電路的基本概念與基本定律第一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一參考書：一、姚海彬《電工技術》（電工學Ⅰ）二、李翰蓀《電路分析基礎》

三、王衛(wèi)《電工學》（上冊）第2版

參考教材：《電工學》（第七版）（上冊）兩個作業(yè)本：認真、及時、獨立！我的聯(lián)系方式：wxh1643@第二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一《電工及工業(yè)電子學Ⅰ》要求：每周交作業(yè)一次，3次不交者取消期末考試資格；無故曠課3次者取消期末考試資格?？倢W時：80學時本學期：40學時下學期：40學時實驗：18+14學時第三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一

緒論

電工學是一門研究電工技術和電子技術的理論和應用的技術基礎課，它包括：電工技術和電子技術兩部分。電工技術：電路理論：直流、交流、暫態(tài)等。磁路和電機：變壓器、電磁鐵、三相異步電動機及控制。電子技術：模擬電子線路：半導體器件、分離件放大器、集成運放、電源。數(shù)字電路：組合邏輯電路、時序邏輯電路。一、電工學課程的作用和任務第四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一一、電工學課程的作用和任務

電工學課程的作用是讓同學們掌握必要的電學知識，為將來的發(fā)展打下良好的基礎。

電工學課程的任務是研究電工技術和電子技術的理論和應用的技術基礎課程。

電工學課程應具有基礎性、應用性和先進性。

緒論第五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一

基礎性是指基本理論、基本知識和基本技能。

應用性是指課程內(nèi)容要理論聯(lián)系實際，建立系統(tǒng)概念，培養(yǎng)大家分析和解決問題的能力；重視實驗技能的訓練。

先進性是指電工學課程內(nèi)容和體系隨著電工技術和電子技術的發(fā)展應不斷更新。

緒論一、電工學課程的作用和任務第六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一二、電工技術和電子技術發(fā)展概況

緒論一、電工學課程的作用和任務

電和磁總是相伴而生的。我國古代早就發(fā)現(xiàn)了電磁現(xiàn)象，在公元前2600多年，我國人祖黃帝利用磁制成了羅盤針。1600年，英國醫(yī)生吉爾伯特（1544～1603）做了多年的實驗，發(fā)現(xiàn)了“電力”，“電吸引”等許多現(xiàn)象，并最先使用了“電力”、“電吸引”等專用術語，因此許多人稱他是電學之父。1785年，法國庫倫－－庫倫定律，最早的電學定律。1800年，意大利伏特－－化學電源，化學能變?yōu)殡娔?。第七頁，共六十三頁，編輯?023年，星期一二、電工技術和電子技術發(fā)展概況

緒論一、電工學課程的作用和任務1825年，法國安培－－安培環(huán)路定律，電流與磁通量。1826年，德國歐姆－－歐姆定律，電壓電流電阻。1831年，英國法拉第－－電磁感應，機械能電能。1845年，德國基爾霍夫－－電壓、電流定律。1864年，英國麥克斯韋－－電磁波。1866年，德國西門子－－發(fā)現(xiàn)了電動機原理。1834年俄國科學家雅可比制造出第一臺電動機。第八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一二、電工技術和電子技術發(fā)展概況

緒論一、電工學課程的作用和任務1875年，美國貝爾——電話。1879年，美國愛迪生——電燈。1906年，美國德福雷斯特——真空三極管。1888年德國物理學家赫茲通過實驗獲得了電磁波，證實了麥克斯韋提出的電磁波理論。1895年意大利和俄國分別進行了通信實驗，從而為無線電技術的發(fā)展開辟了道路。第九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一二、電工技術和電子技術發(fā)展概況

緒論一、電工學課程的作用和任務1875年，美國貝爾——電話。1879年，美國愛迪生——電燈。1906年，美國德福雷斯特——真空三極管。1888年德國物理學家赫茲通過實驗獲得了電磁波，證實了麥克斯韋提出的電磁波理論。1895年意大利和俄國分別進行了通信實驗，從而為無線電技術的發(fā)展開辟了道路。第十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一二、電工技術和電子技術發(fā)展概況

緒論一、電工學課程的作用和任務1925年，英國貝爾德——電視。1946年，美國諾依曼——計算機。1948年，美國半導體晶體管。1958年，美國第一片集成電路IC。第十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一二、電工技術和電子技術發(fā)展概況三、課程的學習方法2、上課注意聽講，下課要看除教材外的其它參考書及做適當?shù)牧曨}。1、重點放在物理概念和基本分析方法上。3、要重視實踐技能的培養(yǎng)。

緒論一、電工學課程的作用和任務第十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一第一部分電路理論

電路理論就是研究電路基本規(guī)律的一門學科，它是一門具有豐富內(nèi)容的學科，它的理論和方法，在其它領域也得到了廣泛的應用。已知輸出輸入的條件，求元件參數(shù)和電路結構。電路理論：電路分析：電路綜合：已知電路結構、元件參數(shù)，求電路中的電流、電壓和功率。第十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一第一部分電路理論

電路理論就是研究電路基本規(guī)律的一門學科，它是一門具有豐富內(nèi)容的學科，它的理論和方法，在其它領域也得到了廣泛的應用。電路分析集總參數(shù)電路(線性、時不變)ＫＶＬ、ＫＣＬ、ＶＣＲ等效電路分析法電阻電路的一般分析法正弦穩(wěn)態(tài)相量法電阻電路的性質對象原理方法第十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一下面我們看一個例題求圖示電路中的電流。USRRLIL第一部分電路理論第十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一US1下面我們看一個例題求圖示電路中的電流。USRRLIL第一部分電路理論第十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一US1下面我們看一個例題求圖示電路中的電流。USRRLILUS2R2？第一部分電路理論第十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一US1下面我們看一個例題求圖示電路中的電流。USRRLILUS2R2？第一部分電路理論第十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一第1章電路的基本概念與基本定律沈陽航空航天大學電工教研室1.1

電路的作用與組成部分1.2

電路模型1.3

電壓和電流的參考方向1.4

歐姆定律1.5

電源有載工作、開路與短路1.6

基爾霍夫定律1.7

電路中電位的概念及計算第十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一本章要求:1.理解電壓與電流參考方向的意義;2.理解電路的基本定律并能正確應用;3.了解電路的有載工作、開路與短路狀態(tài)，理解電功率和額定值的意義;4.會計算電路中各點的電位。第1章電路的基本概念與基本定律第二十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.1

電路的作用與組成部分

(1)實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉換(2)實現(xiàn)信號的傳遞與處理1.電路的作用

電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設備或電路元件按一定方式組合而成。

第二十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一序號項目名稱額定電壓/kV額定功率/萬kW輸電距離/km投運年份1舟山－1005541987年2葛洲壩-上海±50012010451990年3天生橋-廣州±5001809602001年4嵊泗±50666.22002年5三峽-常州±5003008602003年6三峽-廣東±5003009602004年7貴州-廣東1回±5003008802004年8靈寶1203602005年9三峽右岸-上?！?0030010402006年10貴州-廣東2回±50030011942007年11云南-廣東±80050014382010年12四川-上?！?0064020002010年我國已投運的直流輸電工程第二十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一2.電路的組成部分中間環(huán)節(jié)：傳遞、分配和控制電能的作用電源:

提供電能的裝置負載:取用電能的裝置（1）電源：提供能量。（2）負載：消耗能量。（3）中間環(huán)節(jié)：連接電源和負載的導線及控制元件。第二十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一直流電源直流電源:

提供能源負載信號源:

提供信息

電源或信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路工作；由激勵所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應。信號處理：放大、調(diào)諧、檢波等2.電路的組成部分第二十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.2

電路模型R

消耗電能(電阻性)

產(chǎn)生磁場儲存磁場能量(電感性)

忽略

LR

例：白熾燈通過電流

理想電路元件：電阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等。L

電阻元件電感元件電容元件

在實際分析中，可將實際電路理想化，即在一定條件下突出主要的電磁性質,忽略起次要因素的影響,由一些理想元件組成電路模型。第二十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.2

電路模型R

消耗電能(電阻性)

產(chǎn)生磁場儲存磁場能量(電感性)

忽略

LR

例：白熾燈通過電流L

在實際分析中，可將實際電路理想化，即在一定條件下突出主要的電磁性質,忽略起次要因素的影響,由一些理想元件組成電路模型。R、L、C的標稱值：第二十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.2

電路模型R

消耗電能(電阻性)

產(chǎn)生磁場儲存磁場能量(電感性)

忽略

LR

例：白熾燈通過電流L

在實際分析中，可將實際電路理想化，即在一定條件下突出主要的電磁性質,忽略起次要因素的影響,由一些理想元件組成電路模型。第二十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.2

電路模型R

消耗電能(電阻性)

產(chǎn)生磁場儲存磁場能量(電感性)

忽略

LR

例：白熾燈通過電流L

在實際分析中，可將實際電路理想化，即在一定條件下突出主要的電磁性質,忽略起次要因素的影響,由一些理想元件組成電路模型。C第二十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.2

電路模型R

消耗電能(電阻性)

產(chǎn)生磁場儲存磁場能量(電感性)

忽略

LR

例：白熾燈通過電流L

在實際分析中，可將實際電路理想化，即在一定條件下突出主要的電磁性質,忽略起次要因素的影響,由一些理想元件組成電路模型。C今后分析的都是指電路模型，簡稱電路。第二十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.2

電路模型電阻器resistor電容器capacitor電感inductor電池battery放大器amplifier晶體管transistor保險管fuse燈泡bulbLED(light-emittingdiode)第三十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.2

電路模型第三十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一手電筒的電路模型干電池導線燈泡例：

電源或信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路工作；由激勵所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應。

電路分析是在已知電路結構和參數(shù)的條件下，討論激勵與響應的關系。手電筒電路1.2

電路模型第三十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.3

電壓和電流的參考方向1.電路基本物理量的實際方向

電流I、電壓U和電動勢E是電路的基本物理量。關于電壓和電流的方向，有實際方向和參考方向之分。I+R0R開關E+Uè+R0R開關E+Uè第三十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.3

電壓和電流的參考方向1.電路基本物理量的實際方向

電流I、電壓U和電動勢E是電路的基本物理量。關于電壓和電流的方向，有實際方向和參考方向之分。習慣上規(guī)定電壓的實際方向：由高電位端指向低電位端；電流的實際方向：正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向；電動勢的實際方向：由低電位端指向高電位端。第三十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.3

電壓和電流的參考方向1.電路基本物理量的實際方向

電流I、電壓U和電動勢E是電路的基本物理量。關于電壓和電流的方向，有實際方向和參考方向之分。習慣上規(guī)定（1）為什么要引入?yún)⒖挤较?？a）復雜電路很難確定電流的實際方向。b）在交流電路中，電流本身就是交變的。

在分析與計算電路時，對電量任意假定的方向。第三十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.3

電壓和電流的參考方向1.電路基本物理量的實際方向

電流I、電壓U和電動勢E是電路的基本物理量。關于電壓和電流的方向，有實際方向和參考方向之分。(2)參考方向的表示方法Uab

雙下標電壓：正負極性+–abU箭標abRI注意：在參考方向選定后,電流(或電壓)值才有正負之分。電流：箭標第三十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.3

電壓和電流的參考方向1.電路基本物理量的實際方向

電流I、電壓U和電動勢E是電路的基本物理量。關于電壓和電流的方向，有實際方向和參考方向之分。(2)參考方向的表示方法實際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值；(3)實際方向與參考方向的關系實際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負值。第三十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一I=1AI=–1A

電動勢為E=3V方向由負極指向正極；U+U′+例:電路如圖所示，R0=1Ω，RL=2Ω。

電流I的參考方向與實際方向相同，I=1A,由流向,反之亦然。

電壓U′的參考方向與實際方向相反,U′=–2V;即:U

=–U′

電壓U的參考方向與實際方向相同,U

=2V,方向由指向；2V–2V1.3

電壓和電流的參考方向第三十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一U、I參考方向相同時（關聯(lián)方向）U、I參考方向相反時（非關聯(lián)方向）

表達式中有兩套正負號：

(1)式前的正負號由U、I

參考方向的關系確定。(2)U、I

值本身的正負則說明實際方向與參考方向之間的關系。

通常取

U、I

參考方向相同。U=IR

U=–IR1.4

歐姆定律第三十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一

解:對圖(a)有,U=IR

例:應用歐姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻R。對圖(b)有,U=–IR電流的參考方向與實際方向相反電壓與電流參考方向相反1.4

歐姆定律第四十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一電路端電壓與電流的關系稱為伏安特性。

遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段電路電壓與電流的比值為常數(shù)。線性電阻的概念：

線性電阻的伏安特性是一條過原點的直線。1.4

歐姆定律第四十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.5

電源有載工作、開路與短路開關閉合,接通電源與負載負載端電壓U=IR1.電壓電流關系1.5.1電源有載工作(1)

電流的大小由負載決定(2)在電源有內(nèi)阻時，IU。或U=E–IR0

當

R0<<R時，則UE

，表明當負載變化時，電源的端電壓變化不大，即帶負載能力強。第四十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一負載端電壓U=IR1.5.1

電源有載工作或U=E–IRoUI=EI–I2RoP=PE

–P負載取用功率電源產(chǎn)生功率內(nèi)阻消耗功率電源輸出的功率由負載決定。負載大小的概念:

負載增加指負載取用的電流和功率增加(電壓一定)。1.電壓電流關系2.功率與功率平衡第四十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一3.電源與負載的判別U、I參考方向不同，P=-UI

0，電源；

P=-UI

0，負載。U、I參考方向相同，P=UI0，負載；

P=UI

0，電源。

(1)根據(jù)U、I的實際方向判別(2)根據(jù)U、I的參考方向判別電源：

U、I實際方向相反，即電流從“+”端流出，

（發(fā)出功率）

負載：

U、I實際方向相同，即電流從“-”端流出。

（吸收功率）第四十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一3.電源與負載的判別U、I參考方向不同，P=-UI

0，負載;P=-UI

0，電源.U、I參考方向相同，P=UI0，負載；

P=UI

0，電源。

(1)根據(jù)U、I的實際方向判別(2)根據(jù)U、I的參考方向判別電源：

U、I實際方向相反，即電流從“+”端流出，

（發(fā)出功率）

負載：

U、I實際方向相同，即電流從“-”端流出。

（吸收功率）第四十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一例:已知:電路中U=220V，I=5A，內(nèi)阻R01=R02=0.6。求:(1)電源的電動勢E1和負載的反電動勢E2

；

(2)說明功率的平衡關系。解：(1)對于電源

U=E1

U1=E1

IR01即

E1=U

+IR01=220+50.6=223V

U=E2+U2=E2+IR02

即

E2=UIR01=22050.6=217V(2)功率的平衡關系E1=E2+IR01+IR02

等號兩邊同時乘以I,則得

E1I

=E2I

+I2R01+I2R02代入數(shù)據(jù)有2235=2175+520.6+5+520.61115W=1085W+15W+15WR01E1UI+–+–R01E2+–R01E1UI+–+–R02E+–第四十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一

電氣設備的額定值

額定值:電氣設備在正常運行時的規(guī)定使用值1.額定值反映電氣設備的使用安全性；2.額定值表示電氣設備的使用能力。

注意：電氣設備工作時的實際值不一定都等于其額定值，要能夠加以區(qū)別。電氣設備的三種運行狀態(tài)欠載(輕載)：I<IN

，P<PN(不經(jīng)濟)

過載(超載)：I>IN

，P>PN(設備易損壞)額定工作狀態(tài)：I=IN

，P=PN

(經(jīng)濟合理安全可靠)

第四十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一在220V電壓下工作時的電阻一個月用電W

=Pt=60W(430)h

=0.06kW120h=7.2kW.h

例：一只220V,60W的白熾燈,接在220V的電源上，試求通過電燈的電流和電燈在220V電壓下工作時的電阻。如果每晚工作4h(小時)，問一個月消耗多少電能?解:

通過電燈的電流為第四十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一特征:

開關斷開I=0電源端電壓負載功率U0=EP

=0電源外部端子被短接

特征:端電壓負載功率電源產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻消耗掉短路電流(很大)U0=U

=0

PE=P=I2R0P

=01.5.3電源短路1.5.2電源開路+--+UU0U

=0負載端電壓+-+UU0-

為防止事故發(fā)生，需在電路中接入熔斷器或自動斷路器，用以保護電路。第四十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.6

基爾霍夫定律123支路：電路中的每一個分支。一條支路流過一個電流，稱為支路電流。結點：三條或三條以上支路的聯(lián)接點?；芈罚河芍方M成的閉合路徑。網(wǎng)孔：內(nèi)部不含支路的回路。I1I2I3++--第五十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一例1：支路：回路：a、b、c、d

(共4個）網(wǎng)孔：ab、bc、ca、…（共6條）結點：abda、abca、adbca…（共7個）abd、abc、bcd（共3個）第五十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.6.1

基爾霍夫電流定律(KCL定律)1.定律即:Ｉ入=

Ｉ出

在任一瞬間，流向任一結點的電流等于流出該結點的電流。

實質:電流連續(xù)性的體現(xiàn)?；?Ｉ=0對結點a：I1+I2=I3或I1+I2–I3=0

基爾霍夫電流定律（KCL）反映了電路中任一結點處各支路電流間相互制約的關系。第五十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一

電流定律可以推廣應用于包圍部分電路的任一假設的閉合面。2.推廣I=?例:I=0IA+IB+IC=0廣義結點IAIBIIBCIABACBICIIBICAIBCIACBI第五十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一圖示電路中，已知I1=30mA，I4=25mA，I5=15mA。求I2，I3和I6。I1R1R2R3I2I3I4I5I6例題解：I3=I1－I5=30－15=15（mA)I2=I3－I4=15－25=－10（mA)I6=I1－I2=30－(－10)=40（mA)I6=I4+I5=25+15=40（mA)第五十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.6.2

基爾霍夫電壓定律（KVL定律)1.定律

在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。即：U=0對回路1：對回路2：I1R1+I3R3–E1=0I2R2+I3R3–E2=0

基爾霍夫電壓定律（KVL）反映了電路中任一回路中各段電壓間相互制約的關系。12第五十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一1.列方程前標注回路循行方向；2.應用

U=0列方程時，項前符號的確定：

如果規(guī)定電位降取正號，則電位升就取負號。3.開口電壓可按回路處理

注意：1U=0對回路1：I2R2–E2+

UBE

=0第五十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一例：對網(wǎng)孔abda：對網(wǎng)孔acba：對網(wǎng)孔bcdb：IGRG–I3R3+I1R1=0I2R2–

I4R4–IG

RG

=0I4R4+I3R3–E=0對回路adbca，沿逆時針方向循行：–I1R1+I3R3+I4R4–I2R2=0應用U=0列方程對回路cadc，沿逆時針方向循行：–I2R2–I1R1+E

=0第五十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期一U1+U2–U3–U4+U5=0

例2：圖中若U1=–2V，U2=8V，U3=5V，U5=–3V，R4=2，求電阻R4兩端的電壓及流過它的電流。

解：設電阻R4兩端電壓的極性及流過它的電流I的參考方向如圖示。(–2)+8–5–U4+(–3)=0U4=–2VI=0.5AU4+–

沿順時針方向列寫回路的KVL方程式代入數(shù)據(jù)，有U4=–IR4I第五十八頁，共六十三頁，編輯于