海南大学教案 课程名称：电工技术 任课教师： 第1章电路的基本概念与基本定律 计划学时：4学时 教学目的和要求： 1.理解电压与电流参考方向的意义： 2.理解电路的基本定律并能正确应用： 3.了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解电功率和额定值的意 义： 4.会计算电路中各点的电位。 重点： 1.电压与电流参考方向 2.电路的基本定律 难点： 电压与电流参考方向 作业思考题 作业：1.5.1,1.5.3,1.5.9,1.5.12,1.6.2,1.7.4 思考：1.6.1,1.7.2,1.7.3
1 海南大学教案 课程名称:电工技术 任课教师: 第 1 章 电路的基本概念与基本定律 计划学时:4 学时 教学目的和要求: 1. 理解电压与电流参考方向的意义； 2. 理解电路的基本定律并能正确应用； 3. 了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解电功率和额定值的意 义； 4. 会计算电路中各点的电位。 重点: 1. 电压与电流参考方向 2. 电路的基本定律 难点: 电压与电流参考方向 作业思考题: 作业：1.5.1，1.5.3，1.5.9，1.5.12，1.6.2，1.7.4 思考：1.6.1，1.7.2，1.7.3
第1章电路的基本概念与基本定律 §11电路的作用与组成部分 一.电路 电路是电流流通的路径，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一 定方式组合而成。 二.电路的作用 电路的作用主要有两个，一是实现电能的传输、分配与转换，二是实 现信号的传递与处理。 下面举例说明上述两种电路的电路组成。 三.电路的组成 1.实现电能的传输、分配与转换电路一电力系统 电力系统的组成如下图所示，包括电源、负载和中间环节三部分： 电灯 俊电以种电线 电动机 变压器厂】电炉 其中发电机是电源，将其他形式的能量转换成电能：电灯、电炉和电 动机等是负载，将电能转换成其他形式的能量：变压器和输电线是中间环 节，用于传输和分配电能。 2.实现信号的传递与处理电路一扩音机 扩音机的组成如下图所示，包括信号源、负载和信号处理（在这里起 放大作用)三部分： 话筒放扬声器
2 第 1 章 电路的基本概念与基本定律 §1.1 电路的作用与组成部分 一. 电路 电路是电流流通的路径，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一 定方式组合而成。 二. 电路的作用 电路的作用主要有两个，一是实现电能的传输、分配与转换，二是实 现信号的传递与处理。 下面举例说明上述两种电路的电路组成。 三. 电路的组成 1. 实现电能的传输、分配与转换电路—电力系统 电力系统的组成如下图所示，包括电源、负载和中间环节三部分： 其中发电机是电源，将其他形式的能量转换成电能；电灯、电炉和电 动机等是负载，将电能转换成其他形式的能量；变压器和输电线是中间环 节，用于传输和分配电能。 2. 实现信号的传递与处理电路—扩音机 扩音机的组成如下图所示，包括信号源、负载和信号处理（在这里起 放大作用）三部分：
其中话简是信号源，把声音信号转换成电信号，经由放大器放大后推 动扬声器发音，所以扬声器是负载。 电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产 生的电压和电流称为响应。所谓电路分析，就是在已知电路的结构和元件 参数的条件下，讨论电路的激励与响应之间的关系。 S12电路模型 实际电路都是由一些起不同作用的实际电路元件或器件所组成，如发 电机、变压器、电动机、电池、晶体管以及各种电阻器和电容器等，它们 的电磁性质较为复杂，直接对其进行分析实际上是很困难的。因此，为了 便于用数学方法分析电路，一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁 性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际 电路相对应的电路模型，它是对实际电路电磁性质的科学抽象和概括。 理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。 这些元件分别由相应的参数来表征，下面以手电筒电路为例介绍电路模型 的概念。 手电筒实际上由电池、灯泡、开关和筒体组成。如果将电池用理想的电 源元件代替，其参数为电动势E和内阻R©：灯泡主要具有消耗电能的性 质，视为电阻元件，其参数为电阻R: 1.s 筒体用来连接电池和灯泡，其电阻忽 E 开关 略不计，认为是无电阻的理想导体： U R R。 开关用来控制电路的通断；则电路模 电池导线灯泡 型如图所示： 3
3 其中话筒是信号源，把声音信号转换成电信号，经由放大器放大后推 动扬声器发音，所以扬声器是负载。 电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产 生的电压和电流称为响应。所谓电路分析，就是在已知电路的结构和元件 参数的条件下，讨论电路的激励与响应之间的关系。 §1.2 电路模型 实际电路都是由一些起不同作用的实际电路元件或器件所组成，如发 电机、变压器、电动机、电池、晶体管以及各种电阻器和电容器等，它们 的电磁性质较为复杂，直接对其进行分析实际上是很困难的。因此，为了 便于用数学方法分析电路，一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁 性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际 电路相对应的电路模型，它是对实际电路电磁性质的科学抽象和概括。 理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。 这些元件分别由相应的参数来表征，下面以手电筒电路为例介绍电路模型 的概念。 手电筒实际上由电池、灯泡、开关和筒体组成。如果将电池用理想的电 源元件代替，其参数为电动势 E 和内阻 Ro；灯泡主要具有消耗电能的性 质，视为电阻元件，其参数为电阻 R； 筒体用来连接电池和灯泡，其电阻忽 略不计，认为是无电阻的理想导体； 开关用来控制电路的通断；则电路模 型如图所示：
今后分析的都是指电路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元件 都用规定的图形符号表示。 §1.3电压和电流的参考方向 一.电路基本物理量的实际方向 物理学中规定正电荷运动的方向为电流的方向，称为电流的实际方向。 同样，规定电压的方向为由高电位端指向低电位端，即为电位降低的方向： 规定电动势的方向为在电源内部由低电位端指向高电位端，即为电位升高 的方向。 在我国，电流和电压的单位采用国际单位制。 二.电路基本物理量的参考方向 1.参考方向的概念 在分析与计算复杂电路时，难于事先判定电路中某支路中电流的实际 方向，为了分析和计算方便，常常任意假定一个方向为电流的方向，称为 电流的参考方向。实际方向与参考方向一致，电流值为正值： 实际方向与参考方向相反，电流值为负值。所以，引入电流的参考方向之 后，电流变成了具有正、负号的代数量。电压与电动势参考方向的概念与 电流类同。 2.参考方向的表示方法 如图所示，电流参考方向可以用箭头表示，也可以用双下标表示，例 如：Ib是指电流I的参考方向由a指向b。电压参考方向除了可以用“+”、 “.”极性表示外，也可以用双下标表示，例如：Ub是指a点的参考极性 为正，b点的参考极性为负
4 今后分析的都是指电路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元件 都用规定的图形符号表示。 §1.3 电压和电流的参考方向 一. 电路基本物理量的实际方向 物理学中规定正电荷运动的方向为电流的方向，称为电流的实际方向。 同样，规定电压的方向为由高电位端指向低电位端，即为电位降低的方向； 规定电动势的方向为在电源内部由低电位端指向高电位端，即为电位升高 的方向。 在我国，电流和电压的单位采用国际单位制。 二. 电路基本物理量的参考方向 1. 参考方向的概念 在分析与计算复杂电路时，难于事先判定电路中某支路中电流的实际 方向，为了分析和计算方便，常常任意假定一个方向为电流的方向，称为 电流的参考方向。实际方向与参考方向一致，电流值为正值； 实际方向与参考方向相反，电流值为负值。所以，引入电流的参考方向之 后，电流变成了具有正、负号的代数量。电压与电动势参考方向的概念与 电流类同。 2. 参考方向的表示方法 如图所示，电流参考方向可以用箭头表示，也可以用双下标表示，例 如：Iab是指电流 I 的参考方向由 a 指向 b。电压参考方向除了可以用“+” 、 “-”极性表示外，也可以用双下标表示，例如：Uab 是指 a 点的参考极性 为正，b 点的参考极性为负
(箭标aR6 正负极性a一b 双下标Ia如 双下标Ub 电动势参考方向的表示方法与电压类同。 例1：如图所示，若I=5A,则电流从a流向b;若I=-5A,则 电流从b流向a。 例2：如图所示，若U=5V,则电压的实际方向从a指向b,若U= 5V,则电压的实际方向从b指向a。 +U a R b 注意：在参考方向选定后，电流（或电压）值才有正负之分。 现将电流、电压与电动势参考方向及单位的规定总结如下表所示： 物理量 实际方向单位 电流1 正电荷运动的方向 高电位→低电位 电压U (电位降低的方向) v.vvmv. 低电位→高电位 电动势E (电位升高的方向) S1.4欧姆定律 一.欧姆定理 流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，这就是大家熟知的欧姆定 律。引入参考方向后欧姆定律有两种表示：， 5
5 电动势参考方向的表示方法与电压类同。 例 1：如图所示，若 I = 5A，则电流从 a 流向 b； 若 I = –5A，则 电流从 b 流向 a 。 例 2：如图所示，若 U = 5V，则电压的实际方向从 a 指向 b，若 U= –5V，则电压的实际方向从 b 指向 a 。 注意：在参考方向选定后，电流(或电压)值才有正负之分。 现将电流、电压与电动势参考方向及单位的规定总结如下表所示： §1.4 欧姆定律 一. 欧姆定理 流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，这就是大家熟知的欧姆定 律。引入参考方向后欧姆定律有两种表示：