【正文】 即 I=0。 第 1章 電路的基本概念與基本定律 電場力做功所消耗的電能是由電源提供的 。 電動勢的方向是電源力克服電場力移動正電荷的方向， 從低電位到高電位。 這種外力是非電場力 ， 我們稱之為電源力 ， 電源就是能產(chǎn)生這種力的裝置 。 如選取 B點為參考點 ， 如圖 15(b)所示 ， 則 VB=0 VA=VAVB=UAB=3 V 但 A、 B兩點間的電壓不變 ， 仍然為 UAB=3 V。 它們之間的關(guān)系 如下： 第 1章 電路的基本概念與基本定律 （ 1） 參考點的電位為零 ， 即 VO=0, 比該點高的電位為正 ， 比該點低的電位為負(fù) 。 第 1章 電路的基本概念與基本定律 電位 為了分析電路方便 ， 常指定電路中任意一點為參考點 。 當(dāng)電壓的參考方向與實際方向一致時 ， 電壓為正 (U＞ 0)； 相反時 ， 電壓為負(fù) (U＜ 0)。 有時還用千伏 （ kV） 、 毫伏 （ mV） 、 微伏 （ μV） 等 單位 。 第 1章 電路的基本概念與基本定律 圖 12 電流參考方向與實際方向的關(guān)系 (a) i＞ 0。 第 1章 電路的基本概念與基本定律 參考方向是人們?nèi)我膺x定的一個方向 ， 在電路圖中用箭頭表示 。 第 1章 電路的基本概念與基本定律 在分析電路時 ， 不僅要計算電流的大小 ， 還應(yīng)了解電流的方向 。 于是式（ 11）可寫為 tQI ? (12) 第 1章 電路的基本概念與基本定律 電流強度在工程上常簡稱電流。 第 1章 電路的基本概念與基本定律 電流 帶電粒子的定向移動形成了電流 。 在這種電路中 ， 雖然也有能量的傳輸和轉(zhuǎn)換問題 ， 但其數(shù)量很小 ， 一般所關(guān)心的是信號傳遞的質(zhì)量 ， 如要求不失真 、 準(zhǔn)確 、 靈敏 、 快速等 。 電力系統(tǒng)電路就是一個典型的例子： 發(fā)電機組將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能 ， 經(jīng)變壓器 、 輸電線傳輸?shù)礁饔秒姴块T ， 在那里又把電能轉(zhuǎn)換成光能 、 熱能 、 機械能等其他形式的能量而加以利用 。 例如 ， 電爐將電能轉(zhuǎn)換成熱能 ， 電燈將電能轉(zhuǎn)換成光能 ， 電動機將電能轉(zhuǎn)換成機械能等 。 第 1章 電路的基本概念與基本定律 圖 11 最簡單的電路 ＋－ER0U0電源 中 間 環(huán) 節(jié)U1負(fù)載RS第 1章 電路的基本概念與基本定律 電源 是將非電能轉(zhuǎn)換成電能的裝置 。第 1章 電路的基本概念與基本定律 第 1章 電路的基本概念與基本定律 電路與電路模型 電路的主要物理量 電路的三種狀態(tài) 電壓源和電流源及其等效變換 基爾霍夫定律 思考題與習(xí)題 第 1章 電路的基本概念與基本定律 電路與電路模型 一 、 電路 是各種電器設(shè)備按一定方式連接起來的整體 ， 它提供了電流流通的路徑 。 例如 ， 干電池和蓄電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能 ， 而發(fā)電機將熱能 、 水能 、 風(fēng)能 、 原子能等轉(zhuǎn)換成電能 。 負(fù)載是電路中的受電器 ， 是取用電能的裝置 ， 在它的內(nèi)部進(jìn)行著由電能到非電能的轉(zhuǎn)換 。 對于這一類電路 ， 一般要求在傳輸和轉(zhuǎn)換過程中盡可能地減少能量損耗以提高效率 。 第 1章 電路的基本概念與基本定律 理想電路元件簡稱電路元件 ， 通常包括電阻元件 、 電感元件 、 電容元件 、 理想電壓源和理想電流源 。 電流的強弱用電流強度來度量 ， 數(shù)值等于單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體某一橫截面的電荷量 。 這樣， “ 電流 ”一詞便具有雙重含義， 它既表示電荷定向運動的物理現(xiàn)象， 同時又表示電流強度這樣一個物理量。 我們習(xí)慣上規(guī)定以正電荷移動的方向或負(fù)電荷移動的反方向作為電流的方向 （ 實際方向 ） 。 當(dāng)然 ， 所選的電流參考方向不一定就是電流的實際方向 。 (b) i＜ 0 元件A Bii 實 際 方 向( a )元件A Bii 實 際 方 向( b )第 1章 電路的基本概念與基本定律 電壓 在圖 13中 ， 兩個極板 A、 B上分別帶有正 、 負(fù)電荷 , 因而 A、 B兩極板間形成電場 ， 其方向由 A指向 B。 直流電路中 ， 式 （ 13） 應(yīng)寫為 QWU ABAB ?(14) 電路中兩點之間的電壓也稱為兩點之間的電位差 ， 即 BAAB VVU ??(15) 式中 ， VA為 A點的電位 ， VB為 B點的電位 。 電壓的參考方向可用箭頭表示 ， 也可用正 (+)、 負(fù) ()極性表示 ， 如圖 14 所示 。 我們定義： 電場力把單位正電荷從電路中某點移到參考點所做的功稱為該點的電位 ， 用大寫字母 V表示 。 如圖 15(a)所示的電路中 ， 選取 O點為參考電位點 ， 則 A點的電位為正 ， B點的電位為負(fù) 。 第 1章 電路的基本概念與基本定律 圖 15 電位的計算示例 (a) 以 O為參考點； (b) 以 B為參考點 ABO1 k ?2 k ?3 V( a )ABO1 k ?2 k ?3 V( b )第 1章 電路的基本概念與基本定律 電動勢 在圖 13所示的電路中 ， 在電場力的作用下 ， 正電荷不斷地從 A移動到 B， A、 B兩極板間的電場逐漸減弱 ， 最后消失 ， 導(dǎo)線中的電流也逐漸減小為零 。 例如 ， 在發(fā)電機中 ， 當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時 ， 磁場能轉(zhuǎn)換為電源力； 在電池中 ， 化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電源力 。 對于一個電源設(shè)備， 若其電動勢 E與其端電壓 U的參考方向相反， 如圖 17（ a）所示， 當(dāng)電源內(nèi)部沒有其他能量轉(zhuǎn)換 (如不計內(nèi)阻 )時， 根據(jù)能量守恒定律， 應(yīng)有U=E； 若參考方向相同， 如圖 17（ b）所示， 則 U=E。 在時間 t內(nèi) ， 電源力將電荷 Q從電源負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到電源正極所做的功及功率為 WE=EQ=EIt (19) PE=EI (110) 根據(jù)能量守恒的觀點 ， 在忽略電源內(nèi)部能量損耗的條件下有 W=WE 第 1章 電路的基本概念與基本定律 一段電路， 在 u和 i取關(guān)聯(lián)參考方向時， 若 P＞ 0， 說明這段電路上電壓和電流的實際方向是一致的， 電路吸收了功率， 是負(fù)載性質(zhì)； 若 P＜ 0， 則這段電路上電壓和電流的實際方向不一致， 電路發(fā)出功率， 是電源性質(zhì)。 （ 2） 電源的端電壓等于電源的電動勢 ， 即 U1=ER0I=E 第 1章 電路的基本概念與基本定律 此電壓稱為空載電壓或開路電壓 ， 用 U0表示 。 在一般供電系統(tǒng)中 ， 電源的內(nèi)電阻很小 ， 故短路電流很大 。 所以在實際工作中 ， 應(yīng)經(jīng)常檢查電氣設(shè)備和線路的絕緣情況 ， 以防電壓源被短路的事故發(fā)生 。 第 1章 電路的基本概念與基本定律 （ 2） 電源的端電壓為 U1=ER0I (114) 電源的端電壓總是小于電源的電動勢 ， 這是因為電源的電動勢 E減去內(nèi)阻壓降 R0I后才是電源的輸出電壓 U1。 當(dāng)電流過大時 ， 設(shè)備的絕緣材料會因過熱而加速老化 ， 縮短使用壽命 ， 甚至損壞 。 這些額定值常標(biāo)記在設(shè)備的銘牌上 ， 故又稱為銘牌值 。 在電路設(shè)備中常裝設(shè)自動開關(guān) 、 熱繼電器等 ， 用來在過載時自動切斷電源 ， 確保設(shè)備安全 。 若開關(guān) S閉合時電壓表的讀數(shù)為 V， 開關(guān) S打開時電壓表的讀數(shù)為 7 V， 負(fù)載電阻 R=10 Ω。 第 1章 電路的基本概念與基本定律 ［ 解 ］ 電路中電壓和電流的參考方向如圖 112所示 。 第 1章 電路的基本概念與基本定律 電壓源和電流源及其等效變換 電源是能將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置 。 在使用電源時 ， 人們最關(guān)心的問題是當(dāng)負(fù)載變化時 ， 電路中的電流 I與電源的端電壓 U將如何變化 , 因而我們有必要來研究電源的端電壓 U與輸出電流 I之間的關(guān)系 ， 這種關(guān)系稱為電源的伏安特性 。 第 1章 電路的基本概念與基本定律 圖 114表明， 當(dāng)輸出電流 I增大時， 端電壓 U隨之下降， 這說明電壓源外接負(fù)載的電阻越小， 落在電源內(nèi)電阻 R0上的壓降就越高， 電源的端電壓越低。 第 1章 電路的基本概念與基本定律 圖 114 電壓源和理想電壓源的伏安特性曲線 UI理 想 電 壓 源電壓源0s REI ＝EO第 1章 電路的基本概念與基本定律 圖 115 理想電壓源模型 ＋－UE第 1章 電路的基本概念與基本定律 理想電壓源實際上是不存在的 ， 但如果電源的內(nèi)電阻遠(yuǎn)小于負(fù)載電阻 （ R0R） ， 則端電壓基本恒定 ， 就可以忽略 R0的影響 ， 認(rèn)為這是一個理想電壓源 。 電流源與外電路的連接方式如圖 116所示。 第 1章 電路的基本概念與基本定律 圖 117表明 ， R0越大 ， 伏安特性曲線就越陡 。 第 1章