电路A教案 书一幸电塔模型和电感定体 射一章皂离型尾定襣 敕学基本要求 电路理论主要研究电路中发生的电磁现象，用电流、电压和功率等物理量来描述 其中的过程。因为电路是由电路元件构成的，因而整个电路的表现如何既要看元件的 连接方式，又要看每个元件的特性，这就决定了电路中各电流、电压要受两种基本规 律的约束，即： (1)电路元件性质的约束。也称电路元件的伏安关系(VCR),它仅与元件性质 有关，与元件在电路中连接方式无关。 (2)电路连接方式的约束。也称拓扑约束，它仅与元件在电路中连接方式有关， 与元件性质无关。基尔霍夫电流定律(KCL)、电压定律(KVL)是概括这种约束关 系的基本定律。 本章学习的内容有：电路和电路模型，电流和电压的参考方向，电功率和能量， 电路元件，电阻元件的数学模型及特性，电压源和电流源的概念及特点，受控源的概 念及分类，结点、支路、回路的概念和基尔霍夫定律。 本章内容是所有章节的基础，学习时要深刻理解，熟练掌握。 预习知识：物理学中的电磁感应定律、楞次定律。 本章的重点：电流和电压的参考方向，电路元件特性和基尔霍夫定律是本章学习 的重点。 难点：电压电流的实际方向和参考方向的联系和差别。理想电路元件与实际电路 器件的联系和差别。独立电源与受控电源的联系和差别： S1一1电路和电路模型 一、实际电路 实际电路是由电器设备组成（如电动机、变压器、 晶体管、电容等等)，为完成某种预期的目的而设计、 连接和安装形成电流通路。 1.电路的组成 图1是最简单的一种实际照明电路。它由三部分 组成： 第1页 共17页
电路 A 教案 第一章 电路模型和电路定律 第 1 页 共 17 页 教学基本要求 电路理论主要研究电路中发生的电磁现象，用电流、电压和功率等物理量来描述 其中的过程。因为电路是由电路元件构成的，因而整个电路的表现如何既要看元件的 连接方式，又要看每个元件的特性，这就决定了电路中各电流、电压要受两种基本规 律的约束，即： （1）电路元件性质的约束。也称电路元件的伏安关系（VCR），它仅与元件性质 有关，与元件在电路中连接方式无关。 （2）电路连接方式的约束。也称拓扑约束，它仅与元件在电路中连接方式有关， 与元件性质无关。基尔霍夫电流定律（KCL）、电压定律（KVL）是概括这种约束关 系的基本定律。 本章学习的内容有：电路和电路模型，电流和电压的参考方向，电功率和能量， 电路元件，电阻元件的数学模型及特性，电压源和电流源的概念及特点，受控源的概 念及分类，结点、支路、回路的概念和基尔霍夫定律。 本章内容是所有章节的基础，学习时要深刻理解，熟练掌握。 预习知识：物理学中的电磁感应定律、楞次定律。 本章的重点：电流和电压的参考方向，电路元件特性和基尔霍夫定律是本章学习 的重点。 难点：电压电流的实际方向和参考方向的联系和差别。理想电路元件与实际电路 器件的联系和差别。独立电源与受控电源的联系和差别。 §1－1 电路和电路模型 一、实际电路 实际电路是由电器设备组成（如电动机、变压器、 晶体管、电容等等），为完成某种预期的目的而设计、 连接和安装形成电流通路。 1. 电路的组成 图 1 是最简单的一种实际照明电路。它由三部分 组成：
电路A教案 弟一幸电塔棋型和电塔定体 (1)提供电能的能源（图中为干电池），简称电源或激励源或输入，电源把其 它形式的能量转换成电能： (2)用电设备（图中为灯泡），简称负载，负载把电能转换为其他形式的能量 (3)连接导线，导线提供电流通路。 电路中产生的电压和电流称为响应。任何实际电路都不可缺少这三个组成部分。 2.电路的功能： (1)进行能量的传输、分配与转换（如电力系统中的输电电路）。 (2)进行信息的传递与处理（如电话道路和信号的放大、滤波、调协、检波等 等)。 (3)测量电路（如万用表电路）。 (4)贮存信息（计算机存放数据、程序电路）。 尽管实际电路的外貌结构、具体功能以及设计方法各不相同，但遵循同一理论基 础，即电路理论。 所谓电路分析就是在已知电路结构及元件性质的情况下，找出输入（激励）与输 出（响应）之间的关系，即己知输入求输出或己知输出求输入。 二、电路模型 实际电路是由电气元件相互连接而成，其特点是具有供作电气连接的外伸端点和 通电以后内部会出现这种或那种的电磁过程。 在研究电路理论时，采用把实际电路抽象为理想化的模型，用对理想化模型的分 析代替对实际电路的分析，并称实际电路的理想化模型为电路模型简称电路，因此在 电路理论中，实际电路和电路在概念上是有差异的，不可混为一谈。 1.电路模型足以反映实际电路中电工设备和器件（实际部件）的电磁性能的 理想电路元件或它们的组合。 2.理想电路元件抽掉了实际部件的外形、尺寸等差异性，反映其电磁性能共 性的电路模型的最小单元。 电路中应用的实际电气元件种类很多，每一种元件都有其特性，它们的特性与电 路中所发生的电磁现象和过程有关。发生在实际电路器件中的电磁现象按性质可分 为： 消耗电能：供给电能：储存电场能量：储存磁场能量。 但是任何一个实际元件的电磁性能是多方面的，即同时存在几种电磁现象，因而 第2页 共17页
电路 A 教案 第一章 电路模型和电路定律 第 2 页 共 17 页 （1）提供电能的能源（图中为干电池），简称电源或激励源或输入，电源把其 它形式的能量转换成电能； （2）用电设备（图中为灯泡），简称负载，负载把电能转换为其他形式的能量； （3）连接导线，导线提供电流通路。 电路中产生的电压和电流称为响应。任何实际电路都不可缺少这三个组成部分。 2. 电路的功能： （1）进行能量的传输、分配与转换（如电力系统中的输电电路）。 （2）进行信息的传递与处理（如电话道路和信号的放大、滤波、调协、检波等 等）。 （3）测量电路（如万用表电路）。 （4）贮存信息（计算机存放数据、程序电路）。 尽管实际电路的外貌结构、具体功能以及设计方法各不相同，但遵循同一理论基 础，即电路理论。 所谓电路分析就是在已知电路结构及元件性质的情况下，找出输入（激励）与输 出（响应）之间的关系，即已知输入求输出或已知输出求输入。 二、电路模型 实际电路是由电气元件相互连接而成，其特点是具有供作电气连接的外伸端点和 通电以后内部会出现这种或那种的电磁过程。 在研究电路理论时，采用把实际电路抽象为理想化的模型，用对理想化模型的分 析代替对实际电路的分析，并称实际电路的理想化模型为电路模型简称电路，因此在 电路理论中，实际电路和电路在概念上是有差异的，不可混为一谈。 1. 电路模型 足以反映实际电路中电工设备和器件（实际部件）的电磁性能的 理想电路元件或它们的组合。 2. 理想电路元件 抽掉了实际部件的外形、尺寸等差异性，反映其电磁性能共 性的电路模型的最小单元。 电路中应用的实际电气元件种类很多，每一种元件都有其特性，它们的特性与电 路中所发生的电磁现象和过程有关。发生在实际电路器件中的电磁现象按性质可分 为： 消耗电能；供给电能；储存电场能量；储存磁场能量。 但是任何一个实际元件的电磁性能是多方面的，即同时存在几种电磁现象，因而
电路A教金 帮一章电落模型和电感定律 使分析电路问题复杂化。为了便于分析和数学描述，在研究某些器件时，往往只考虑 起主要作用的电磁现象，忽略次要性质。假定这些现象可以分别研究。将每一种性质 的电磁现象用一理想电路元件来表征，有如下几种基本的理想电路元件： (1)电阻一反映消耗电能转换成其他形式 →1R 能量的过程（如电阻器、灯泡、电炉等）。 (2)电容一反映产生电场、储存电场能量 的特征。 (3)电感一反映产生磁场、储存磁场能量 的特征。 →in (4)电源元件一表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件。 3.需要注意的是： (1)具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用同一模型表 示。 (2)一个实际元件可以用一个或几个理想元件来代替。 (3)同一实际电路部件在不同的工作条件下，其模型可以有不同的形式。 如在直流情况下，一个线圈的模型可以是一个电 阻元件： 在较低频率下，就要用电阻元件和电感元件的串 联组合模拟。 在较高频率下，还应计及导体表面的电荷作用， 即电容效应，所以其模型还需要包含电容元件。 4.电路元件分线性和非线性两种。若元件的参数与电压电流无关称为线性元件， 否则成为非线性元件。本书主要讨论线性集总参数电路。 5.电压和电流的大小和方向都不随时间变化的电路，称为恒定电流电路或直流电 路，否则称为交流电流电路或交流电路。在直流电路中，与电路联系着的磁场和电场 都不随时间变化，因而不必考虑电磁感应现象和与变化电场有关的物理现象，这样对 电路分析就比较容易，且能够突出基本原理和分析方法。因此将从直流电路开始进行 分析。分析电路之前首先要讨论电路的基本物理量、电路元件和电路定律 第3页 共17页
电路 A 教案 第一章 电路模型和电路定律 第 3 页 共 17 页 使分析电路问题复杂化。为了便于分析和数学描述，在研究某些器件时，往往只考虑 起主要作用的电磁现象，忽略次要性质。假定这些现象可以分别研究。将每一种性质 的电磁现象用一理想电路元件来表征，有如下几种基本的理想电路元件： （1）电阻－反映消耗电能转换成其他形式 能量的过程（如电阻器、灯泡、电炉等）。 （2）电容－反映产生电场、储存电场能量 的特征。 （3）电感－反映产生磁场、储存磁场能量 的特征。 （4）电源元件－表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件。 3. 需要注意的是： （1）具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用同一模型表 示。 （2）一个实际元件可以用一个或几个理想元件来代替。 （3）同一实际电路部件在不同的工作条件下，其模型可以有不同的形式。 如在直流情况下，一个线圈的模型可以是一个电 阻元件； 在较低频率下，就要用电阻元件和电感元件的串 联组合模拟。 在较高频率下，还应计及导体表面的电荷作用， 即电容效应，所以其模型还需要包含电容元件。 4. 电路元件分线性和非线性两种。若元件的参数与电压电流无关称为线性元件， 否则成为非线性元件。本书主要讨论线性集总参数电路。 5. 电压和电流的大小和方向都不随时间变化的电路，称为恒定电流电路或直流电 路，否则称为交流电流电路或交流电路。在直流电路中，与电路联系着的磁场和电场 都不随时间变化，因而不必考虑电磁感应现象和与变化电场有关的物理现象，这样对 电路分析就比较容易，且能够突出基本原理和分析方法。因此将从直流电路开始进行 分析。分析电路之前首先要讨论电路的基本物理量、电路元件和电路定律
电路A教案 书一幸电塔棋型和电塔定体 $1一2电流和电压的参考方向 电路理论中涉及的物理量主要有电流人、电压八、电荷Q、磁通①、电功率P和 电磁能量W。在电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。 一、电流和电流的参考方向 1.电流的定义在电场力的作用下，带电粒子有规则的定向运动形成电流。 2.电流强度单位时间内通过导体横截面的电荷量，称为电流强度，简称电流。 用表达式表示为： △dt 单位：kA、A、mA、uA。1kA=103A1mA=10-3A1μA=10-6A。 3.电流的方向习惯上规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。 4.电流的参考方向电流在导体或电路元件中的实际方向只有两种可能。当有正 电荷的净流量从A端流入B端流出时，则电流的方向从A指向B。在简单直流电路 中，各元件电流的实际方向容易判定，但在复杂电路中，电流方向往往难以直接标出， 在交流电路中，电流的方向随时间不断变化，不可能用一个固定的方向。这样便引用 参考方向的概念。可任意选定某一方向作为电流的参考方向，电流参考方向的表示： 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。 用双下标表示：如iAB,电流的参考方向由A指向B。 i>参考方向 B→参考方向 B A B 参考方向和实际方向的关系： i+参考方向 i◆一参考方向 A一实际方向B A一实际方向B i>0 i<0 需要指出的是： 电流的参考方向可以任意指定： 指定参考方向的用意是把电流看成代数量。在指定的电流参考方向下，电流值的 正和负就可以反映出电流的实际方向。当电流为正，表示电流的实际方向与参考方向 相同，电流为负时，电流的实际方向与参考方向相反。 第4页 共17页
电路 A 教案 第一章 电路模型和电路定律 第 4 页 共 17 页 §1－2 电流和电压的参考方向 电路理论中涉及的物理量主要有电流 I、电压 U、电荷 Q、磁通 Φ、电功率 P 和 电磁能量 W。在电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。 一、电流和电流的参考方向 1. 电流的定义 在电场力的作用下，带电粒子有规则的定向运动形成电流。 2. 电流强度 单位时间内通过导体横截面的电荷量，称为电流强度，简称电流。 用表达式表示为： 单位：kA、A、mA、μA 。1kA=103A 1mA=10-3A 1μA=10-6A。 3. 电流的方向 习惯上规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。 4. 电流的参考方向 电流在导体或电路元件中的实际方向只有两种可能。当有正 电荷的净流量从 A 端流入 B 端流出时，则电流的方向从 A 指向 B。在简单直流电路 中，各元件电流的实际方向容易判定，但在复杂电路中，电流方向往往难以直接标出， 在交流电路中，电流的方向随时间不断变化，不可能用一个固定的方向。这样便引用 参考方向的概念。可任意选定某一方向作为电流的参考方向，电流参考方向的表示： 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。 用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由 A 指向 B。 参考方向和实际方向的关系： i＞0 i＜0 需要指出的是： 电流的参考方向可以任意指定； 指定参考方向的用意是把电流看成代数量。在指定的电流参考方向下，电流值的 正和负就可以反映出电流的实际方向。当电流为正，表示电流的实际方向与参考方向 相同，电流为负时，电流的实际方向与参考方向相反
电路A教案 帮一章电落模型和电路定律 在分析电路时，只有标出电流的参考方向，并依此为准进行计算，最后从答案的 正负确定实际方向。显然在没有规定参考方向的情况下，电流的正负毫无意义。 二、电压和电压的参考方向 电荷在电路中流动，必然有能量交换发生，电荷在电路的某处（电源）获得电能， 而在另一处（电阻元件）失去电能，因此在电路中存在着能量的流动。电源可以提供 能量，有能量流出，电阻元件吸收能量，有能量流入。 电荷依靠什么在电路中流动？这是电场力作功的结果。为了衡量电场力对电荷作 功的能力，引入电压这个物理量。 L.电压的定义单位正电荷q从电路中一点移至另一点时电场力所做的功(W) 的大小。用公式表示： 或U=严 (直流) 2.电压的单位：kV、V、mV、μV。 1kV=103V 1mV=103V1μV=10-6V 3.电位的定义单位正电荷g从电路中一点移至参考点(=0)时电场力做功 的大小。 在电场中有了电位的概念，则A、B两点间的电压，可用电位差来表示： “=P4一PB·如果正电荷由A点移到B点获得能量，则A点电位低即为“一”，B点 电位高即为十”。正电荷在电路中电能的得与失，体现为电位的升高和降低，即电位 升和电位降。 需要指出的是： (1)电路中电位参考点可任意选择： (2)参考点一经选定，电路中各点的电位值就是唯一的： (3)当选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将改变，但任意两点间电 压保持不变。 4.电压的实际方向规定为由高电位指向低电位。 5.电压的参考方向在电路分析中任意假定的电位降低的方向 为电压的参考方向。 电压参考方向的三种表示： (1)用箭头表示：箭头的指向为电压的参考方向。 第5页 共17页
电路 A 教案 第一章 电路模型和电路定律 第 5 页 共 17 页 在分析电路时，只有标出电流的参考方向，并依此为准进行计算，最后从答案的 正负确定实际方向。显然在没有规定参考方向的情况下，电流的正负毫无意义。 二、电压和电压的参考方向 电荷在电路中流动，必然有能量交换发生，电荷在电路的某处（电源）获得电能， 而在另一处（电阻元件）失去电能，因此在电路中存在着能量的流动。电源可以提供 能量，有能量流出，电阻元件吸收能量，有能量流入。 电荷依靠什么在电路中流动？这是电场力作功的结果。为了衡量电场力对电荷作 功的能力，引入电压这个物理量。 1. 电压的定义 单位正电荷 q 从电路中一点移至另一点时电场力所做的功（W） 的大小。用公式表示： dq dw u = 或 Q W U = （直流） 2. 电压的单位：kV、V、mV、μV。 1kV=103V 1mV=10-3V 1μV=10-6V 3. 电位的定义 单位正电荷 q 从电路中一点移至参考点（φ＝0）时电场力做功 的大小。 在电场中有了电位的概念，则 A、B 两点间的电压，可用电位差来表示： uAB = A − B 。如果正电荷由 A 点移到 B 点获得能量，则 A 点电位低即为“－”，B 点 电位高即为“＋”。正电荷在电路中电能的得与失，体现为电位的升高和降低，即电位 升和电位降。 需要指出的是： （1）电路中电位参考点可任意选择； （2）参考点一经选定，电路中各点的电位值就是唯一的； （3）当选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将改变，但任意两点间电 压保持不变。 4. 电压的实际方向 规定为由高电位指向低电位。 5. 电压的参考方向 在电路分析中任意假定的电位降低的方向 为电压的参考方向。 电压参考方向的三种表示： （1）用箭头表示：箭头的指向为电压的参考方向