1.1电路的基本概念及基本定律（课件）-《电工电子技术与技能》同步教学（铁道版）

第1章 电工电子技术基础知识 1.1电路模型 1.2参考方向 1.3电路的基本定律 电路是电流流通的路径，是为实现某种功能而将若干电气设备和元器件按一定方式连接起来的整体。 1.1.1 电路模型 1.1电路的基本概念及基本定律 (a)电路原理图 (b)电路模型 电源是提供电路所需电能的装置，它将其他形式的能量转化为电能。如蓄电池是将化学能转化成电能；太阳能电池是将光能转化成电能；发电机是将机械能转化成电能。 负载在电路中是消耗电能的用电设备，它将电能转化为其他形式的能量。如电灯是将电能转化为光能和热能；电动机是将电能转化为机械能；电暖器是将电能转化为热能等。 理想电路元件 在一定条件下，突出其主要电磁特性，忽略其次要因素以后，把电器元件抽象为只含一个参数的电路元件。基本的理想电路元件有电阻元件R、电感元件L、电容元件C、理想电压源 和理想电流源 五种，它们的电路模型符号如图所示。 理想电路元件符号 1.电流及参考方向 电路中形成电流有两个条件，一是有电源供电，二是必须有闭合回路，即在闭合电路中，电荷在电源的作用下规则的定向移动形成电流。 用单位时间内通过导体横截面的电荷量来表示电流的大小，称为电流强度，以字母i表示。 1.1.2 参考方向 通常把正电荷移动的方向定义为电流的实际方向。电流的单位：安培（A），千安（kA）和毫安（mA）。 1千安(kA)= 1×103安(A) 1安(A)= 1×103毫安(mA) 1毫安(mA)= 1×103微安(μA) 电流的参考方向 参考方向的引入：对复杂电路由于无法确定电流的实际方向，或电流的实际方向在不断的变化，所以我们引入了“参考方向”的概念。 ? 电流参考方向的含义 1. 参考方向是一个假想的电流方向。 2. i ＞0，则电流的实际方向与电流的参考方向一致； i ＜0，则电流的实际方向和电流的参考方向相反。 (a)i>0 (b)i<0 电流及参考方向 单位正电荷从a点移动到b点时电场力所做的功称为a、b两点间的电压。其中W——电场力将电荷从a点移动到b点所做的功，单位是焦耳(J)；q——从a点移动到b点的电荷量，单位是库仑(C)。 在国际单位制中，常用的电压单位有伏(V)、千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)，它们之间的换算关系如下： 1千伏(kV)=1×103伏(V) 1伏(V)=1×103毫伏(mV) 1毫伏(mV)=1×103微伏 电压的定义即单位 电压参考方向 电压的方向(实际方向)习惯上规定从高电位点指向低电位点，即电压降的方向。但在分析电路时，也须选取电压的参考方向。当电压的参考方向与实际方向一致时，电压为正(U>0)；相反时，电压为负(U<0)。如图所示。 (a)U>0 (b)U<0 在图示的电路中，方框泛指电路中的一般元件，试分别指出图中各电压的实际极性 。 （1）a图，A点为高电位，因u = 24V＞0, 所标实际极性与参考极性相同。 （2）b图，B点为高电位，因u =﹣12V＜0, 所标实际极性与参考极性相反。 各电压的实际极性 （3）c图，不能确定， 虽然u =15V＞0, 但图中没有标出参考极性。 关联参考方向 同一元件或同一电路，电压和电流常取一致的参考方向，这称为关联参考方向，反之，称为非关联参考方向。 关联方向 非关联方向 1.1.3电路的基本定律 支路：电路中流过同一电流的一个分支称为一条支路。图中共有3支路，分别为：bafe、be、bcde。其中两条含有电源的支路称为有源支路，不含电源的支路称为无源支路。 结点：电路中三条或三条以上支路的连接点称为结点。图中有2个结点，分别为b点和e点。 回路：电路中任一闭合路径称为回路。图中有３个回路，分别为：abefa、bcdeb和abcdefa。 网孔：内部不含支路的回路称为网孔。图中有2个网孔，分别为：abefa和bcdeb。 1.基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电流定律(简称KCL)：在电路中，对任一结点，在任一时刻，流入结点的电流之和等于流出结点的电流之和，即： 列方程时，以参考方向为依据，若电流参考方向为“流入”节点的电流前取“＋”号，则“流出”节点的电流前取“－”号。 若规定流入结点的电流为正，流出结点的电流为负，则基尔霍夫电流定律还可表述为：对任一结点各支路的电流代数和为零，即则基尔霍夫电流定律还可表述为：对任一结点各支路的电流代数和为零，即 广义节点：任一假设的闭合面 由KCL得 在任一时刻，流出一封闭面的电流之和等于流入该封闭面的电流之和。 KCL推广