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1、第一章 电路的 基本概念和基本定律 电路的基本概念和基本定律 第一章 电路的基本概念 1.1.1 电路中的物理量 1.1.2 电路元件 电路的基本定律 1.2.1 欧姆定律 1.2.2 克希荷夫定律 1.1 1.2 1.1 电路的基本概念 1.1.1 电路的物理量 1.1.2 电路元件 (一) 无源元件 (二) 有源元件 煤矿机电论文 1.1.1 电路的物理量 电池 灯泡 电流 电压 电动势 E I RU + _ 负载 电源 电路中物理量的正方向 物理量的正方向： 实际正方向 假设正方向 实际正方向： 物理中对电量规定的方向。 假设正方向（参考正方向）： 在分析计算时，对电量人为规定的方向。
2、物理量的实际正方向 物理量正方向的表示方法 电池 灯泡 I RUab E + _ a b u _ + 正负号 a b Uab（高电位在前， 低电位在后） 双下标 箭 头 u ab 电压 + - I R 电流：从高电位 指向低电位。 电路分析中的假设正方向（参考方向） 问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量 的实际方向，电路如何求解？ 电流方向 AB？ 电流方向 BA？ E1 AB R E2 IR (1) 在解题前先设定一个正方向，作为参考方向； 解决方法 (3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。 (2) 根
3、据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式； 例 已知：E=2V, R=1 问： 当U分别为 3V 和 1V 时，IR=? E IRR UR a b U 解：(1) 假定电路中物理量的正方向如图所示； (2) 列电路方程： (3) 数值计算 （实际方向与假设方向一致） （实际方向与假设方向相反） E IRR UR a b U (4) 为了避免列方程时出错，习惯上把 I 与 U 的方向 按相同方向假设。 (1) 方程式U/I=R 仅适用于假设正方向一致的情况。 (2) “实际方向”是物理中规定的，而“假设 正方向”则 是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。 (3) 在以后的解题过程
4、中，注意一定要先假定“正方向” (即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程 计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的. 提示 IR UR a b 假设: 与 的方向一致 例 假设: 与 的方向相反 IR UR a b 电 功 率 a I R U b 功率的概念：设电路任意两点间的电压为 U ,流入此 部分电路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为: 功率有无正负？ 如果U I方向不一 致结果如何？ 在 U、 I 正方向选择一致的前提下， I RU a b 或 I RU a b “吸收功率” （负载） “发出功率” （电源） 若 P = UI 0 若 P = UI 0 I U a b +
5、- 根据能量守衡关系P（吸收）= P（发出） 当 计算的 P 0 时, 则说明 U、I 的实际 方向一致，此部分电路消耗电功率，为负载。 所以，从 P 的 + 或 - 可以区分器件的性质， 或是电源，或是负载。 结 论 在进行功率计算时，如果假设 U、I 正方向一致。 当计算的 P E 时， I 0 表明方向与图中假设方向一致 当 UabE 时， I 0 表明方向与图中假设方向相反 E + _ b a I Uab R 1.2.2 克希荷夫氏定律（克氏定律） 用来描述电路中各部分电压或各部分电流 间的关系,其中包括克氏电流和克氏电压两个 定律。 名词注释： 节点：三个或三个以上支路的联结点 支路
6、：电路中每一个分支 回路：电路中任一闭合路径 支路：ab、ad、 . （共6条） 回路：abda、 bcdb、 . （共7 个） 节点：a、 b、 . (共4个） 例 I3 E4 E3_ + R3 R6 + R4 R5 R1 R2 a b c d I1 I2 I5 I6 I4 - (一) 克氏电流定律 对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于 由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节 点上电流的代数和为 0。 I1 I2 I3 I4 克氏电流定律的依据：电流的连续性 I =0即： 例 或： 电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。 例 I1+I2=I3 例 I=0 克氏电流定律的扩展 I=
7、? I1 I2 I3 E2E3E1 + _ R R1 R + _ + _ R (二) 克氏电压定律 对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其 电位升等于电位降。或，电压的代数和为 0。 例如： 回路 a-d-c-a 电位升电位降 即： 或： I3 E4 E3_ + R3 R6 + R4 R5 R1 R2 a b c d I1 I2 I5 I6 I4 - 电位升电位降 E + _ R a b Uab I 克氏电压定律也适合开口电路。 例 关于独立方程式的讨论 问题的提出：在用克氏电流定律或电压定律列 方程时，究竟可以列出多少个独立的方程？ 例 a I1 I2 E2 + - R1 R3 R2 + _ I3 #1 #2 #3 b E1 分析以下电路中应列几个电流方程？几个 电压方程？ 克氏电流方程： 节点a： 节点b： 独立方程只有 1 个 克氏电压方程： #1 #2 #3 独立方程只有 2 个 a I1 I2 E2 + - R1 R3 R2 + _ I3 #1 #2 #3 b E1 设：电路中有N个节点，B个支路 N=2、B=3 b R1R2 E2E1 + - R3 + _ a 小 结 独立的节点电流方程有 (N -1) 个 独立的回路电压方程有 (B -N+1)个 则： （一般为网孔个数） 独立电流方程：个 独立电压方程：个 第一章 结 束
