电流参考方向设为“非关联方向”,非关联就是电流由电压低极性端流入,由电压高极性端流 出的参考方向,非关联方向下元件发出功率。 (4)参考方向和实际方向 正电荷移动的方向规定为电流的实际方向;电路中两点从高到低的方向规定为电压的实 际方向。有了实际方向为什么还要引入参考方向,它们之间有什么样的差别和联系,这是学习 时必须首先要搞清楚的问题。 电压、电流的实际方向即指它们的真实方向,是客观存在;参考方向则是指电路图上标 示的电压、电流的箭头方向,是人为任意假定的。分析和计算电路时,常常无法正确判断出电 压、电流的真实方向,因此按照人们的主观想象,在电路图中标出一个假定的电压、电流方向, 这就是参考方向。电路图中的参考方向一但标定,在整个电路分析计算过程中就不容改变。参 考方向提供了电压、电流方程式中各量前面正、负号确定的依据。对方程求解的结果,若电压、 电流得正值,说明标定的电压、电流参考方向与电压、电流的实际方向相符:若方程求解的结 果是负值,则说明假定的参考方向与实际方向相反。 电路分析和计算中,参考方向的概念十分重要,如果在计算电路时不标示电压、电流的 参考方向,显然,方程式中各量的正、负就无法确定。本章强调了电路响应的“参考方向”在 电路分析中的重要性。 2、检验学习结果解析 (1)如图1.3(a)所示,若已知元件吸收功率为-20W,电压U=5V,求电流l。 元母 (a)关联参考方向 (b)非关联参考方向 图1.3电压、电流参考方向 解析:图1.3(a中元件两端的电压、电流为关联参考方向,显然是假想为一个负载。关联 参考方向下 4A 电流得负值,说明通过元件中的电流的实际方向与参考方向相反,因此该元件实际上是 个电源。 (2)如图1.3(b)所示,若已知元件中通过的电流l=-100A,元件两端电压L=10V,求 电功率P,并说明该元件是吸收功率还是发出功率。 解析:图1.3(b)中元件上的电压与电流为非关联参考方向,在非关联参考方向下显然是 把元件假想为一个电源,因此元件发出的功率为 P"=U=10×(-100)=-1000W 元件发出负功率,实际上是吸收功率,因此图1.3(b)中元件实际上是一个负载
5 电流参考方向设为“非关联方向”，非关联就是电流由电压低极性端流入，由电压高极性端流 出的参考方向，非关联方向下元件发出功率。 （4）参考方向和实际方向 正电荷移动的方向规定为电流的实际方向；电路中两点从高到低的方向规定为电压的实 际方向。有了实际方向为什么还要引入参考方向，它们之间有什么样的差别和联系，这是学习 时必须首先要搞清楚的问题。 电压、电流的实际方向即指它们的真实方向，是客观存在；参考方向则是指电路图上标 示的电压、电流的箭头方向，是人为任意假定的。分析和计算电路时，常常无法正确判断出电 压、电流的真实方向，因此按照人们的主观想象，在电路图中标出一个假定的电压、电流方向， 这就是参考方向。电路图中的参考方向一但标定，在整个电路分析计算过程中就不容改变。参 考方向提供了电压、电流方程式中各量前面正、负号确定的依据。对方程求解的结果，若电压、 电流得正值，说明标定的电压、电流参考方向与电压、电流的实际方向相符；若方程求解的结 果是负值，则说明假定的参考方向与实际方向相反。 电路分析和计算中，参考方向的概念十分重要，如果在计算电路时不标示电压、电流的 参考方向，显然，方程式中各量的正、负就无法确定。本章强调了电路响应的“参考方向”在 电路分析中的重要性。 2、检验学习结果解析 （1）如图 1.3（a）所示，若已知元件吸收功率为－20 W，电压 U=5V，求电流 I。 解析：图 1.3(a)中元件两端的电压、电流为关联参考方向，显然是假想为一个负载。关联 参考方向下 4 5 20 = − − = = U P I A 电流得负值，说明通过元件中的电流的实际方向与参考方向相反，因此该元件实际上是一 个电源。 （2）如图 1.3(b)所示，若已知元件中通过的电流 I=－100A，元件两端电压 U=10V，求 电功率 P，并说明该元件是吸收功率还是发出功率。 解析：图 1.3(b)中元件上的电压与电流为非关联参考方向，在非关联参考方向下显然是 把元件假想为一个电源，因此元件发出的功率为 P' = UI = 10 (−100) = −1000 W 元件发出负功率，实际上是吸收功率，因此图 1.3(b)中元件实际上是一个负载。 ＋ － U I （a）关联参考方向 － ＋ U I （b）非关联参考方向 图 1.3 电压、电流参考方向 元件 元件
(3)电压、电位、电动势有何异同? 解析:电压、电位和电动势三者定义式的表达形式相同,因此它们的单位相同,都是伏 特【V】:电压和电位是反映电场力作功能力的物理量,电动势则是反映电源力作功能力的物 理量:电压和电位既可以存在于电源外部,还可以存在于电源两端,而电动势只存在于电源内 部;电压的大小仅取决于电路中两点电位的差值,因此是绝对的量,其方向由电位高的一点指 向电位低的一点,因此也常把电压称为电压降;电位只有高、低、正、负之分,没有方向而言, 其高、低、正、负均相对于电路中的参考点,因此电位是相对的量:电动势的方向由电源负极 指向电源正极。 (4)电功率大的用电器,电功也一定大。这种说法正确吗?为什么? 解析:用电器铭牌上标示的电功率P的大小,反映了用电器能量转换的本领,是从制造 厂出来就确定了的:电功W的大小则是反映了用电器实际耗能的多少,因为W=P,显然电功 的大小与用电时间的长短有关。电功率再大的用电器,如果没有与电源接通,即1=0时,电功 W=P=0。所以,电功率大的用电器,电功也一定大的说法是错误的 (5)在电路分析中,引入参考方向的目的是什么?应用参考方向时,会遇到“正、负, 加、减,相同、相反”这几对词,你能说明它们的不同之处吗? 解析:电路分析中之所以引入参考方向,目的是给分析和计算电路提供方便和依据。应 用参考方向时遇到的“正、负”,是指在参考方向下,电压和电流的数值前面的正、负号,若 参考方向下一个电流为“-2A”,说明它的实际方向与参考方向相反,参考方向下一个电压为 +20V”,说明该电压的实际方向与参考方向一致:“加、减”是指在参考方向下列写电路方 程式时各量前面的正、负号:“相同、相反”则是指电压、电流是否为关联参考方向,电压 电流参考方向“相同”是指二者为关联参考方向,即电流流入端为电压的高极性端:“相反” 是指电压、电流为非关联参考方向,即电流由电压的低极性一端流入。 1.3基尔霍夫定律 学习指导 (1)欧姆定律和基尔霍夫定律 欧姆定律和基尔霍夫电流定律、基尔霍夫电压定律统称为电路的三大基本定律,它们反 映了电路中的两种不同约束。欧姆定律阐述和解决的是某一元件对于电路基本变量(即元件两 端电压与通过元件的电流)的约束关系;而基尔霍夫两定律阐述和解决的是电路元件互联后, 电路的整体结构对电路基本变量(回路中的电压和结点上的电流)的约束关系,在学习中应把 这两种不同的约束关系加以区别 (2)集总参数电路
6 （3）电压、电位、电动势有何异同？ 解析：电压、电位和电动势三者定义式的表达形式相同，因此它们的单位相同，都是伏 特【V】；电压和电位是反映电场力作功能力的物理量，电动势则是反映电源力作功能力的物 理量；电压和电位既可以存在于电源外部，还可以存在于电源两端，而电动势只存在于电源内 部；电压的大小仅取决于电路中两点电位的差值，因此是绝对的量，其方向由电位高的一点指 向电位低的一点，因此也常把电压称为电压降；电位只有高、低、正、负之分，没有方向而言， 其高、低、正、负均相对于电路中的参考点，因此电位是相对的量；电动势的方向由电源负极 指向电源正极。 （4）电功率大的用电器，电功也一定大。这种说法正确吗？为什么？ 解析：用电器铭牌上标示的电功率 P 的大小，反映了用电器能量转换的本领，是从制造 厂出来就确定了的；电功 W 的大小则是反映了用电器实际耗能的多少，因为 W=Pt，显然电功 的大小与用电时间的长短有关。电功率再大的用电器，如果没有与电源接通，即 t=0 时，电功 W=Pt=0。所以，电功率大的用电器，电功也一定大的说法是错误的。 （5）在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？应用参考方向时，会遇到“正、负， 加、减，相同、相反”这几对词，你能说明它们的不同之处吗？ 解析：电路分析中之所以引入参考方向，目的是给分析和计算电路提供方便和依据。应 用参考方向时遇到的“正、负”，是指在参考方向下，电压和电流的数值前面的正、负号，若 参考方向下一个电流为“－2A”，说明它的实际方向与参考方向相反，参考方向下一个电压为 “＋20V”，说明该电压的实际方向与参考方向一致；“加、减”是指在参考方向下列写电路方 程式时各量前面的正、负号；“相同、相反”则是指电压、电流是否为关联参考方向，电压、 电流参考方向“相同”是指二者为关联参考方向，即电流流入端为电压的高极性端；“相反” 是指电压、电流为非关联参考方向，即电流由电压的低极性一端流入。 1．3 基尔霍夫定律 1、学习指导 （1）欧姆定律和基尔霍夫定律 欧姆定律和基尔霍夫电流定律、基尔霍夫电压定律统称为电路的三大基本定律，它们反 映了电路中的两种不同约束。欧姆定律阐述和解决的是某一元件对于电路基本变量（即元件两 端电压与通过元件的电流）的约束关系；而基尔霍夫两定律阐述和解决的是电路元件互联后， 电路的整体结构对电路基本变量（回路中的电压和结点上的电流）的约束关系，在学习中应把 这两种不同的约束关系加以区别。 （2）集总参数电路
学习电路基本定律时要注意它们的适用范围:仅限于对集总参数电路的分析。所谓的集 总参数电路是指:电路中的电磁能量只储存和消耗在元件上,并且各元件间是用无阻、无感的 理想导线相连接,导线与电路各部分之间的电容也都可以忽略的电路。换句话说,只要电路的 尺寸远小于电路中最高频率所对应的波长,不管其连接方式如何,都可以称为集总参数电路。 (3)基尔霍夫定律 基尔霍夫第一定律也称为结点电流定律,它解决了汇集到电路结点上各条支路电流的约 束关系:对电路的任意结点而言,流入结点的电流的代数和恒等于零。此规律在规定流入结点 的电流和流出结点的电流正、负取值不同时成立 基尔霍夫第二定律也称为回路电压定律,它解决了一个回路中所有元件上电压降的相互 约束关系:对电路的任意回路而言,绕回路一周,所有元件上电压降的代数和恒等于电路的电 压升。此规律在标定了回路绕行方向后、并规定电压降或回路电压升和绕行方向一致时取正、 否则取负时成立。 2、检验学习结果解析 1)你能从理解的角度上来说明什么是支路、回路、结点和网孔吗? 解析:支路就是指联接在电路中两点之间的一段无分岔电路,且这段无分岔电路中可能 是一个也可能是几个元件相串联,但串联各元件中通过的电流相同;回路是指电路中的任何 个闭合路径:三条或三条以上支路的汇集点称为结点:网孔则是平面电路图上内部不包含支路 的闭合路径 (2)你能说明欧姆定律和基尔霍夫定律在电路的约束上有什么不同吗? 解析:欧姆定律反映的是线性电阻元件特性对元件本身电压、电流的约束:基尔霍夫定 律反映的是元件之间联接时给支路上电压与电流造成的约束。因此,在利用欧姆定律时,我们 只需考虑元件本身的特点而不必要考虑元件之间的关系:当我们利用基尔霍夫定律时,我们考 虑的则是元件之间的联系或电路的整体结构,不需要考虑元件本身的特性。 (3)在应用KCL定律解题时,为什么要首先约定流入、流出结点的电流的参考方向?计 算结果电流为负值说明了什么问题? 解析:应用KCL定律解题时,首先假定和标示出汇集到结点上的各支路电流的参考方向 才能根据这些参考方向确定电流方程中各电流前面的正、负号;计算结果电流为负值,则说明 电路图上标示的电流参考方向与该电流的实际方向相反 (4)应用KCL和KVL定律解题时,为什么要在电路图上先标示出电流的参考方向及事 先给出回路中的参考绕行方向? 解析:在电路图上事先标示出电流的参考方向及事先给出回路中的参考绕行方向是为了 给列写的方程式提供其中各项的正、负取值。 (5)KCL和KVL的推广应用你是如何理解和掌握的? 解析:KCL的推广首先要掌握电路中哪些部分可以做为广义结点,KVL的推广则要掌握
7 学习电路基本定律时要注意它们的适用范围：仅限于对集总参数电路的分析。所谓的集 总参数电路是指：电路中的电磁能量只储存和消耗在元件上，并且各元件间是用无阻、无感的 理想导线相连接，导线与电路各部分之间的电容也都可以忽略的电路。换句话说，只要电路的 尺寸远小于电路中最高频率所对应的波长，不管其连接方式如何，都可以称为集总参数电路。 （3）基尔霍夫定律 基尔霍夫第一定律也称为结点电流定律，它解决了汇集到电路结点上各条支路电流的约 束关系：对电路的任意结点而言，流入结点的电流的代数和恒等于零。此规律在规定流入结点 的电流和流出结点的电流正、负取值不同时成立。 基尔霍夫第二定律也称为回路电压定律，它解决了一个回路中所有元件上电压降的相互 约束关系：对电路的任意回路而言，绕回路一周，所有元件上电压降的代数和恒等于电路的电 压升。此规律在标定了回路绕行方向后、并规定电压降或回路电压升和绕行方向一致时取正、 否则取负时成立。 2、检验学习结果解析 （1）你能从理解的角度上来说明什么是支路、回路、结点和网孔吗？ 解析：支路就是指联接在电路中两点之间的一段无分岔电路，且这段无分岔电路中可能 是一个也可能是几个元件相串联，但串联各元件中通过的电流相同；回路是指电路中的任何一 个闭合路径；三条或三条以上支路的汇集点称为结点；网孔则是平面电路图上内部不包含支路 的闭合路径。 （2）你能说明欧姆定律和基尔霍夫定律在电路的约束上有什么不同吗？ 解析：欧姆定律反映的是线性电阻元件特性对元件本身电压、电流的约束；基尔霍夫定 律反映的是元件之间联接时给支路上电压与电流造成的约束。因此，在利用欧姆定律时，我们 只需考虑元件本身的特点而不必要考虑元件之间的关系；当我们利用基尔霍夫定律时，我们考 虑的则是元件之间的联系或电路的整体结构，不需要考虑元件本身的特性。 （3）在应用 KCL 定律解题时，为什么要首先约定流入、流出结点的电流的参考方向？计 算结果电流为负值说明了什么问题？ 解析：应用 KCL 定律解题时，首先假定和标示出汇集到结点上的各支路电流的参考方向， 才能根据这些参考方向确定电流方程中各电流前面的正、负号；计算结果电流为负值，则说明 电路图上标示的电流参考方向与该电流的实际方向相反。 （4）应用 KCL 和 KVL 定律解题时，为什么要在电路图上先标示出电流的参考方向及事 先给出回路中的参考绕行方向？ 解析：在电路图上事先标示出电流的参考方向及事先给出回路中的参考绕行方向是为了 给列写的方程式提供其中各项的正、负取值。 （5）KCL 和 KVL 的推广应用你是如何理解和掌握的？ 解析：KCL 的推广首先要掌握电路中哪些部分可以做为广义结点，KVL 的推广则要掌握