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1、第1章电路的基本概念和基本定律1.1电路和电路模型1.2电流电压及其参考方向1.3电功率和电能1.4电阻元件和欧姆定律1.5电压源和电流源1.6基尔霍夫定律1.1电路和电路模型1.1.1电路电路是电流的流通路径,它是由一些电气设备和元器件按一定方式连接而成的。复杂的电路呈网状,又称网络。电路和网络这两个术语是通用的。它的一种作用是实现电能的传输和转换。另一种作用是实现信号的处理。电路中提供电能或信号的器件,称为电源,。电路中吸收电能或输出信号的器件,称为负载。在电源和负载之间引导和控制电流的导线和开关等
2、是传输控制器件。图1.1电路的组成1.1.2理想电路元件在一定条件下对实际器件加以理想化,只考虑其中起主要作用的某些电磁现象。理想电路元件是一种理想化的模型,简称为电路元件。电阻元件是一种只表示消耗电能的元件;电感元件是表示其周围空间存在着磁场而可以储存磁场能量的元件;电容元件是表示其周围空间存在着电场而可以储存电场能量的元件等。对具有两个引出端的元件,称为二端元件;对具有两个以上引出端的元件,称为多端元件。1.1.3电路模型实际电路可以用一个或若干个理想电路元件经理想导体连接起来模拟,这便构成了电路模型
3、。1.2电流、电压及其参考方向1.2.1电流及其参考方向带电粒子（电子、离子等）的定向运动,称为电流。用符号i表示,即Δq为极短时间Δt内通过导体横截面的电荷量。电流的实际方向为正电荷的运动方向。当电流的量值和方向都不随时间变化时,称为直流电流,简称直流。直流电流常用英文大写字母I表示。量值和方向随着时间按周期性变化的电流,称为交流电流,常用英文小写字母i表示。单位是安［培］,符号为A。常用的有千安（kA）,毫安（mA）,微安（μA）等。在分析与计算电路时,常可任意规定某一方向作为电流的参考方向或正方
4、向。图1.2电流的参考方向1.2.2电压及其参考方向电路中A、B两点间的电压是单位正电荷在电场力的作用下由A点移动到B点所减少的电能,即式中,Δq为由A点移动到B点的电荷量,ΔWAB为移动过程中电荷所减少的电能。电压的实际方向是使正电荷电能减少的方向,电压的SI单位是伏［特］,符号为V。常用的有千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV）等。量值和方向都不随时间变化的直流电压,用大写字母U表示。交流电压,用小写字母u表示。图1.3电压的参考方向元件的电压参考方向与电流参考方向是一致的,称为关联参考方向。
5、图1.4电流和电压的关联参考方向1.2.3电位在电路中任选一点,叫做参考点,则某点的电位就是由该点到参考点的电压。如果已知a、b两点的电位各为Va#,Vb,则此两点间的电压即两点间的电压等于这两点的电位的差,1.3电功率和电能传递转换电能的速率叫电功率,简称功率,用p或P表示。如果电流、电压选用关联参考方向,则所得的p应看成支路接受的功率,计算所得功率为负值时,表示支路实际发出功率。如果电流、电压选择非关联参考方向,p应看成支路发出的功率,即计算所得功率为正值时,表示支路实际发出功率;计算所得功
6、率为负值时,表示支路接受功率。在直流情况下功率的单位为瓦［特］,简称瓦,符号为W,常用的有千瓦（kW）、兆瓦（MW）和毫瓦（mW）等。从t0到t时间内,电路吸收（消耗）的电能为直流时，有电能的SI主单位是焦［耳］,符号为J,在实际生活中还采用千瓦小时（kW·h）作为电能的单位,简称为1度电。所有元件接受的功率的总和为零。这个结论叫做“电路的功率平衡”。例1.1图1.5所示为直流电路,U1=4V,U2=-8V,U3=6V,I=4A,求各元件接受或发出的功率P1、P2和P3,并求整个电路的功率P。解P1
7、的电压参考方向与电流参考方向相关联,故P1=U1I=4×4=16W(接受16W)P2和P3的电压参考方向与电流参考方向非关联,故P2=U2I=(-8)×4=-32W(接受32W)P3=U3I=6×4=24W(发出24W)整个电路的功率P,设接受功率为正,发出功率为负,故P=16+32-24=24W图1.5例1.1图1.4电阻元件和欧姆定律电阻元件是一个二端元件,它的电流和电压的方向总是一致的,它的电流和电压的大小成代数关系。电流和电压的大小成正比的电阻元件叫线性电阻元件。元件的
8、电流与电压的关系曲线叫做元件的伏安特性曲线。线性电阻元件的伏安特性为通过坐标原点的直线,这个关系称为欧姆定律。在电流和电压的关联参考方向下,线性电阻元件的伏安特性如图1.6所示,欧姆定律的表达式为图1.6线性电阻的伏安特性曲线式中,R是元件的电阻,它是一个反映电路中电能消耗的电路参数,是一个正实常数。式中电压用V表示,电流用A表示时,电阻的单位是欧［姆］,符号为Ω。电阻的十进倍数单位有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）等。电流和电压
