第1章電路的基本概念和基本定律1-1電路及其模型1-2電路的物理量及參考方向1-5獨立電源1-6克希荷夫定律1-3電路的基本元件1-7電路中電位的計算第1章電路的基本概念和基本定律1-1電路及其模型一、電路電流通過的路徑稱為電路，它主要由電源、負載和中間環節組成。如圖1-1所示1.電源將其他形式的能量轉換成電能的裝置稱為電源。用電動勢E表示2.負載把電源轉換成其他能量的裝置稱為負載。圖1-1中R表示負載。3.中間環節中間環節包括連接電路的導線、控制電路的開關設備以及保護電路的熔斷器等。如圖1-1中的S表示開關，FU表示熔斷器。二、電路模型電池燈泡EIRU+_電源負載1-1電路及其模型圖1-1電路的組成SsFU1-2電路的物理量及參考方向一、電路的物理量1.電流導體中的自由電子在電場力作用下定向移動就形成了電流。

設在極短的時間dt內,通過導體某橫截面積的電量dq,則電流為

第1章電路的基本概念和基本定律如果電流不隨時間變化，dq/dt為常數，稱為直流電流，用I

表示，即

1-2電路的物理量及參考方向

電流的單位為A（安培），更小的單位為mA（毫安）及μA

（微安）。

2.電壓電場力將單位正電荷從電場中的一點移至另一點所做的功稱為這兩點間的電壓。電壓的單位V(伏特)。作為輔助單位有kV（千伏）及mV（毫伏）1-2電路的物理量及參考方向

3.電位電路中某一點的電位就是該點到參考點之間的電壓。電位值的大小與參考點的選取有關。電路中兩點之間的電壓就是這兩點的電位之差。因此，電壓又叫做電位差。電壓（電位差）與參考點的選取是無關的。電位的單位也是伏特。

4.電動勢電源把正電荷由負極經電源內部運動到正極時，非電場力所做的功W與所移動的電荷量q之比叫做電源的電動勢。電動勢在數值上等于非電場力把單位正電荷從負極經電源內部運動到正極時所做的功。電動勢的單位為V（伏特）。物理量的正方向：實際正方向假設正方向實際正方向：物理中對電量規定的方向。假設正方向（參考正方向）：在分析計算時，對電量人為規定的方向。1-2電路的物理量及參考方向二、參考方向物理量的實際正方向1-2電路的物理量及參考方向物理量正方向的表示方法電池燈泡Uab_+正負號abUab（高電位在前，低電位在后）

雙下標箭頭Uabab電壓+-IR電流：從高電位指向低電位。IRUabE+_abU+_1-2電路的物理量及參考方向物理量正方向的表示方法IRUab+_abU+_電壓的正方向箭頭和正負號是等價的,只用其中之一.IRUababU1-2電路的物理量及參考方向電路分析中的假設正方向（參考方向）問題的提出：在復雜電路中難于判斷元件中物理量的實際方向，電路如何求解？電流方向AB？電流方向BA？U1ABRU2IR物理量正方向的表示方法1-2電路的物理量及參考方向(1)在解題前先設定一個正方向，作為參考方向；解決方法(3)根據計算結果確定實際方向：若計算結果為正，則實際方向與假設方向一致；若計算結果為負，則實際方向與假設方向相反。(2)根據電路的定律、定理，列出物理量間相互關系的代數表達式；1-2電路的物理量及參考方向規定正方向的情況下歐姆定律的寫法I與U的方向一致U=IRaIRUbI與U的方向相反U=–IRaIRUb1-2電路的物理量及參考方向規定正方向的情況下電功率的寫法功率的概念：設電路任意兩點間的電壓為U,流入此部分電路的電流為I，則這部分電路消耗的功率為:IUP=如果UI方向不一致寫法如何？電壓電流正方向一致aIRUb1-2電路的物理量及參考方向規定正方向的情況下電功率的寫法aIRUb電壓電流正方向相反P=–UI功率有正負？1-2電路的物理量及參考方向吸收功率或消耗功率（起負載作用）若P0輸出功率（起電源作用）若P0電阻消耗功率肯定為正電源的功率可能為正（吸收功率），也可能為負（輸出功率）功率有正負1-2電路的物理量及參考方向電源的功率IUab+-P=UIP=–UIIUab+-電壓電流正方向不一致電壓電流正方向一致1-2電路的物理量及參考方向含源網絡的功率IU+-含源網絡P=UI電壓電流正方向一致P=–UI電壓電流正方向不一致IU+-含源網絡1-2電路的物理量及參考方向

當計算的P>0

時,則說明U、I

的實際方向一致，此部分電路消耗電功率，為負載。所以，從P的+或-可以區分器件的性質，或是電源，或是負載。結論在進行功率計算時，如果假設U、I

正方向一致。

當計算的P<0

時,則說明U、I

的實際方向相反，此部分電路發出電功率，為電源。1-2電路的物理量及參考方向第1章電路的基本概念和基本定律1-3電路的基本元件伏-安特性iuRiuui線性電阻非線性電阻1.電阻R（常用單位：、k、M）1-3電路的基本元件1-3電路的基本元件

實際的電阻電阻的主要指標1.標稱值2.額定功率3.允許誤差種類:碳膜、金屬膜、線繞、可變電阻電阻的標稱值1-3電路的基本元件誤差10%（E12）5%（E24）1.0、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2標稱值1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1等電阻的標稱值=標稱值10n電阻器的色環表示法四環五環倍率10n誤差有效數字誤差

黑、棕、紅、橙、黃、綠、藍、紫、灰、白、金、銀

01234567890.10.01誤差:1%20.50.20.1510有效數字倍率10n1-3電路的基本元件如電阻的4個色環顏色依次為：綠、棕、金、金——如電阻的5個色環顏色依次為：棕、綠、黑、金、紅——四環倍率10n誤差有效數字五環有效數字誤差倍率10n1-3電路的基本元件2.電感L：ui（單位：H,mH,H）單位電流產生的磁鏈線圈匝數磁通1-3電路的基本元件電感中電流、電壓的關系當(直流)時,所以,在直流電路中電感相當于短路。uei++––1-3電路的基本元件3.電容C單位電壓下存儲的電荷（單位：F,F,pF）++++----+q-qui電容符號有極性無極性+_1-3電路的基本元件電容上電流、電壓的關系當(直流)時,所以,在直流電路中電容相當于斷路（開路）uiC1-3電路的基本元件靜電屏蔽1.靜電感應靜電在生產實際中的應用都離不開導體。金屬是常見的導體，內部含有大量的自由電子。無外電場的作用時，自由電子在金屬內部作無規則熱運動，導體各部分均處于電中和狀態，導體呈電中性。有外電場作用時導體中的電荷進行重新分布，這種現象叫靜電感應。如圖所示（教材10頁圖1-22）1-3電路的基本元件2.靜電平衡導體在電場中有靜電感應現象，自由電子會定向移動。直到導體內部各點電場強為零為止（E/與E0完全抵消），這時自由電子的定向移動停止。如圖所示（教材10頁1-23）。導體中（包括表面）沒有電荷定向移動的狀態叫做靜電平衡狀態。1-3電路的基本元件3.靜電屏蔽靜電平衡時導體內部的場強為零，這一現象在技術上可用來實現靜電屏蔽。如圖所示（教材10頁1-24）。1-3電路的基本元件靜電的危害及消除1.靜電的危害主要有以下幾種危害（1）爆炸及火災，（2）人體傷害，（3）妨礙生產。

2.靜電危害的消除主要有以下幾種方法（1）采用工藝法控制靜電產生，（2）泄露導走法，（3）中和電荷法，（4）封閉消尖法，（5）人體防靜電。1-3電路的基本元件無源元件小結理想元件的特性（u與i

的關系）LCR1-3電路的基本元件UR1R2LCR1UR2U為直流電壓時,以上電路等效為注意L、C

在不同電路中的作用1-3電路的基本元件1-5獨立電源第1章電路的基本概念和基本定律1.理想電壓源

在電路中，能夠提供一個定值電壓的電源稱為理想電壓源或恒壓源。uS+_電路符號特點：兩端電壓為一定值uS電流由外電路決定直流理想電壓源及伏安特性曲線USRLIbU+_+_aU=USI=US/RLU=USOI/AU/V1-5獨立電源2.實際電壓源特點：當R0一定時，電壓U隨電流增加而降低。直流電源的電壓源模型及伏安特性曲線U=USOI/AU/VIbUR0RL+_+_aUSU=US–R0IIS=R0US

1-5獨立電源v3.理想電流源

在電路中，能夠提供一個定值電流的電源稱為理想電流源或恒流源。電路符號特點：電流為一定值iS兩端電壓由外電路決定直流理想電流源及伏安特性曲線I=ISU=ISRLI=ISOI/AU/ViSRLIbU+_aIS1-5獨立電源4.實際電流源直流電源的電流源模型及伏安特性曲線

ISOI/AU/VI=IS–U/R0RLIbU+_aISR0U0

=ISR01-5獨立電源恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒流源不變量變化量U+_abIUabUab=U（常數）Uab的大小、方向均為恒定，外電路負載對Uab

無影響。IabUabIsI=Is

（常數）I

的大小、方向均為恒定，外電路負載對I

無影響。輸出電流I

可變-----

I

的大小、方向均由外電路決定端電壓Uab

可變-----Uab

的大小、方向均由外電路決定電路如圖所示，計算電壓U=?當電阻R的阻值變化時，電壓U變不變？電壓U=10伏。當電阻R的阻值變化時，電壓U

不變。電壓U=10伏。當電阻R的阻值變化時，電壓U

不變

1-4電壓源和電流源第1章電路的基本概念和基本定律1-6克希荷夫定律

用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關系,其中包括克氏電流定律和克氏電壓定律兩個定律。名詞注釋：節點：三個或三個以上支路的聯結點支路：電路中每一個分支回路：電路中任一閉合路徑1-6克希荷夫定律第1章電路的基本概念和基本定律支路：共3條回路：共3個節點：a、b(共2個）例#1#2#3aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU11-6克希荷夫定律I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-例支路：共？條回路：共？個節點：共？個6條4個獨立回路：？個3個有幾個網眼就有幾個獨立回路1-6克希荷夫定律(一)KCL電流定律

對任何節點，在任一瞬間，流入節點的電流之和等于由節點流出的電流之和。或者說，在任一瞬間，一個節點上電流的代數和為0。I1I2I3I4克氏電流定律的依據：電流的連續性I=0即：例或：流入為正流出為負1-6克希荷夫定律電流定律還可以擴展到電路的任意封閉面。I1+I2=I3I=0克氏電流定律的擴展I=?I1I2I3U2U3U1+_RR1R+_+_R廣義節點1-6克希荷夫定律(二)克氏電壓定律

對電路中的任一回路，沿任意循行方向轉一周，其電位降等于電位升或電壓降的代數和為零。aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU11-6克希荷夫定律例如：回路#1

13311URIRI=+電位降電位升即：#1aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1對回路#2：

#223322URIRI=+電位升電位降對回路#3：

12211URIRI=++U2電位降電位升#3第3個方程不獨立電位降為正電位升為負1-6克希荷夫定律關于獨立方程式的討論

問題的提出：在用克氏電流定律或電壓定律列方程時，究竟可以列出多少個獨立的方程？aI1I2U2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bU1分析以下電路中應列幾個電流方程？幾個電壓方程？1-6克希荷夫定律克氏電流方程：節點a：節點b：獨立方程只有1個克氏電壓方程：#1#2#32211213322233111RIRIUURIRIURIRIU-=-+=+=獨立方程只有2個aI1I2U2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bU11-6克希荷夫定律設：電路中有N個節點，B個支路N=2、B=3bR1R2U2U1+-R3+_a小結獨立的節點電流方程有(N-1)個獨立的回路電壓方程有(B-N+1)個則：（一般為網孔個數）獨立電流方程：１個獨立電壓方程：２個1-6克希荷夫定律1-7電路中電位的計算第1章電路的基本概念和基本定律電位：電路中某點至參考點的電壓，記為“UX”。通常設參考點的電位為零。1.電位的概念

電位的計算步驟:

(1)任選電路中某一點為參考點，設其電位為零；

(2)標出各電流參考方向并計算；

(3)計算各點至參考點間的電壓即為各點的電位。某點電位為正，說明該點電位比參考點高；某點電位為負，說明該點電位比參考點低。1-7電路中電位的計算2.舉例

求圖示電路中各點的電位:Ua、Ub、Uc、Ud

。解：設a為參考點，即Ua=0VUb=Uba=–10×6=60VUc=Uca

=4×20=80VUd

=Uda=6×5=30V

設b為參考點，即Ub=0VUa

=Uab=10×6=60VUc

=Ucb=E1=140VUd

=Udb=E2=90V

bac204A610AE290VE1140V56AdUab

=10×6=60VUcb

=E1=140VUdb

=E2=90V

Uab

=10×6=60VUcb

=E1=140VUdb

=E2=90V

1-7電路中電位的計算

結論：(1)電位值是相對的，參考點選取的不同，電路中

各點的電位也將隨之改變；(2)電路中兩點間的電壓是固定的，不會因參考點的選取不同而改變，即與零電位參考點的選取無關。借助電位的概念可以簡化電路作圖bca204A610AE290VE1140V56Ad+90V205+140V6cd1-