值额定值是是标明设备在给定条件下能正常工作而规标明设备在给定条件下能正常工作
14、而规定的正常允许值。定的正常允许值。UN额定电压额定电压IN额定电流额定电流PN额定功率额定功率 电气设备（元件）使用时，其实际值不一定等于电气设备（元件）使用时，其实际值不一定等于额定值。额定值。1/22/20231/22/202315特征特征1.5.2电源开路（引伸为支路电流为零）电源开路（引伸为支路电流为零）R0EURabcd+-II=0P=0U=E=U0（开路电压）开路电压）1/22/20231/22/202316 特征特征1.5.3 电源短路电源短路R0EURabcd+-IU=0I=IS=E/R0PE=P=R0I2，P=0短路通常是一种短路通常是一种严重事故，应该严重事故，应该尽力预
15、防。尽力预防。原因：绝缘损坏、接线不慎。原因：绝缘损坏、接线不慎。保护：熔断器、自动断路器保护：熔断器、自动断路器1/22/20231/22/2023171-61-6基尔霍夫定律基尔霍夫定律（德国物理学家）（德国物理学家）除了欧姆定律外，分析与计算电路的基本定律，除了欧姆定律外，分析与计算电路的基本定律，还有基尔霍夫还有基尔霍夫电流定律电流定律(KCL)和和电压定律电压定律(KVL)。基尔霍夫电流定律应用于基尔霍夫电流定律应用于结点结点，基尔霍夫电压定，基尔霍夫电压定律应用于律应用于回路回路。+-E1E2R2R1R3I1I2I3cabd1/22/20231/22/2023185网络：指较多元件
16、组成的电路。网络：指较多元件组成的电路。1.6.1 名词解释名词解释+-E1E2R2R1R3I1I2I3cabd 1支路：电路中的每一分支称为支路（流过同支路：电路中的每一分支称为支路（流过同 一电流）。流过支路的电流称为支路电流。一电流）。流过支路的电流称为支路电流。2结点：支路的交叉称为结点。结点：支路的交叉称为结点。3回路：一条或多条支路所组成的闭合电路。回路：一条或多条支路所组成的闭合电路。4网孔：不含支路的回路（判别方法）。网孔：不含支路的回路（判别方法）。E115AE115A1/22/20231/22/2023191定义：在任一时刻，任一结点上的所有支定义：在任一时刻，任一结点上的
17、所有支 路电流的代数和恒为零。路电流的代数和恒为零。即即I=0；或或 I入入=I出出 1.6.2 KCL（电流定律）电流定律）I1+I2-I3=0或或-I1-I2+I3=0也可写成：也可写成：I1+I2 =I3 （入）入）（出）（出）2 2注意正负号的取法（两套符号）注意正负号的取法（两套符号）注意正负号的取法（两套符号）注意正负号的取法（两套符号）+-E1E2R2R1R3I1I2I3cabd1/22/20231/22/2023203推广到广义结点（任一闭合面）上使用。推广到广义结点（任一闭合面）上使用。IAIBICIABIBCICAABCIC=ICA-IBC将三式相加得：将三式相加得：IA+
18、IB+IC=0或或 I=0IA=IAB-ICAIB=IBC-IABIA+IB+IC=0【证明】【证明】1/22/20231/22/202321图图示示电电路路中中，已已知知I1=11mA，I4=12mA，I5=6mA。求求I2，I3和和I6。I1R1R2R3I2I3I4I5I6例题例题解：解：I3=I1I5=116=5（mA)I2=I3I4=512=7（mA)I6=I1I2=11(7)=18（mA)I6=I4+I5=12+6=18（mA)1/22/20231/22/2023221定定义义：在在任任一一时时刻刻，沿沿任任一一回回路路循循行行方方向向（顺顺时时针针或或逆时针方向），回路中各段电压的
19、代数和恒等于零。逆时针方向），回路中各段电压的代数和恒等于零。1.6.3 KVL（电压定律）电压定律）E=U 2表达式表达式 U=0 +-E1E2R2R1R3I1I2I3cabdE1=I1R1+I3R3E2=I2R2+I3R3E1=I1R1I2R2+E21/22/20231/22/202323例题例题1.6.2 电路如图所示，已知电路如图所示，已知UAB=5V，UBC=4V，UDA=3V。试求：（试求：（1）UCD；（；（2）UCA+-UABUDAUCDUBCABCD+-UCA解：解：（2）ABCA不是不是闭合回路，闭合回路，也可应用也可应用KVL求解。求解。（1）UAB+UBC+UCD+UD
20、A=0 5+（4）+UCD+（3）=0UCD=2VUAB+UBC+UCA=0UCA=1V1/22/20231/22/202324（3）KVL对闭合回路中各支路电压施加了约束，对闭合回路中各支路电压施加了约束，它与元件性质无关。它与元件性质无关。3讨论讨论U=E（2）KVL的另一种表达式。的另一种表达式。此时注意正负号的取法。此时注意正负号的取法。（4）绕行方向的选择：原则上是任意的。）绕行方向的选择：原则上是任意的。（1）列）列KVL（U=0）前，要首先选定回路绕行前，要首先选定回路绕行方向，然后方向，然后 再列方程，电压降和回路绕行方向一致再列方程，电压降和回路绕行方向一致取正，否则取负。取
21、正，否则取负。（5 5）KVLKVL可推广到任一假想的闭合回路可推广到任一假想的闭合回路1/22/20231/22/202325KCL和和KVL是在实验的基础上是在实验的基础上得出的，是分析电路的理论基础，得出的，是分析电路的理论基础，它和欧姆定律一起构成了电路分它和欧姆定律一起构成了电路分析的析的两个基本依据。两个基本依据。局部约束方程：局部约束方程：U=RI整体约束方程：整体约束方程：KCL和和KVL1/22/20231/22/202326 提到电位必须有参考点，在电路中，参考点选提到电位必须有参考点，在电路中，参考点选的不同时，电路中各点电位不同，但任意两点的不同时，电路中各点电位不同，
22、但任意两点间的电位差不变。间的电位差不变。+-E1E2204A6A10AABDC56140V90V例如：例如：电路如图所示，如选电路如图所示，如选D或或B为参考点，为参考点，求各个电位及电位差。求各个电位及电位差。1-7 电路中电位的计算电路中电位的计算1/22/20231/22/202327+-E1E2204A6A10AABDC56140V90V解：（解：（1）选选D为参考点则：为参考点则：UAC=VA-VC=50V（2）选）选B为参考点则：为参考点则：UAB=VA-VB=80V结论：选结论：选D或或B时，各点电位变了，时，各点电位变了，但任意两点之间电位差不变。但任意两点之间电位差不变。V
23、D=0VVA=140VVB=106=60VVC=90VUAB=VA-VB=80VVB=0V；VA=80V；VC=30V；VD=-106=-60V；UAC=VA-VC=50V1/22/20231/22/202328204A6A10AABDC56+140V+90V电电路路化化简简电路化简电路化简+-E1E2204A6A10AABDC56140V90V 实际中也可用实际中也可用“电位简电位简略图略图”表示电路原理图。表示电路原理图。例如：例如：A A点接点接140140V V理想理想电压源的正极，它的负极电压源的正极，它的负极意味着接意味着接“地地”。1/22/20231/22/202329例例：电电路路如如图图所所示示，求求开开关关S闭闭合合和和断断开开两两种种情况下的情况下的VA的电位。的电位。AS+12V10K10K（2）当）当S闭合时闭合时 （1）当）当S断开时断开时VA=12V VA=0V 解：解：结论：电位是某点相对参考点的电压；结论：电位是某点相对参考点的电压；电压是两点电位之差。电压是两点电位之差。1/22/20231/22/202330