电路基本概念精选文档.ppt

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1、电路基本概念电路基本概念本讲稿第一页，共五十五页第第1 1 章章 电路基本概念电路基本概念2本章要点本章要点 1.电路和电路模型。电路和电路模型。2.电路中的基本物理量，电压、电流、功率与电电路中的基本物理量，电压、电流、功率与电能。能。3.电路中常见的负载元件，电阻、电感与电容。电路中常见的负载元件，电阻、电感与电容。4.电源元件，电压源与电流源。电源元件，电压源与电流源。本章重点难点本章重点难点 1.电压、电流的实际方向与参考方向的关系。电压、电流的实际方向与参考方向的关系。2.基本物理量的计算。基本物理量的计算。本讲稿第二页，共五十五页1.1 1.1 电路和电路模型电路和电路模型31.1

2、.1 电路电路 电路电路，简单地说就是电流流通的路径。是由各种电器，简单地说就是电流流通的路径。是由各种电器元件按照一定方式连接而成的。元件按照一定方式连接而成的。实际的电路分成实际的电路分成3部分：电源、负载（用电器）和中部分：电源、负载（用电器）和中间环节。间环节。图图1-1 1-1 手手电电筒的筒的实际电实际电路路返回返回本讲稿第三页，共五十五页1.1.2 1.1.2 电路模型电路模型4 为了便于对实际电路进行分析和计算，需要将电路元件为了便于对实际电路进行分析和计算，需要将电路元件理想化，即在一定条件下，忽略掉电路元件次要的理想化，即在一定条件下，忽略掉电路元件次要的电磁电磁性性质，用

3、能代表其主要电磁特性的理想模型来描述。质，用能代表其主要电磁特性的理想模型来描述。电路中常见的电路中常见的理想元件理想元件有：理想电压源元件、理想电阻有：理想电压源元件、理想电阻元件、理想电容元件和理想电感元件。电阻、电容和电感元件、理想电容元件和理想电感元件。电阻、电容和电感均为零的理想导线也可以看做是一种广义理想元件。均为零的理想导线也可以看做是一种广义理想元件。图图 1-2 1-2 理想元件的理想元件的图图形符号形符号本讲稿第四页，共五十五页1.1.2 1.1.2 电路模型电路模型5 在电路模型中，电池在对外提供电能的同时，内部也消耗在电路模型中，电池在对外提供电能的同时，内部也消耗一部

4、分电能，所以用一个一部分电能，所以用一个理想电压源理想电压源US和一个和一个内电阻内电阻R0串联串联来表征；电灯泡用一个来表征；电灯泡用一个负载电阻负载电阻RL表示；表示；开关开关用用S表示；把全表示；把全部的元件用部的元件用导线导线连接在一起。连接在一起。图图1-3 1-3 手手电电筒的筒的电电路模型路模型本讲稿第五页，共五十五页1.2 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 6 为了定量地描述电路的性能及作用，引入一些物理量为了定量地描述电路的性能及作用，引入一些物理量作为电路变量来描述，电路分析的任务就是求解这些变量。作为电路变量来描述，电路分析的任务就是求解这些变量。描述电路的变量最

5、常用到的是电流、电压、功率和电能。描述电路的变量最常用到的是电流、电压、功率和电能。1.2.1 电流电流 电路中带电粒子在电源作用下的有规则移动形成电路中带电粒子在电源作用下的有规则移动形成电流电流。单位时间内通过导体横截面的电量定义为单位时间内通过导体横截面的电量定义为电流强度电流强度，简，简称电流。用以衡量电流的大小，用符号称电流。用以衡量电流的大小，用符号i 表表示，即示，即返回返回本讲稿第六页，共五十五页1.2.1 1.2.1 电流电流7 在国在国际单际单位制（位制（SI制）中，制）中，电电流的流的单单位是安培（位是安培（A），），常用常用单单位位还还有毫安（有毫安（mA）和微安（）和

6、微安（A）。）。单单位位换换算关系算关系为为 如果如果电电流的大小和方向不随流的大小和方向不随时间变时间变化，化，则这则这种种电电流叫做流叫做恒定电流恒定电流，简简称称直流直流（DC），用符号），用符号I表示。如果表示。如果电电流的大流的大小和方向都随小和方向都随时间变时间变化，化，则则称称为为交交变电变电流，流，简简称交流（称交流（AC），），用符号用符号i表示。表示。图图1-4 直流、交流直流、交流电电流波形流波形本讲稿第七页，共五十五页1.2.1 1.2.1 电流电流8 在分析电路时，通常不能确定实际的电流方向，但在分析电路时，通常不能确定实际的电流方向，但为了列写与电流有关的表达式，必

7、须预先任意假定电为了列写与电流有关的表达式，必须预先任意假定电流的方向，称为电流的流的方向，称为电流的参考方向参考方向。（a）I00时时 (b)(b)I00时时 （b）U0时时图图1-7 电压参考极性与实际极性关系电压参考极性与实际极性关系本讲稿第十一页，共五十五页1.1.电压电压12 某一元件的电压参考方向（由某一元件的电压参考方向（由“+”指向指向“”）与电流的）与电流的参考方向（箭头指向）一致，称为电压与电流的参考方向是关参考方向（箭头指向）一致，称为电压与电流的参考方向是关联的，此时电压与电流的参考方向叫做取联的，此时电压与电流的参考方向叫做取关联参考方向关联参考方向；否则，称为非关联

8、参考方向。否则，称为非关联参考方向。（a a）关关联联参考方向参考方向 （b b）非关）非关联联参考方向参考方向图图1-8 电压电电压电流的关流的关联联与非关与非关联联参考方向参考方向本讲稿第十二页，共五十五页2.2.电位电位13 电位电位也是电路分析中的一个重要概念，若在电路中任选一也是电路分析中的一个重要概念，若在电路中任选一点作为参考点，则电路中某点的电位就是该点到参考点的电压，点作为参考点，则电路中某点的电位就是该点到参考点的电压，规定参考点的电位为零。规定参考点的电位为零。电位符号电位符号V 表示。表示。例如，选择例如，选择o点为参考点，并令其电位为零。把点为参考点，并令其电位为零。

9、把a点、点、b点的电位分别记作点的电位分别记作Va、Vb，显然存在，显然存在 Va=Uao=Va-Vo Vb=Ubo=Vb-Vo Uab=Va-Vb 注意注意：电压等于电位差。：电压等于电位差。图图1-9 电电位与位与电压电压的关系的关系本讲稿第十三页，共五十五页14【例例1-11-1】电电路如路如图图1-10（b）所示，已知）所示，已知+Us=3V，Vb=1V，计计算算电电阻阻R2的的电压电压Uab。解：解：电压电压等于等于电电位差。位差。由由电电路可知，路可知，Va=+Us=3V，Uab=Va-Vb=3V-1V=2V。（a）一般画法一般画法 （b）简化画法）简化画法 图图1-10 电子电路

10、图电子电路图本讲稿第十四页，共五十五页1.2.3 1.2.3 电功率和电能电功率和电能15 1.电功率电功率 在电路分析中，电功率是标志电路电能转换的快慢的一在电路分析中，电功率是标志电路电能转换的快慢的一个物理量。通常把单位时间内元件吸收或发出的电能称为个物理量。通常把单位时间内元件吸收或发出的电能称为电功率电功率，简称功率，用，简称功率，用p表示，表示，即即 在在SI制中，单位是瓦特（制中，单位是瓦特（W），还有千瓦（），还有千瓦（kW）、毫）、毫瓦（瓦（mW）。）。单位换算关系为单位换算关系为1kW=103W ，1W=103mW本讲稿第十五页，共五十五页1.1.电功率电功率16 在直流电

11、路中，当电压与电流取在直流电路中，当电压与电流取关联参考方向关联参考方向时，功率时，功率表达式为表达式为 P=UI 当取非关联参考方向时，当取非关联参考方向时，P=-UI 如果如果P0，表示该元件实际，表示该元件实际吸收吸收电能；电能；当当P0时，表示该元件实际时，表示该元件实际发出发出电能。电能。计算元件功率计算元件功率步骤步骤：(1)判断元器件的参考方向是否关判断元器件的参考方向是否关联联。(2)根据参考方向关根据参考方向关联联与否与否选择选择不同的不同的计计算公式。算公式。(3)代入公式代入公式计计算功率算功率值值。(4)根据正根据正负值负值，判断元件吸收，判断元件吸收电电能或能或发发出

12、出电电能。能。本讲稿第十六页，共五十五页17 解：由电路可知，电流和电压为关联参考方向，解：由电路可知，电流和电压为关联参考方向，有有 p=ui=12(-3)W=-36W 因为因为p0，所以元件不是吸收电能而，所以元件不是吸收电能而发出发出电能，相当电能，相当于电源。于电源。【例例1-21-2】电路如图电路如图1-11所示，所示，u=12V，i=3A，计计算算元件的功率。元件的功率。图图1-11 例例1-2元件的功率元件的功率本讲稿第十七页，共五十五页2.2.电能电能18 电能是表示电流做多少功的物理量，在时间电能是表示电流做多少功的物理量，在时间t1到到t2期间，期间，元件吸收的电能为元件吸

13、收的电能为 直流时为直流时为 W=UI(t2-t1)=P(t2-t1)电能单位为焦电能单位为焦耳耳(J)，时间的单位为秒，时间的单位为秒(s)。若若W0，该元件为有源元件，否则为无源元件。在实，该元件为有源元件，否则为无源元件。在实际生活中，用千瓦小时际生活中，用千瓦小时(kWh)作电能的单位。作电能的单位。1 1千瓦时千瓦时（俗称（俗称1 1度电度电）是功率为）是功率为1千瓦的用电设备在千瓦的用电设备在1小时内所消耗的电能。小时内所消耗的电能。本讲稿第十八页，共五十五页19 【例例1-31-3】汽车照明用汽车照明用12V蓄电池为蓄电池为60W车灯供电，若车灯供电，若蓄电池的额定值为蓄电池的额

14、定值为100Ah(安时安时)，求蓄电池的放电电流及，求蓄电池的放电电流及储存的能量。储存的能量。解：放电电流为解：放电电流为 100Ah(安培小时安培小时)表明提供表明提供5A可使用可使用20h，因此储存能，因此储存能量为量为本讲稿第十九页，共五十五页1.3 1.3 电路理想负载元件电路理想负载元件20 电工和电子电路中常见的理想的负载元件有电阻元件、电工和电子电路中常见的理想的负载元件有电阻元件、电容元件和电感元件。电容元件和电感元件。电阻元件把电能转化为热能是一种电阻元件把电能转化为热能是一种耗能耗能元件。元件。电容元件和电感元件分别把电能转化为电场能和磁场电容元件和电感元件分别把电能转化

15、为电场能和磁场能保存起来，属于能保存起来，属于储能储能元件。元件。本节主要研究各元件的端电压与端电流的关系，这种关本节主要研究各元件的端电压与端电流的关系，这种关系称为元件的伏安关系系称为元件的伏安关系(约束条件约束条件)。是元件本身固有的特。是元件本身固有的特性，不随电路结构变化而改变。性，不随电路结构变化而改变。返回返回本讲稿第二十页，共五十五页1.3.1 1.3.1 电阻元件电阻元件21 1.电阻元件电阻元件的概念的概念 电阻元件由对电流阻碍作用较大的材质构成，电阻器在电阻元件由对电流阻碍作用较大的材质构成，电阻器在电路中要消耗电能，所以也称为电路中要消耗电能，所以也称为耗能耗能元件。元

16、件。电阻器文字符号用电阻器文字符号用R表示。表示。在在SI制中，电阻的单位为欧姆（制中，电阻的单位为欧姆（），常用的单位还），常用的单位还有千欧（有千欧（k）、兆欧（）、兆欧（M）。单位换算关系为）。单位换算关系为 1M=103k ，1k=103 电阻的倒数称为电导，用电阻的倒数称为电导，用G表示。表示。电导的国际单位是西门子（电导的国际单位是西门子（S），简称西。），简称西。本讲稿第二十一页，共五十五页2.2.电阻元件的伏安关系电阻元件的伏安关系22 若电阻元件的电压、电流的参考方向为关联参考方向电若电阻元件的电压、电流的参考方向为关联参考方向电阻元件的伏安关系满足阻元件的伏安关系满足欧姆定

17、律欧姆定律，即，即 U=RI 若电阻元件的电压、电流的参考方向为非关联方向，电若电阻元件的电压、电流的参考方向为非关联方向，电阻元件的伏安关系应为阻元件的伏安关系应为 U=RI（a a）关）关联联参考方向参考方向 （b b）非关）非关联联参考方向参考方向 （c c）伏安特性曲）伏安特性曲线线图图1-12 电电阻的伏安关系阻的伏安关系本讲稿第二十二页，共五十五页3.3.电阻元件的耗能电阻元件的耗能23【例例1-41-4】电电路如路如图图所示，所示，试试求求图图中的中的电电流流I、电压电压U及及电电阻阻R消耗的功率消耗的功率P，其中，其中R=5。（a a）关）关联联参考方向参考方向 （b b）非关

18、）非关联联参考方向参考方向图图1-13 例例1-4图图本讲稿第二十三页，共五十五页24 解解：（1 1）在）在图图（a a）中，）中，电压电压、电电流流为为关关联联参考方向，参考方向，所以所以 P=UI=102=20W （2 2）在）在图图（b b）中，）中，电压电压、电电流流为为非关非关联联参考方参考方向，所以向，所以U=RI=5 5=25V（a a）关）关联联参考方向参考方向 （b b）非关）非关联联参考方向参考方向本讲稿第二十四页，共五十五页25【例例1-51-5】照明电路如图所示，普通白炽灯泡标有】照明电路如图所示，普通白炽灯泡标有220V/100W，用于在额定电压下照明，用于在额定电

19、压下照明10小时，试计算消耗多少小时，试计算消耗多少电能。电能。解：根据公式解：根据公式 W=Pt=100103600=3.6106J =1kWh消耗消耗电电能能3.6106J（1kWh），即一度），即一度电电。本讲稿第二十五页，共五十五页4.4.电阻元件的应用电阻元件的应用26 电阻元件电阻元件在日常生活中应用的最多，白炽灯泡的灯丝就是在日常生活中应用的最多，白炽灯泡的灯丝就是一种特殊的电阻，当电流通过灯丝时，就会把电能转化为光能一种特殊的电阻，当电流通过灯丝时，就会把电能转化为光能和热能。和热能。电磁炉中贴近面板有一个热敏电阻，用于感知电磁炉的电磁炉中贴近面板有一个热敏电阻，用于感知电磁炉

20、的温度，将温度传给自动处理系统进行温度调节。温度，将温度传给自动处理系统进行温度调节。电阻可以分为固定电阻、可变电阻和特种电阻。电阻可以分为固定电阻、可变电阻和特种电阻。固定电阻按照材料可以分为碳膜电阻、金属氧化膜电阻、固定电阻按照材料可以分为碳膜电阻、金属氧化膜电阻、线绕电阻等。线绕电阻等。本讲稿第二十六页，共五十五页27（a a）碳膜）碳膜电电阻阻 （b b）金属膜）金属膜电电阻阻 （c c）线绕电线绕电阻阻图图1-15 常常见见的固定的固定电电阻阻（a）音量）音量调节调节（b）图图像亮度像亮度调节调节（c）对对比度比度调节调节图图1-16 常常见见的的电电位器位器本讲稿第二十七页，共五十

21、五页28 常见的特种电阻有常见的特种电阻有:热敏电阻器、光敏电阻器、压敏电阻器热敏电阻器、光敏电阻器、压敏电阻器和湿敏电阻器。和湿敏电阻器。热敏热敏电阻可以感知环境温度；电阻可以感知环境温度；光敏光敏电阻可以感知环境的光电阻可以感知环境的光线；线；压敏压敏电阻感知加载它两端的电压；电阻感知加载它两端的电压；湿敏湿敏电阻感知空气中电阻感知空气中的湿度，通过电流的方式反馈给控制电路，从而进行控制和的湿度，通过电流的方式反馈给控制电路，从而进行控制和调节。调节。4.4.电阻元件的应用电阻元件的应用（a）光敏）光敏电电阻（阻（b）热热敏敏电电阻（阻（c）压压敏敏电电阻（阻（d）湿敏）湿敏电电阻阻图图1

22、-17 常常见见的特种的特种电电阻阻本讲稿第二十八页，共五十五页1.3.2 1.3.2 电容元件电容元件29 1.电容元件电容元件的概念的概念 电容元件由相互绝缘的两个极板构成。电容元件由相互绝缘的两个极板构成。当电容两端加有一定电压时，在电容器的两个极板上就当电容两端加有一定电压时，在电容器的两个极板上就会聚集大量电荷，在极板间形成一个电场，从而将电能转会聚集大量电荷，在极板间形成一个电场，从而将电能转化为电场能存储起来。化为电场能存储起来。当电容两端电压降低或撤走时，电容的电场能会转化为当电容两端电压降低或撤走时，电容的电场能会转化为电能释放出来，因此电容元件时一个电能释放出来，因此电容元

23、件时一个储能元件储能元件，理想的电，理想的电容元件只存储电能，容元件只存储电能，不消耗电能不消耗电能。电容所带电量电容所带电量q与端电压与端电压u的比值叫做电容元件的电容值，的比值叫做电容元件的电容值，简称电容，用简称电容，用C表示。表示。本讲稿第二十九页，共五十五页1.1.电容元件的概念电容元件的概念30 电容电容C是衡量电容元件储存电荷本领大小的参数，是衡量电容元件储存电荷本领大小的参数，其大小完全由电容器本身决定，与所带电量的多少无其大小完全由电容器本身决定，与所带电量的多少无关。关。在在SI制中，电容的基本单位为法拉制中，电容的基本单位为法拉(F)，简称法。法拉，简称法。法拉单位太大，

24、常用单位是微法单位太大，常用单位是微法(F)和皮法和皮法(pF)。单位换算关系为单位换算关系为本讲稿第三十页，共五十五页2.2.电容元件的伏安关系电容元件的伏安关系31 图图1-18 电容的伏安关系电容的伏安关系 （关联参考方向）（关联参考方向）当电容的电压和电流取关联参考方向时，由电容元件的端电压当电容的电压和电流取关联参考方向时，由电容元件的端电压与电流关系为与电流关系为 若若选电压选电压、电电流参考方向流参考方向为为非关非关联时联时，则则其伏安关系其伏安关系为为本讲稿第三十一页，共五十五页3.3.电容元件的储能（电场能）电容元件的储能（电场能）32 在直流电路中，在直流电路中，电容电容电

25、压保持不变，流经电容的电电压保持不变，流经电容的电流为零，因此相当于流为零，因此相当于开路开路。在关联参考方向下，电容元件。在关联参考方向下，电容元件吸收的电功率为吸收的电功率为 电电容元件从容元件从u(t0)=0增大到增大到u(t)时时，总总共吸收的能量，共吸收的能量，即即这时电这时电容容储存的电场能量储存的电场能量为为本讲稿第三十二页，共五十五页4.4.电容元件的应用电容元件的应用33 电容器可以分为没有极性的普通电容器和有极性的电容器可以分为没有极性的普通电容器和有极性的电解电容器。电解电容器。普通电容器分为固定电容器、半可变电容器（微调）普通电容器分为固定电容器、半可变电容器（微调）、

26、可变电容器。电解电容器有极性。、可变电容器。电解电容器有极性。作用：交流耦合、旁路、隔直流、滤波、调谐等。作用：交流耦合、旁路、隔直流、滤波、调谐等。（a）独石）独石 （b）微）微调调 （c）可）可变变（d）电电解解图图1-19 常常见见的的电电容容本讲稿第三十三页，共五十五页1.3.3 1.3.3 电感元件电感元件34 1.电感元件的概念电感元件的概念 电感电感元件是由无电阻的导线绕制而成的线圈。电感线圈元件是由无电阻的导线绕制而成的线圈。电感线圈是一种能够将是一种能够将电能电能转化为转化为磁能磁能存储起来的电器元件。电流增大存储起来的电器元件。电流增大时储能，当电流减小时，电感元件中存储的

27、磁场能会转化为电能时储能，当电流减小时，电感元件中存储的磁场能会转化为电能释放出来。释放出来。理想的电感元件理想的电感元件不消耗电能不消耗电能。在在SI单位制中，单位为亨单位制中，单位为亨(利利)，符号为，符号为H。亨单位太大，常。亨单位太大，常用单位是毫亨（用单位是毫亨（mH）和微亨（）和微亨（H）。）。单位换算关系为单位换算关系为 1H=103mH=106 H本讲稿第三十四页，共五十五页2.2.电感元件的伏安关系电感元件的伏安关系35 图图1-20 电感元件的伏安关系电感元件的伏安关系 当电感元件的电压、电流取关联参考方向时，其电压与当电感元件的电压、电流取关联参考方向时，其电压与电流满足

28、电流满足非关非关联联参考方向参考方向时时 任一瞬任一瞬间间，电电感元件端感元件端电压电压的大小与的大小与电电流的流的变变化率成正比，化率成正比，而与而与这这一瞬一瞬间间的的电电流大小无关。流大小无关。在直流在直流电电路中，路中，电感电感电电流保持不流保持不变变，其端，其端电压为电压为零，相零，相当于当于短路短路。本讲稿第三十五页，共五十五页3.3.电感元件的储能（磁场能电感元件的储能（磁场能）36在关联参考方向下，电感吸收的电功率。在关联参考方向下，电感吸收的电功率。电感从电流电感从电流i(0)=0增大到增大到i(t)时时，总总共吸收的能量，即共吸收的能量，即t时时刻刻电电感感储存的磁场能储存

29、的磁场能为为本讲稿第三十六页，共五十五页4.4.电感元件的应用电感元件的应用37 电感在日常应用也很多，日光灯的镇流器就是一个很电感在日常应用也很多，日光灯的镇流器就是一个很大的电感线圈，利用电流通断产生很大的感应电压，使大的电感线圈，利用电流通断产生很大的感应电压，使得日光灯发光。得日光灯发光。电动机的定子和转子也是由线圈构成的，在实际应用时，表电动机的定子和转子也是由线圈构成的，在实际应用时，表现出电感的性质。现出电感的性质。图图1-21 常常见见的的电电感感线线圈圈本讲稿第三十七页，共五十五页1.4 1.4 电压源和电流源电压源和电流源38 电源电源是把其他形式的能转换为电能的装置，它为

30、电路是把其他形式的能转换为电能的装置，它为电路提供电能。电源模型是从实际电源抽象出来的一种理想提供电能。电源模型是从实际电源抽象出来的一种理想模型。模型。电源模型分电源模型分独立电源独立电源和和受控电源受控电源两种类型。两种类型。独立电源能够独立向外提供电能。输出电压或电流受电独立电源能够独立向外提供电能。输出电压或电流受电路中其他参数控制的电源称为称为受控源。路中其他参数控制的电源称为称为受控源。电压源和电流源是两种独立电源。电压源和电流源是两种独立电源。返回返回本讲稿第三十八页，共五十五页1.4.1 1.4.1 电压源电压源391.理想电压源理想电压源理想电压源是从实际电源抽象出来的一种模

31、型，简称电压源理想电压源是从实际电源抽象出来的一种模型，简称电压源（或恒压源）。（或恒压源）。两个基本性质两个基本性质：(1)端电压与输出的电流无关，是一个定值端电压与输出的电流无关，是一个定值US。(2)电压源内阻为零，电流与外电路（电压源内阻为零，电流与外电路（RL）有关。）有关。（a）符号）符号（b）电路）电路 c）外特性）外特性 图图1-22 理想理想电压电压源源图图形符号及其外特性形符号及其外特性本讲稿第三十九页，共五十五页2.2.实际电压源实际电压源40 内部总存在一定的内阻。例如，电池当接上负载有电流内部总存在一定的内阻。例如，电池当接上负载有电流通过时，电池内部就会有能量损耗，

32、电流越大，损耗越大，通过时，电池内部就会有能量损耗，电流越大，损耗越大，端电压就越低。端电压就越低。用一个理想电压源用一个理想电压源US和一个内阻和一个内阻RS相相串联串联来表示。来表示。（a）符号）符号 （b）电电路路 （c）外特性曲）外特性曲线线图图1-23 实际电压实际电压源及外（伏安）特性源及外（伏安）特性U与与I的关系的关系为为 U=US IRS 本讲稿第四十页，共五十五页41【例例1-61-6】某实际电压源的开路电压为某实际电压源的开路电压为30V，当外接负载电阻，当外接负载电阻RL后，其端电压降为后，其端电压降为25V，此时流经负载的电流为，此时流经负载的电流为5A，电路如，电路

33、如图所示，试求（图所示，试求（1）负载电阻）负载电阻RL；（；（2）电压源内阻）电压源内阻RS。解：根据欧姆定律解：根据欧姆定律 根据根据 U=US-IRS本讲稿第四十一页，共五十五页1.4.2 1.4.2 电流源电流源42 1.理想电流源理想电流源 如果电源输出的电流恒定不变（如果电源输出的电流恒定不变（IS），则称为理想电流源），则称为理想电流源（或称恒流源），简称电流源。（或称恒流源），简称电流源。两个基本性质两个基本性质：（1）它发出的电流是与端电压（）它发出的电流是与端电压（U）无关，即跟外电路无）无关，即跟外电路无关。其内阻为无穷大。关。其内阻为无穷大。（2）端电压（）端电压（U）

34、由外电路（）由外电路（RL）确定的。）确定的。（a）图图形符号形符号 （b）电电路路 （c）外特性）外特性图图1-25 电电流源的流源的图图形符号及其外（伏安）特性形符号及其外（伏安）特性本讲稿第四十二页，共五十五页2.2.实际电流源实际电流源43 内部有一定能量损耗，电流源产生的电流不能全部输出，内部有一定能量损耗，电流源产生的电流不能全部输出，会有一部分从内部分流掉。会有一部分从内部分流掉。可用一理想电流源可用一理想电流源IS与一个内电阻与一个内电阻RS并联的模型来表示。并联的模型来表示。（a）图图形符号（形符号（b）电电路（路（c）外特性曲）外特性曲线线 图图1-26 实际实际的的电电流

35、源流源图图形符号及其外特性形符号及其外特性本讲稿第四十三页，共五十五页44【例例1-71-7】电路如图所示，试求（电路如图所示，试求（1）电阻、电流源）电阻、电流源两端的电压；（两端的电压；（2）各元件的功率。）各元件的功率。解：（解：（1）电电阻两端的阻两端的电压为电压为 UR=IS R=2 5=10V电电流源两端流源两端电压为电压为 U=UR+US=10+8=18V本讲稿第四十四页，共五十五页45解解（2）各元件的功率）各元件的功率5电电阻的功率阻的功率 PR=UR IS=10 2=20W PR0，电电阻阻吸收吸收功率。功率。8V电压电压源的功率源的功率 PUs=US IS=8 2=16W

36、 PUs0，电压电压源源吸收吸收功率功率。2A电电流源的功率（非关流源的功率（非关联联参考方向）参考方向）PIs=U IS=18 2=36W PIs0，电电流源流源发出发出功率功率为为36W。注意：注意：P总总=PR+PUS+PIS=20+16-36=0W 整个整个电电路的路的总功率为零总功率为零（发发出出=吸收）。吸收）。本讲稿第四十五页，共五十五页1.4.2 1.4.2 受控源受控源46 在电路中除了独立源外，还往往含有受控源。受控在电路中除了独立源外，还往往含有受控源。受控源的电压源或电流源值不是独立的，而是受电路中某个源的电压源或电流源值不是独立的，而是受电路中某个电压或电流控制。电压

37、或电流控制。受控源受控源含有两条支路含有两条支路：控制支路和受控支路。受控：控制支路和受控支路。受控支路相当于一个电压源或一个电流源，受控支路中的支路相当于一个电压源或一个电流源，受控支路中的电源值不同于独立源，它是受控制支路的电压或电流电源值不同于独立源，它是受控制支路的电压或电流控制的。控制的。根据控制量和受控量的关系受控源分为根据控制量和受控量的关系受控源分为4 4种类型。种类型。本讲稿第四十六页，共五十五页471.4.2 1.4.2 受控源受控源图图1-28 受控源的符号受控源的符号注：注：为转为转移移电压电压比，比，为转为转移移电电流比，流比，r为转为转移移电电阻，阻，g为转为转移移

38、电导电导。本讲稿第四十七页，共五十五页重要知识点重要知识点48 电路电路：电路是电流的流通路径，他是由一些电器元器件按一：电路是电流的流通路径，他是由一些电器元器件按一定的方式连接而成的。定的方式连接而成的。电路模型电路模型：由理想电路元件相互连接而成的电路。：由理想电路元件相互连接而成的电路。电流电流：电流是由带电粒子有规则的定向运动而形成的，：电流是由带电粒子有规则的定向运动而形成的，在数值上等于单位时间内通过某一导体横截面的电荷量。在数值上等于单位时间内通过某一导体横截面的电荷量。电压电压：是为了衡量电场力对电荷做功的能力而引出的物：是为了衡量电场力对电荷做功的能力而引出的物理量，电压理

39、量，电压Uab在数值上等于电场力把单位正电荷从在数值上等于电场力把单位正电荷从a点移动点移动到到b点所作的功。电压也称作电位差。点所作的功。电压也称作电位差。电位电位：电路中某点的电位就是该点到参考点之间的电：电路中某点的电位就是该点到参考点之间的电压。压。返回返回本讲稿第四十八页，共五十五页49 功率功率：是用来表示消耗电能的快慢的物理量，电流在：是用来表示消耗电能的快慢的物理量，电流在单位时间内做的功叫做电功率，简称功率。单位时间内做的功叫做电功率，简称功率。电能电能：电能是表示：电能是表示电流电流做多少功的物理量，指电做多少功的物理量，指电 以各种以各种形式形式做功做功的的能力能力。电流

40、源电流源，即理想电流源，其特征是，即理想电流源，其特征是端钮输出的电流恒定端钮输出的电流恒定不变且与两端的电压无关；不变且与两端的电压无关；等效内阻等效内阻为无穷大。为无穷大。电压源电压源，即理想电压源，其特征是，即理想电压源，其特征是两端输出的电压恒两端输出的电压恒定不变且与流过的电流无关；定不变且与流过的电流无关；等效内阻为零。等效内阻为零。受控源受控源：电压或电流受电路中其它部分的电压或电流控：电压或电流受电路中其它部分的电压或电流控制的制的电压源电压源或或电流源电流源。重要知识点重要知识点本讲稿第四十九页，共五十五页本章小结本章小结50 1.电路和电路模型电路和电路模型 （1）电路电路

41、，最简单的电路，是由电源、负载（用电器）、，最简单的电路，是由电源、负载（用电器）、导线、开关等元器件组成。电路导通叫做导线、开关等元器件组成。电路导通叫做通路通路，只有通路，只有通路，电路中才有电流通过。电路中才有电流通过。电路某一处断开叫做电路某一处断开叫做断路断路或者开路。如果电路中电源正或者开路。如果电路中电源正负极间没有负载而是直接接通叫做短路，这种情况是决不负极间没有负载而是直接接通叫做短路，这种情况是决不允许的，因为电源的短路会导致电源、用电器、电流表被允许的，因为电源的短路会导致电源、用电器、电流表被烧坏。烧坏。（2）电路模型电路模型，由理想元件组成的与实际电器元件相对应的，由

42、理想元件组成的与实际电器元件相对应的电路，并用统一规定的符号表示而构成的电路，就是实际电路的电路，并用统一规定的符号表示而构成的电路，就是实际电路的模型，称为电路模型。电路模型近似反映电路的工作状况，分析模型，称为电路模型。电路模型近似反映电路的工作状况，分析电路时必须先假定参考方向。电路时必须先假定参考方向。返回返回本讲稿第五十页，共五十五页2.2.关联和非关联参考方向关联和非关联参考方向51 关联关联：在电路中，指定流过元件的电流参考方向是从标：在电路中，指定流过元件的电流参考方向是从标以电压的以电压的正极（正极（+）指向负极（）指向负极（-）。即两者的参考方向一致，则把电流和电压的这种参

43、考方即两者的参考方向一致，则把电流和电压的这种参考方向称为向称为关联关联参考方向。参考方向。当两者不一致是，称为当两者不一致是，称为非关联非关联参考方向。参考方向。（a a）关）关联联参考方向参考方向 （b b）非关）非关联联参考方向参考方向本讲稿第五十一页，共五十五页3.3.描述电路的基本物理量描述电路的基本物理量52 （1）电电流流(I)，基本，基本单单位是位是安培安培(A)，常用，常用单单位位还还有毫有毫安（安（mA）和微安（）和微安（A）。）。（2）电压电压(U)，基本，基本单单位是位是伏特伏特(V)，常用的，常用的单单位位还还有千有千伏（伏（kV）、毫伏（）、毫伏（mV）和微伏（）和

44、微伏（V）。）。（3）功率）功率(P)，基本，基本单单位是位是瓦特瓦特(W)，常用，常用单单位位还还有千有千瓦（瓦（kW）、毫瓦（）、毫瓦（mW）。）。（4）电电能能(W)，基本基本单单位是位是焦焦 耳耳(J)。常用千瓦。常用千瓦时时（kWh）为单为单位，俗称位，俗称1度度电电。本讲稿第五十二页，共五十五页4.4.理想负载元件理想负载元件53 （1）电阻电阻元件，是一种元件，是一种耗能耗能元件，基本单位为元件，基本单位为，常用单位，常用单位k、M。在关联参考方向时，。在关联参考方向时，U=RI。（2）电容电容元件，是一种元件，是一种储能储能元件元件，基本单位为法拉，基本单位为法拉（F），常用单

45、位是微法（），常用单位是微法（F）和皮法（）和皮法（pF）。在直流电）。在直流电路中，电容电压保持不变，其电流为零，相当于开路。电容路中，电容电压保持不变，其电流为零，相当于开路。电容具有隔直流作用。具有隔直流作用。（3）电感电感元件，是一种元件，是一种储能储能元件，基本单位为亨（元件，基本单位为亨（H），），常用单位是毫亨（常用单位是毫亨（mH）和微亨（）和微亨（H）。在直流电路中，）。在直流电路中，电感的电流保持不变，其电压为零，相当于短路。电感对电感的电流保持不变，其电压为零，相当于短路。电感对直流起短路作用。直流起短路作用。本讲稿第五十三页，共五十五页5.5.电源电源54 电源可分别为

46、电源可分别为独立源独立源和和受控源受控源两类。独立源包括电流源两类。独立源包括电流源和电压源，能独立地给电路提供能量。和电压源，能独立地给电路提供能量。（1）电流源电流源的内阻相对负载阻抗很大，负载阻抗波动不的内阻相对负载阻抗很大，负载阻抗波动不会改变电流大小。端电压取决于电流和负载。会改变电流大小。端电压取决于电流和负载。（2）电压源电压源内阻相对负载阻抗很小，负载阻抗波动不会改变内阻相对负载阻抗很小，负载阻抗波动不会改变电压高低。电流取决于恒定电压和负载。电压高低。电流取决于恒定电压和负载。（3）受控源受控源有有4种。种。电压控制电压源（电压控制电压源（VCVS）；电流控制电压源电流控制电压源（CCVS）；电压控制电流源（电压控制电流源（VCCS）；）；电流控电流控制电流源（制电流源（CCCS）。）。本讲稿第五十四页，共五十五页55本讲稿第五十五页，共五十五页