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1、电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社电工基础知识电工基础知识第一部分第一部分电工电子技术电工电子技术电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社 电电路路是是电电工工技技术术和和电电子子技技术术的的基基础础，学学好好电电路路，特特别别是是掌掌握握电电路路的的分分析析方方法法，对对后后面面所所要要学学习习的的电电子子电电路路、电电机机电电路路、电电气气控控制制、电电气气测测量量打打下下坚坚实的基础。实的基础。电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律第第 1 1 章章第一部分第一
2、部分 电工基础知识电工基础知识电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社第一部分第一部分第一部分第一部分 电工基础知识电工基础知识电工基础知识电工基础知识 第第1 1章章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律1.1 电路与电路模型电路与电路模型1.2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向1.3 欧姆定律欧姆定律1.4 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.6 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社主要内容：主要内容：重点内容：
3、重点内容：难点内容：难点内容： 理想电路元件的伏安关系、理想电路元件的伏安关系、理想电路元件的伏安关系、理想电路元件的伏安关系、参考方向参考方向参考方向参考方向 、欧、欧、欧、欧姆定律、基尔霍夫定律姆定律、基尔霍夫定律姆定律、基尔霍夫定律姆定律、基尔霍夫定律参考方向、基尔霍夫定律的应用参考方向、基尔霍夫定律的应用参考方向、基尔霍夫定律的应用参考方向、基尔霍夫定律的应用第第1 1章章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律 电路与电路模型、理想电路元件、参考方向、电路与电路模型、理想电路元件、参考方向、电路与电路模型、理想电路元件、参考方向、电路与电路模型、理想电路元件、参考方向、欧姆
4、定律、欧姆定律、欧姆定律、欧姆定律、基尔霍夫定律、电位计算基尔霍夫定律、电位计算基尔霍夫定律、电位计算基尔霍夫定律、电位计算第一部分第一部分第一部分第一部分 电工基础知识电工基础知识电工基础知识电工基础知识电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社1.1 电路与电路模型电路与电路模型一、电路的组成及作用一、电路的组成及作用电路：电流流通的路径电路：电流流通的路径组成：由若干电气元组成：由若干电气元件按一定方式件按一定方式组成。组成。电电源源中间环节负负载载 内电路 外电路三个基本组成部分：三个基本组成部分：电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育
5、育出出版版社社1、电源（为电路提供能源的设备）电源（为电路提供能源的设备）2、中间环节（指电源和负载之间的电路）、中间环节（指电源和负载之间的电路）3、负载（用电设备）、负载（用电设备）内电路内电路外电路外电路（电压、电流）（电压、电流）响应响应电路分析：电路分析：分析激励与响应的关系分析激励与响应的关系。激励激励一、电路的组成和作用一、电路的组成和作用三个基本组成部分三个基本组成部分：1.1 电路与电路模型电路与电路模型电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社实现电能的传输和转换实现电能的传输和转换实现信号的传递和变换实现信号的传递和变换电路的作用电路的作用电
6、路的作用电路的作用电力系统用电用电设备设备发电机升升 压压变压器变压器降降 压压变压器变压器扩音器话筒话筒扬声器扬声器放大器作用作用作用作用1.1 电路与电路模型电路与电路模型电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社电电路路模模型型：将将实实际际电电路路中中元元器器件件看看作作理理想想元元件件，由由理理想想电电路路元元件件所所组组成成的的电电路路，称称为为实实际际电电路路的的电路模型，简称电路。电路模型，简称电路。实际电路简易图实际电路简易图二、电路模型二、电路模型实际电路实际电路E电路模型电路模型RSR01.1 电路与电路模型电路与电路模型电电工工电电子子技技
7、术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社1.2电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向电流的实际方向：电流的实际方向：正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。一、电流的参考方向一、电流的参考方向电流的参考方向：电流的参考方向：分析与计算电路时，任意假定的电流的某一方向。分析与计算电路时，任意假定的电流的某一方向。ab电流的实际方向电流的实际方向电流的参考方向电流的参考方向ab电流的实际方向电流的实际方向电流的参考方向电流的参考方向I0I0电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社1.2电流和电压的参考方向电流和电压的
8、参考方向一、电流的参考方向一、电流的参考方向ab电流的实际方向电流的实际方向电流的参考方向电流的参考方向I0ab电流的实际方向电流的实际方向电流的参考方向电流的参考方向I0参考方向参考方向与实际方向与实际方向一致时，则电流为正一致时，则电流为正值值I0参考方向参考方向与实际方向与实际方向不一致时，则电流为不一致时，则电流为负值负值I0电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社1.2电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向二、电压的参考方向二、电压的参考方向ababU0U0电压的实际方向电压的实际方向+电压的参考方向电压的参考方向+电压的实际方向电压的实际方向+电压
9、的参考方向电压的参考方向+电压的实际方向：电压的实际方向：从高电位端指向低电位端，即电压降低的方向。从高电位端指向低电位端，即电压降低的方向。电压的参考方向：电压的参考方向：分析与计算电路时任意指定的某一电位降低的方向。分析与计算电路时任意指定的某一电位降低的方向。电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社1.2电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向二、电压的参考方向二、电压的参考方向参考方向参考方向与与实际方向一致实际方向一致时，则电压为正值时，则电压为正值U0参考方向参考方向与与实际方向不一致实际方向不一致时，则电压为负值时，则电压为负值U0abU0电压的实
10、际方向电压的实际方向+电压的参考方向电压的参考方向+abU0电压的实际方向电压的实际方向+电压的参考方向电压的参考方向+电压的参考方向除用电压的参考方向除用“+”、“”极性表示外，还可用双下标极性表示外，还可用双下标表示，如表示，如Uab表示电压方向由表示电压方向由a指向指向b。Uab=- Uba电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社1.3 欧姆定律欧姆定律1.3.1 1.3.1 欧姆定律欧姆定律欧姆定律欧姆定律背景及重要意义：背景及重要意义： 欧姆定律是德国物理学家欧姆于欧姆定律是德国物理学家欧姆于18261826年采用实年采用实验的方法得到的。是电路分析中
11、最基本、最重要验的方法得到的。是电路分析中最基本、最重要的定律之一的定律之一基本内容基本内容：流过电阻的电流与电阻两端电压成正比。流过电阻的电流与电阻两端电压成正比。式式中中，R R为为电电路路中中的的电电阻阻，电电阻阻的的国国际际单单位位是欧是欧 姆姆()()。+RIU图图1.1.6 1.1.6 欧姆定律欧姆定律电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社1.3.1 1.3.1 欧姆定律欧姆定律 在电路中，因所选电流、电压的参考方向不同，在电路中，因所选电流、电压的参考方向不同，欧姆定律的表达式中将出现正负号。如欧姆定律的表达式中将出现正负号。如当电压和电流参考方
12、向一当电压和电流参考方向一致时，如图致时，如图1.1.61.1.6（a a）所）所示，则得示，则得+RIU+RIU （a a）图图1.1.6 1.1.6 欧姆定律欧姆定律+RIU+RIU （b b） （c c） 图图1.1.6 1.1.6 欧姆定律欧姆定律当电压和电流参考方向不当电压和电流参考方向不一致时，如图一致时，如图1.1.61.1.6（a a）所示，则得所示，则得电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社1.3.1 1.3.1 欧姆定律欧姆定律 注意问题：注意问题：1 1、公公式式中中的的正正、负负号号是是由由参参考考方方向向不不同同得得出出的的，此此外外
13、还还应应注注意意电电压压、电流本身也有正值和负值之分。电流本身也有正值和负值之分。+RIU+RIU （b b） （c c） 图图1.1.6 1.1.6 欧姆定律欧姆定律3 3、电阻的倒数（、电阻的倒数（1/R）称为电导，）称为电导，用用G表示，它的国际单位为西门子表示，它的国际单位为西门子（S）。当电压和电流参考方向一）。当电压和电流参考方向一致时，欧姆定律可表示为：致时，欧姆定律可表示为：2 2、电阻的单位除、电阻的单位除 姆姆()()外，还有外，还有千欧（千欧（kk）、兆欧（）、兆欧（MM）换算关）换算关系为：系为： 1k=1000=10 1k=1000=103 3 1M=1000k=10
14、1M=1000k=106 6+RIU电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社1.3 1.3 欧姆定律欧姆定律1.3.2 1.3.2 伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性 欧欧姆姆定定律律中中电电阻阻的的伏伏安安特特性性也也采采用用实实验验的的方方法法测测得得，它它表表示示电电阻阻两两端端的的电电压压与与流流过过电电流流的的关关系系，线线性性电电阻阻的的伏伏安安特特性性是是一一条条经经过过原原点点的的直直线线。 欧欧姆定律只适用于线性电阻。姆定律只适用于线性电阻。 电压与流过电流不满足线性关系的，称非线性电压与流过电流不满足线性关系的，称非线性电阻。非线性电阻的伏安特
15、性是一条曲线。电阻。非线性电阻的伏安特性是一条曲线。图图1.1.7 1.1.7 电阻伏安特性电阻伏安特性图图1.1.8 1.1.8 二极管伏安特性二极管伏安特性0 00 0电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社1.4.1 1.4.1 电源有载工作电源有载工作1 1、电压与电流、电压与电流1.4 1.4 1.4 1.4 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路SI+_ER0+U_图图1.1.11 1.1.11 简单有源闭合电路简单有源闭合电路开关开关S S闭合，应用欧姆定律得闭合，应用欧姆定律得负载电阻端电
16、压U = IRL由上两式得U =E IR0电流I =ER0+ RL0 0图图1.1.12 1.1.12 电源外特性曲线电源外特性曲线表表示示电电源源端端电电压压U和和输输出出电电流流I之之间间的的关系曲线，称关系曲线，称电源外特性曲线。电源外特性曲线。全电路欧姆定律全电路欧姆定律RL电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社1.4.1 1.4.1 电源有载工作电源有载工作2 2、功率与功率平衡、功率与功率平衡SI+_ER0+U_ 图图1.1.11 1.1.11 简单有源闭合电路简单有源闭合电路PE=EI 是电源产生的功率是电源产生的功率UI = EI I2R0式中
17、：式中：对式U =E IR0两边乘I得 P = PE P PE=I2R0 是电源内阻消耗的功率是电源内阻消耗的功率P=IU 是电源输出的功率是电源输出的功率 国际单位制中，功率的单位是瓦国际单位制中，功率的单位是瓦特特 （W）或千瓦）或千瓦特特 （kW） RL电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社1.4.1 1.4.1 电源有载工作电源有载工作3 3、电气设备的额定值、电气设备的额定值额定值：额定值： 每每一一个个电电气气设设备备都都有有一一个个正正常常条条件件下下运运行行而而规规定定的的正正常常允允许许值值，这这是是由由电电气气设设备备生生产产厂厂家家根根据
18、据其其使使用用寿寿命命与与所所用用材材料料的的耐耐热热性性能能、绝绝缘缘强强度度等等标标注注的的，这这个个允允许许值值就就是是该设备的额定值该设备的额定值。电气设备额定值常有：电气设备额定值常有：额定电压、额定电流、额定功率等额定电压、额定电流、额定功率等分别用符号分别用符号UN IN PN示。示。SI+_ER0+U_ 图图1.1.11 1.1.11 简单有源闭合电路简单有源闭合电路RL电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社1.4.2 1.4.2 电源的开路电源的开路1.4 1.4 1.4 1.4 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路电源有载工作、
19、开路与短路电源有载工作、开路与短路S+_ER0+U0_图图1.1.14 1.1.14 电源开路状态图电源开路状态图 电电路路如如图图，开开关关S S断断开开，称称电电路路处处于于开开路路状状态态。又又称称电电源源空空载状态。载状态。RL电源开路特征电源开路特征I = 0电流电流U =U0 = E电压电压P = PE =P = 0功率功率电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社 在电源侧接入熔断器或自动断路器，当发生短路时，在电源侧接入熔断器或自动断路器，当发生短路时，迅速切断故障电路和防止设备进一步损坏。迅速切断故障电路和防止设备进一步损坏。1.4.3 1.4.
20、3 电源的短路电源的短路1.4 1.4 1.4 1.4 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路S+_ER0+U0_图图1.1.15 1.1.15 电源短路状态图电源短路状态图 当电源的两端由于某种当电源的两端由于某种原因被电阻值接近零的导体原因被电阻值接近零的导体连接在一起，电源处于短路连接在一起，电源处于短路状态状态。RL电源短路特征电源短路特征U = 0电压电压PE =P = R0 IS 2功率功率电流电流I = IS =ER0P = 0电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社 德德国国物物理理学学家
21、家基基尔尔 霍霍 夫夫18481848年年 提提出出，电电路路中中结结点点电电流流与与回回路路电电压压所所遵遵循循的的基基本本定律。定律。 1.5 1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社 基尔霍夫定律是电路分析的基本定律基尔霍夫定律是电路分析的基本定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL）基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCL）1.5 1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律电流定律应用于结点的分析电流定律应用于结点的分析电压定律应用于对回路的分析电压定律应用于对回路的分析结点结点312电电工工电电子子
22、技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社图图1.1.17 1.1.17 电路举例电路举例1.5 1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 支路、结点、和回路概念支路、结点、和回路概念（1）支路：）支路： 电电路路中中通通过过同同一一电电流流的的分分支支称称为为支支路路。电电路路中中有有acb、 adb和和 ab三三条条支支路路。 acb、 adb叫叫含含源源支路；支路； ab叫无源支路。叫无源支路。 （2）结点：）结点： 电电路路中中三三条条或或三三条条以以上上支支路路的的连连接接点点称称为为结结点点。电电路路中共有中共有a、d两个结点。两个结点。 c、b不是结点。不是结点。 （3）回
23、路：）回路： 由由一一条条或或多多条条支支路路组组成成的的闭闭合合路路径径叫叫回回路路。电电路路中中共共有三个回路。有三个回路。 abca、 adba、 cbdac。 312电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社图图1.1.18 1.1.18 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律1.5 1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.5.11.5.1基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCLKCL）基本内容：基本内容： 电路中任电路中任何何一一个个结点结点，所有支路电流的，所有支路电流的代数和代数和等于零等于零的的。电流正负号的规定：电流正负号的规定：参考方向指向结点的电流
24、取正号，背离结点的电流取负号。参考方向指向结点的电流取正号，背离结点的电流取负号。 公式说明：公式说明：在任在任何何时刻，时刻，流入流入任任一结点一结点的支路电流等于流出该的支路电流等于流出该结结点点的支路电流。的支路电流。公式也可表示为：公式也可表示为：由图得：由图得：即：即：电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社图图1.1.19 1.1.19 KCLKCL的推广应用的推广应用 1.5.1 1.5.1 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCLKCL）基尔霍夫电流定律的推广应用：基尔霍夫电流定律的推广应用： 在任在任一一时刻，时刻，通过任何一个闭合面的电流的
25、代数和也恒通过任何一个闭合面的电流的代数和也恒等于零。它表示流入等于零。它表示流入任一任一闭合面的电流和流出闭合面的电流闭合面的电流和流出闭合面的电流是相等的。是相等的。基尔霍夫电流定律体现了电流的连续性基尔霍夫电流定律体现了电流的连续性三式相加得：三式相加得：图图1.1.191.1.19电路中，闭合面电路中，闭合面S S中有三中有三个结点个结点A A、B B、C C ，由由电流电流定律得：定律得：即：即：ABC电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社图图1.1.20 1.1.20 电路举例电路举例1.5 1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.5.2 1.5.2
26、 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KCLKCL） 基本内容：基本内容： 在在任一任一回路中，从任回路中，从任何一点以顺时针或逆何一点以顺时针或逆时针方向沿回路循行时针方向沿回路循行一周，则所有支路或一周，则所有支路或元件电压的元件电压的代数和代数和等等于零。于零。电压正负号的规定：电压正负号的规定：指定回路参考方向，当电压参考方指定回路参考方向，当电压参考方向与回路参考方向一致时电压带正号，反之为负号。向与回路参考方向一致时电压带正号，反之为负号。基尔霍夫电压定律用来确定回路中的各段电压间的关系。基尔霍夫电压定律用来确定回路中的各段电压间的关系。由图得：由图得：即：即：循行方向循行方向电电
27、工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社 1.5.2 1.5.2 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KCL）基尔霍夫电压定律的推广应用：基尔霍夫电压定律的推广应用： 该电压定律不仅适用于闭合回路，也可以推广应用到回路该电压定律不仅适用于闭合回路，也可以推广应用到回路的部分电路，用于求回路中的开口电压。的部分电路，用于求回路中的开口电压。图图1.1.21 1.1.21 电路举例电路举例如图如图1.1.21 电路电路 求求Uab+Uab因为：因为：对回路对回路acdb，由，由基尔霍夫电压定律得基尔霍夫电压定律得：则：则：电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高
28、等等教教育育出出版版社社1.6 1.6 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算电工学对电位的描述：电工学对电位的描述： 在电路中指定某点作参考点，规定其电位为零，电路中在电路中指定某点作参考点，规定其电位为零，电路中其它点与参考点之间的电压，称为该点的电位。所以，讲某其它点与参考点之间的电压，称为该点的电位。所以，讲某点电位必须以某一点作为参考电位，否则无意义。点电位必须以某一点作为参考电位，否则无意义。图图1.1.25 1.1.25 电路举例电路举例参考点可任意指定，常选大地、接地点或多条支路的连接点作参考点。参考点可任意指定，常选大地、接地点或多条支路的连接点作参考点。如图中如图中a
29、 a、b b点就是任意指定的参考点。参考点的图形为：点就是任意指定的参考点。参考点的图形为：电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社1.6 1.6 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算图图1.1.25 电路举例电路举例以图以图1.1.25电路为例，学习电位的概念及计算。电路为例，学习电位的概念及计算。在图在图(a)(a)中选中选b b点为参考点：点为参考点：电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社1.6 1.6 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算图图1.1.25 1.1.25 电路举例电路举例以图以图1.1.25
30、1.1.25电路为例，学习电位的概念及计算。电路为例，学习电位的概念及计算。在图在图(b)(b)中选中选a a点为参考点：点为参考点：则则: :结论：结论：参考点不同，各结点电位不同，但参考点不同，各结点电位不同，但结点间的电压结点间的电压( (电位差电位差) )不变。不变。选选b b点为参考点：点为参考点：电电工工电电子子技技术术陈陈小小虎虎主主编编高高等等教教育育出出版版社社 在在电电路路中中，当当电电位位参参考考点点选选定定后后, ,电电路路常常可可以以不不画画电电源源部分部分, ,而是在端点标以电位值。而是在端点标以电位值。例例：如如图图1.1.25(a)电电路路可可简简化化为图为图1.1.26(a)(b)所示电路。所示电路。 1.6 1.6 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算图图1.1.25 电路举例电路举例图图1.1.26 1.1.25(a)的简化电路图的简化电路图
