课件-第1章电路分析的基本概念

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1、1第第1章章 电路分析电路分析的的基本基本概念概念 21.1 电路和电路模型电路和电路模型 1.1.1 电路电路 这里所说的电路是指实际电路。它是由电气设备和元器件按照一定的这里所说的电路是指实际电路。它是由电气设备和元器件按照一定的方式连接起来，为电流的流通提供路径的总体，也称网络。电路中提供方式连接起来，为电流的流通提供路径的总体，也称网络。电路中提供电能的设备或元器件称为电源，电路中使用电能的设备或元器件称为负电能的设备或元器件称为电源，电路中使用电能的设备或元器件称为负载。手电筒电路就是一个最简单的实用电路。这个电路是由一个电源载。手电筒电路就是一个最简单的实用电路。这个电路是由一个电

2、源（干电池）、一个负载（小灯泡）、一个开关和连接导线组成。如图（干电池）、一个负载（小灯泡）、一个开关和连接导线组成。如图1-11-1所示。所示。 图图1-1 简单实际电路及其电路模型简单实际电路及其电路模型3 1.1.2 电路模型电路模型n为了便于对电路进行分析和计算，我们常采用为了便于对电路进行分析和计算，我们常采用“理想化理想化”的科学抽象方法，将实际的元件加以近似化、理想化，忽的科学抽象方法，将实际的元件加以近似化、理想化，忽略其次要性质，用能反映其主要电磁性质的略其次要性质，用能反映其主要电磁性质的“模型模型”来表来表示，即用理想元件来表示。例如我们用电阻元件来反映消示，即用理想元件

3、来表示。例如我们用电阻元件来反映消耗电能的特征，那么在电源频率不十分高的电路中，所有耗电能的特征，那么在电源频率不十分高的电路中，所有电阻器、电炉、电灯等实际电路元器件，都可以用电阻元电阻器、电炉、电灯等实际电路元器件，都可以用电阻元件这个模型来近似表示。同样，在一定条件下，电感线圈件这个模型来近似表示。同样，在一定条件下，电感线圈忽略其电阻，就可以用电感元件近似地表示，电容器忽略忽略其电阻，就可以用电感元件近似地表示，电容器忽略漏电，就可以用电容元件近似地表示。此外还有电压源、漏电，就可以用电容元件近似地表示。此外还有电压源、电流源两种理想电源元件。这些元件都具有两个端钮，称电流源两种理想电

4、源元件。这些元件都具有两个端钮，称为二端元件。为二端元件。n 由理想元件组成的电路就称为实际电路的电路模型。图由理想元件组成的电路就称为实际电路的电路模型。图1-1-1(b)1(b)即为图即为图1-1(a)1-1(a)的电路模型。今后如未加特殊说明，我的电路模型。今后如未加特殊说明，我们所说的电路均指电路模型。们所说的电路均指电路模型。41.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 n 电路的基本物理量有电流、电压和功率。电路的基本物理量有电流、电压和功率。电路分析的基本任务就是要计算电路中的电路分析的基本任务就是要计算电路中的电流、电压和功率。电流、电压和功率。5 1.2.1 电流电流n 电荷的

5、定向运动形成电流。电流的实际方向习惯上指正电荷运电荷的定向运动形成电流。电流的实际方向习惯上指正电荷运动的方向。电流的大小用电流强度来衡量，电流强度简称电流，动的方向。电流的大小用电流强度来衡量，电流强度简称电流，其数学表达式为其数学表达式为 (1.1)(1.1) 电流的电流的“国际单位制国际单位制”（S SI I制）单位是安培，简称安（制）单位是安培，简称安（A A）。）。n 按照电流的大小和方向是否随时间变化，分为恒定电流按照电流的大小和方向是否随时间变化，分为恒定电流（简称直流（简称直流DCDC）和时变电流，分别用符号）和时变电流，分别用符号I I和和i i表示。我们平时表示。我们平时所

6、说的交流（所说的交流（ACAC）是时变）是时变电流的特例。电流的特例。 n 在分析电路时往往不能事先确定电流的实际方向，而且时变在分析电路时往往不能事先确定电流的实际方向，而且时变电流的实际方向又随时间不断变化。因此在电路中很难标明电电流的实际方向又随时间不断变化。因此在电路中很难标明电流的实际方向。为此，我们引入了电流参考方向这一概念。流的实际方向。为此，我们引入了电流参考方向这一概念。n 参考方向的选择具有任意性。在电路中通常用实线箭头或双参考方向的选择具有任意性。在电路中通常用实线箭头或双下标表示。而且规定：若电流的实际方向与所选的参考方向一下标表示。而且规定：若电流的实际方向与所选的参

7、考方向一致，则电流为正值，即致，则电流为正值，即i i0 0；若电流的实际方向与所选的参考；若电流的实际方向与所选的参考方向相反，则电流为负值，即方向相反，则电流为负值，即i i0 0。如图。如图1.31.3所示。这样以来，所示。这样以来，电流就成为一个具有正负的代数量电流就成为一个具有正负的代数量。 t qtidd)( 6 图图1.31.3（a a）中电流参考方向为从）中电流参考方向为从a a到到b b，用双下标法表，用双下标法表示为示为i iabab ；（；（b b）中为从）中为从b b到到a a，表示为，表示为i ibaba 。可见，对于。可见，对于同一电流，参考方向选则不同，其数值互为

8、相反数，即同一电流，参考方向选则不同，其数值互为相反数，即 iabab = = ibaba1.2.2 电压电压n 电路中任意电路中任意a a、b b两点之间的电压从量值上等于电场力两点之间的电压从量值上等于电场力由由a a点移动单位正电荷到点移动单位正电荷到b b点所作的功。即点所作的功。即 （1.21.2） qWtuUdd)(ab7 式中式中d dW W是电场力所作的功，单位是焦耳（是电场力所作的功，单位是焦耳（J J）；）；d dq q为电荷量，单为电荷量，单位是位是C C）；电压）；电压U 的单位是伏特，简称伏（的单位是伏特，简称伏（V V）。电压也有恒定电）。电压也有恒定电压和和时变电

9、压之分，分别用符号压和和时变电压之分，分别用符号U和和 u u 表示（表示（直流量有时不直流量有时不分大小写分大小写）。）。 图图1-4 电压参考方向电压参考方向 电压参考方向（参考极性）电压参考方向（参考极性）的选择同样具有任意性，通常在的选择同样具有任意性，通常在电路图上电路图上用用“+”表示参考方向的高电位端，表示参考方向的高电位端，“-”表示参考方向表示参考方向的低电位端，的低电位端，如图如图1-4所示。或用双下标表示电压的参考方向，所示。或用双下标表示电压的参考方向，如如uab 表示电压参考方向从表示电压参考方向从a点指向点指向b点。电压实际方向的判定点。电压实际方向的判定与电流的类

10、似。与电流的类似。 8 U U、I I间关联参考方向间关联参考方向: :今后在求电压电流时，必须事今后在求电压电流时，必须事先规定好参考方向，否则求出的值无意义。而且为了先规定好参考方向，否则求出的值无意义。而且为了分析方便，通常将某元件上分析方便，通常将某元件上电压电流参考方向电压电流参考方向选为选为一一致致，即电流的参考方向由电压的，即电流的参考方向由电压的“+”+”指向指向“-”-”，这，这样选定的参考方向称为样选定的参考方向称为关联参考方向关联参考方向，简称关联方向。，简称关联方向。电位的概念及计算电位的概念及计算： 将电路中任一点作为参考点，将电路中任一点作为参考点，把把a点到参考点

11、的电压称为点到参考点的电压称为a点电位，用符号点电位，用符号Va(或或Ua)表示。电路中表示。电路中a、b两点间的电压与该两点电位有以两点间的电压与该两点电位有以下关系：下关系： Uab = Va - Vb （1.3） 今后如未说明，通常选接地点作参考点，并且今后如未说明，通常选接地点作参考点，并且参参考点电位为零考点电位为零。引入电位概念后，两点间电压的。引入电位概念后，两点间电压的实实际方向际方向即由高电位指向低电位。即由高电位指向低电位。9n 在电路分析中引入了电位，可以简化分析，方便计算。如图在电路分析中引入了电位，可以简化分析，方便计算。如图1-5（a）所示）所示电路，为求各电阻元件