1、 内容简介内容简介 本教材理论推导从简，计算思路交待详细，本教材理论推导从简，计算思路交待详细，概念述明来龙去脉，增加例题数量和难度档次，概念述明来龙去脉，增加例题数量和难度档次，章节分章节分“重计算重计算”及及“重概念重概念”两类区别对待，两类区别对待，编排讲究逐步引深的递进关系，联系工程实际，编排讲究逐步引深的递进关系，联系工程实际，训练动手能力，尽力为后续课程铺垫。借助类比训练动手能力，尽力为后续课程铺垫。借助类比及对偶手法，语言朴实简练，图文印刷结合紧密，及对偶手法，语言朴实简练，图文印刷结合紧密，便于自学与记忆，便于节省理论教学时数。适用便于自学与记忆，便于节省理论教学时数。适用于于
2、应用型本科应用型本科及及高职高专高职高专电力类、自动化类、机电力类、自动化类、机电类、电器类、仪器仪表类、电子类及测控技术电类、电器类、仪器仪表类、电子类及测控技术类专业。类专业。第第1章电路的基本概念和定律章电路的基本概念和定律 1.1电路与电路模型电路与电路模型1.2电流、电压及其参考方向电流、电压及其参考方向1.3基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.4欧姆定律及有源二端网络的伏安关系式欧姆定律及有源二端网络的伏安关系式 1.2电流、电压及其参考方向电流、电压及其参考方向1.2电流、电压及其参考方向电流、电压及其参考方向1.2.1 电流及其参考方向电流及其参考方向电路电荷的定向移动形成电流，电流是
3、一种电路电荷的定向移动形成电流，电流是一种物理现象，也是电流强度的简称，用符号表示，物理现象，也是电流强度的简称，用符号表示，常用单位为安培（常用单位为安培（A）。）。电流是通过导体横截面电流是通过导体横截面的电量与通过这些电量所用时间的比值。的电量与通过这些电量所用时间的比值。即即 ii流入流出电流不随时间变化时其大小等于单位时间内通过电流不随时间变化时其大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，若电流随时间变化，则应导体横截面的电荷量，若电流随时间变化，则应用高等数学导数的概念来定义电流更准确。用高等数学导数的概念来定义电流更准确。dqidt习惯习惯上将正电荷移动的方向规定为电流的实上将正
4、电荷移动的方向规定为电流的实际方向。际方向。在分析复杂电路时，事先难以判定某路在分析复杂电路时，事先难以判定某路径中电流的实际方向，可任意假定某一方向作为径中电流的实际方向，可任意假定某一方向作为电流的参考方向，用箭头或双下标表示。电流的参考方向，用箭头或双下标表示。在图在图14中，中，(a)电流的参考方向向右；电流的参考方向向右；(b)电流的参考方向由前下标电流的参考方向由前下标a点流向后下标点流向后下标b点；点；(c)(d)电流的实际方向向左。电流的实际方向向左。图图15是是“理想电流源理想电流源”的图形符号，其主要电磁性能的图形符号，其主要电磁性能是输出确定的已知电流。是输出确定的已知电
5、流。理想理想电流源是一个二端元件电流源是一个二端元件（有两（有两个端子与外电路相接），个端子与外电路相接），无论无论在它的输出端在它的输出端ab以外接什么样以外接什么样的电路，它输出的电流的电路，它输出的电流 恒等于恒等于它的确定电流值或确定的时间它的确定电流值或确定的时间函数。函数。品质优良的光电池在一品质优良的光电池在一定工作范围内其性能接近于理定工作范围内其性能接近于理想电流源。想电流源。1.2.2 电压、电位、电动势及其参考方向电压、电位、电动势及其参考方向一、电压与电位一、电压与电位图图16（a）人用力推动小车向前运动要对小车）人用力推动小车向前运动要对小车做功，同理做功，同理,图图
6、16（b）电场力）电场力f推动正电荷推动正电荷 从从a点移动到点移动到b点，也要对正电荷做功，同时将电能转变点，也要对正电荷做功，同时将电能转变为其它形式的能。为其它形式的能。abdWudqabWuq电荷在电场中从电荷在电场中从a点移动到点移动到b点时，电场力所做点时，电场力所做的功的功W与它移动的电荷的比值称为与它移动的电荷的比值称为a、b两点间的电两点间的电压，压，用符号表示，常用单位为伏特（用符号表示，常用单位为伏特（V）。）。abu若电压随时间变化，则应用高等数学导数的概念来若电压随时间变化，则应用高等数学导数的概念来定义电压更准确定义电压更准确。电路中任选一点为参考点，如图电路中任选
7、一点为参考点，如图16（b）中选）中选“0”点为参考点，参考点用点为参考点，参考点用“”“”表示。表示。电路中电路中a点的点的电位就是该点与参考点电位就是该点与参考点0之间的电压。之间的电压。参考点参考点0的电的电位假设为零，电系统中一般选设备外壳或接地点作位假设为零，电系统中一般选设备外壳或接地点作为参考点。高于参考点的电位是正电位，低于参考为参考点。高于参考点的电位是正电位，低于参考点的电位是负电位。电路中某点的电位是个相对量，点的电位是负电位。电路中某点的电位是个相对量，因为电位参考点因为电位参考点0可以任意选取，参考点发生变化，可以任意选取，参考点发生变化，电路中各点的电位也要随之变化
8、。电路中各点的电位也要随之变化。电压也可以用电位来表述：电压也可以用电位来表述：电路中两点间的电电路中两点间的电压就是这两点间的电位之差。压就是这两点间的电位之差。ababu电压的实际极性是高电位点为正极、低电位点为电压的实际极性是高电位点为正极、低电位点为负极；电压的实际方向是电位降低的方向，即由高电负极；电压的实际方向是电位降低的方向，即由高电位点指向低电位点。位点指向低电位点。在分析复杂电路时，可任意假定在分析复杂电路时，可任意假定电压的参考极性（设某一点极性为正、另一点极性为电压的参考极性（设某一点极性为正、另一点极性为负）或用双下标和箭头表示电压的参考方向。负）或用双下标和箭头表示电
9、压的参考方向。在图在图17中，中，(a)、(b)、(c)电压的参考方向向右；电压的参考方向向右；(d)(e)电压实际方向向左。电压实际方向向左。图图18（a）是）是“理想电压源理想电压源”的图形符号，其的图形符号，其主要电磁性能是输出确定的已知电压。直流情况下也主要电磁性能是输出确定的已知电压。直流情况下也可以用图可以用图18（b）中的电池来表示。）中的电池来表示。理想电压源是理想电压源是一个二端元件，无论在它的输出端一个二端元件，无论在它的输出端ab以外接什么样的以外接什么样的电路，它的输出电压恒等于它的确定电压值电路，它的输出电压恒等于它的确定电压值s或确定或确定的时间函数。的时间函数。品
10、质优良的干电池或电子稳压电源在一品质优良的干电池或电子稳压电源在一定工作范围内其性能接近理想电压源。定工作范围内其性能接近理想电压源。二、电动势二、电动势 观察图观察图16（b），在电源的外电路正电荷顺时针方向流），在电源的外电路正电荷顺时针方向流动，从高电位点动，从高电位点a向低电位点向低电位点b及及0移动，移至电源负极。为了移动，移至电源负极。为了形成连续的电流，正电荷必须在电源内部从低电位点回到高电形成连续的电流，正电荷必须在电源内部从低电位点回到高电位点。而电场力位点。而电场力f的方向是从电源的正极指向负极，这就要求的方向是从电源的正极指向负极，这就要求在电源中有一个电源力作用在正电荷
11、上，使之逆着电场力在电源中有一个电源力作用在正电荷上，使之逆着电场力f的的方向移动回到方向移动回到a点，并把其它形式的能量转换成电能。例如在点，并把其它形式的能量转换成电能。例如在发电机中，当导体在磁场中旋转而切割磁力线时，导体内便出发电机中，当导体在磁场中旋转而切割磁力线时，导体内便出现这种电源力；在电池中，化学力充当了这种电源力。电源中现这种电源力；在电池中，化学力充当了这种电源力。电源中的电源力克服电场力做功，使正电荷的电能增加。这如同循环的电源力克服电场力做功，使正电荷的电能增加。这如同循环水系统，水自然流淌总是从高处流向低处，为了形成连续的水水系统，水自然流淌总是从高处流向低处，为了
12、形成连续的水流，在水泵内部必须有一个力将水逆着水的重力方向提升到高流，在水泵内部必须有一个力将水逆着水的重力方向提升到高处的水泵出水口，水在提升的过程中消耗了水泵的机械能使水处的水泵出水口，水在提升的过程中消耗了水泵的机械能使水的势能增加。的势能增加。电源力将正电荷从电源的负极移动至正极时所做的功与电电源力将正电荷从电源的负极移动至正极时所做的功与电荷量的比值称为该电源的电动势。荷量的比值称为该电源的电动势。电动势用符号电动势用符号(直流时用直流时用E)表示，单位也为伏特（表示，单位也为伏特（V）。）。sWeqsdWedq电动势的实际方向是从电源的负极指向正极，即电源力的电动势的实际方向是从电
13、源的负极指向正极，即电源力的指向，与电源电压的实际方向刚好相反。指向，与电源电压的实际方向刚好相反。电动势的参考方向用电动势的参考方向用箭头表示，同一电源其电动势的参考方向有两种标法：图箭头表示，同一电源其电动势的参考方向有两种标法：图1-9（a）图、参考方向一致，则；（）图、参考方向一致，则；（b）图、参考方向相反，则）图、参考方向相反，则,两者绝对值是相等的。两者绝对值是相等的。1.2.3 功率功率 图中，右侧图中，右侧R的电流参考方向从电压的参考正极流向参考的电流参考方向从电压的参考正极流向参考负极，负极，这种电压、电流指向一致的参考方向称为关联参考方向；这种电压、电流指向一致的参考方向
14、称为关联参考方向；而流过电压源的电流参考方向是从电压的参考负极流向参考正而流过电压源的电流参考方向是从电压的参考负极流向参考正极，称为非关联参考方向。极，称为非关联参考方向。为方便起见：负载的电流、电压参考方向一般选为关联参为方便起见：负载的电流、电压参考方向一般选为关联参考方向；电源的电流、电压参考方向一般选为非关联参考方向。考方向；电源的电流、电压参考方向一般选为非关联参考方向。当然也可任意假设。当然也可任意假设。一段电路或某电路元件在单位时间内发出或吸收的电能称一段电路或某电路元件在单位时间内发出或吸收的电能称为电功率。电功率等于电压与电流的乘积。为电功率。电功率等于电压与电流的乘积。用
15、符号表示，常用符号表示，常用单位为瓦特（用单位为瓦特（W）。电功率的计算公式为）。电功率的计算公式为 ppui计算功率必须判别功率的性质，是发出功率还是吸收功率计算功率必须判别功率的性质，是发出功率还是吸收功率 同一个独立电路中，电源发出的功率等于电阻吸收而消同一个独立电路中，电源发出的功率等于电阻吸收而消耗的功率，或者说负载功率与电源功率之代数和应等于零，耗的功率，或者说负载功率与电源功率之代数和应等于零，这是自然界普遍遵守的功率守恒原理。这是自然界普遍遵守的功率守恒原理。1.2.4 电能电能 电路元件在一段时间内吸收或发出的能量称为电路元件在一段时间内吸收或发出的能量称为电能，电能，电能的
16、计算公式为：电能的计算公式为：Wptuit电路元件在一段时间内吸收或发出的能量称为电路元件在一段时间内吸收或发出的能量称为电能，其中电压的单位为伏特电能，其中电压的单位为伏特(V)，电流单位为安，电流单位为安培培(A)，时间，时间t的单位为秒的单位为秒(s)，功率单位为瓦特，功率单位为瓦特(W)，电能的单位是焦耳电能的单位是焦耳(J)。焦耳。焦耳(J)这个单位在计量电这个单位在计量电能时显得过小，在电力生产及供应中，运用公式时，能时显得过小，在电力生产及供应中，运用公式时，时间单位若选为小时时间单位若选为小时(h)，功率单位若选为千瓦，功率单位若选为千瓦（kW），则电能的单位为），则电能的单位为kWh，即一度电，即一度电，1kWh=3.66106J。
