【正文】 把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能 (如負(fù)載是電能機(jī) )、 光能 (如負(fù)載是燈泡 )、 熱能 (如負(fù)載是電爐等 )， 為人們生產(chǎn) 、 生活所利用 。 圖中 S是為了節(jié)約電能所加的控制開關(guān) ， 需要照明時(shí)將開關(guān) S閉合 ， 不需要照明時(shí)將 S打開 。 接收天線把載有語言 、 音樂 、 圖像信息的電磁波接收后 ， 通過電路把輸入信號(hào) (又稱激勵(lì) )變換或處理為人們所需要的輸出信號(hào) (又稱響應(yīng) )， 送到揚(yáng)聲器或顯像管 ， 再還原為語言 、 音樂或圖像 。由集總元件構(gòu)成的電路稱為集總參數(shù)電路 。 為了從量的方面量度電流的大小 ， 引入電流強(qiáng)度的概念 。 規(guī)定正電荷運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向 。 假定正電荷運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较?， 用箭頭標(biāo)在電路圖上 。 dw是為移動(dòng)電荷 dq電場力所做的功 ， 單位為焦耳 (J)。如電壓 uab， 腳標(biāo)中第一個(gè)字母 a表示假設(shè)電壓參考方向的正極性端 ， 第二個(gè)字母 b表示假設(shè)電壓參考方向的負(fù)極性端 。 第一章 電路的基本概念和定律 例 如圖 (a)所示電路 ， 若已知 2s內(nèi)有 4C正電荷均勻的由 a點(diǎn)經(jīng) b點(diǎn)移動(dòng)至 c點(diǎn) ， 且知由 a點(diǎn)移動(dòng)至 b點(diǎn)電場力做功 8J， 由 b點(diǎn)移動(dòng)到 c點(diǎn)電場力做功為 12J。 (3) 電路中任意兩點(diǎn)之間的電壓數(shù)值不因所選參考點(diǎn)的不同而改變 。 電場力做功說明電能損耗 ， 損耗的這部分電能被 ab這段電路所吸收 。 解 對(duì) ab段、 bc段，電壓電流參考方向關(guān)聯(lián)，所以吸收功率 WiupWiup7173132211????????對(duì) ca段電路，電壓電流參考方向非關(guān)聯(lián)，所以這段電路吸收功率 Wiup 1011033 ???????實(shí)際上 ca這段電路產(chǎn)生功率為 10W 。 圖 (a)是理想電阻模型 ， 設(shè)電壓 、 電流參考方向關(guān)聯(lián) ， 圖 (b)是它的伏安特性 ， 為處在 u~i平面一 、 三象限過原點(diǎn)的直線 。 這說明電阻 、 電導(dǎo)上的電壓 (或電流 )不能記憶電阻 、 電導(dǎo)上的電流 (或電壓 )在 “ 歷史 ” 上 (t時(shí)刻以前 )所起過的作用 。h讀作千瓦小時(shí) ， 它是計(jì)量電能的一種單位 。 (3) 理想電壓源的端電壓由自身決定 ， 而流經(jīng)它的電流由它及外電路所共同決定 ， 或者說它的輸出電流隨外電路變化 。 (3) 當(dāng) R→0 時(shí)電壓 U，電流 I， Us電壓源產(chǎn)生功率 Ps。 如果理想電流源 is(t)=0, 則伏安特性為 u~i平面上的電壓軸 ， 它相當(dāng)于開路 。 例如 ， 對(duì)于圖 所示電路中的節(jié)點(diǎn) b, 有 )()()()( 4321 titititi ???對(duì)于集總參數(shù)電路中的任意節(jié)點(diǎn) ， 在任意時(shí)刻 ， 流出或流入該節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零 。 第一章 電路的基本概念和定律 關(guān)于 KCL的應(yīng)用 ， (1) KCL具有普遍意義 ， 它適用于任意時(shí)刻 、 任何激勵(lì)源 (直流 、 交流或其他任意變動(dòng)激勵(lì)源 )情況的一切集總參數(shù)電路 。 如圖 所示電路 ， 對(duì)回路 A有 0)()()()()( 54321 ????? tututututu第一章 電路的基本概念和定律 圖 某電路中一個(gè)回路 第一章 電路的基本概念和定律 KVL的實(shí)質(zhì) ， 反映了集總參數(shù)電路遵從能量守恒定律 ，或者說 ， 它反映了保守場中做功與路徑無關(guān)的物理本質(zhì) 。 “ 走 ” 的過程中遇各元件取號(hào)法則是： “ 走 ” 向先遇元件上電壓參考方向的 “ +”端取正號(hào) ， 反之取負(fù)號(hào) 。 分析問題的第二個(gè)內(nèi)容是確定解題的思路：根據(jù)什么概念 、 定律求什么量 ， 先求什么量后求什么量作好安排 。 這就是電路等效的一般定義 。 電阻串聯(lián)電路消耗的總功率等于相串聯(lián)各電阻消耗功率之和 ， 且電阻值大者消耗的功率大 。 第一章 電路的基本概念和定律 聯(lián)系圖 (a)電路， 有 ????????122121RRppppp() 第一章 電路的基本概念和定律 既有電阻串聯(lián)又有電阻并聯(lián)的電路稱電阻混聯(lián)電路 。 求擴(kuò)展后各量程 。 (1) 求輸出電壓 U2。 圖 例 用圖 第一章 電路的基本概念和定律 解 將短路線壓縮 ， c、 d、 e 三個(gè)點(diǎn)合為一點(diǎn) ， 如圖 (b)， 再將能看出串并聯(lián)關(guān)系的電阻用其等效電阻代替 ，如圖 (c)， 由 (c)圖就可方便地求得 ?????? ]14//22[ ）（abeq RR 這里， “ ∥ ”表示兩元件并聯(lián)， 其運(yùn)算規(guī)律遵守該類元件并聯(lián)公式。 如果滿足負(fù)載電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)阻 Rs， 即 RRs， 則由圖 模型電路 ， 根據(jù)電阻串聯(lián)分壓關(guān)系 ， 得 ssssUURRURR RU ????sssssss IIRRIRRRI ????第一章 電路的基本概念和定律 電壓源、電流源模型互換等效 圖 電壓源、電流源模型互換等效 第一章 電路的基本概念和定律 應(yīng)用電源互換等效分析電路問題時(shí)還應(yīng)注意這樣幾點(diǎn)： (1)電源互換是電路等效變換的一種方法。 由 (c)圖應(yīng)用分流公式求得 VIVmAIb 145511?????????第一章 電路的基本概念和定律 例 如圖 (a)電路 ， 求電流 I。 在 (c)圖中 ， 應(yīng)用分流公式 ， 得 AI L 12)4010()4010( )4010( ????? ??WIPP LLL 40140 22 ????第一章 電路的基本概念和定律 圖 例 用圖 第一章 電路的基本概念和定律 受 控 源 所謂受控源，即大小方向受電路中其他地方的電壓或電流控制的電源。若將實(shí)際電路中各實(shí)際部件都用它們的模型表示 ， 這樣所畫出的圖稱為電路模型圖 (又稱電原理圖 )。 對(duì)二端電路 (其內(nèi)可以是單個(gè)電路元件 ， 亦可以由若干電路元件組合連接構(gòu)成 )， 若電壓電流參考方向關(guān)聯(lián) ， 該段電路吸收功率 p吸 =ui, 供出功率 p供 =ui(供出功率也稱產(chǎn)生功率 )； 若電壓電流參考方向非關(guān)聯(lián) ， 則計(jì)算該段電路吸收功率和供出功率公式與參考方向關(guān)聯(lián)時(shí)均差一負(fù)號(hào) 。 2) 電壓 電位之差稱電壓 。 圖 例 用圖 第一章 電路的基本概念和定律 加電壓源 u, 求電流 i。 只需將 ()式中 R R2, R3 看作已知 ， R1 R2 R13看作未知 ， 便可得出Ｔ形電路等效變換為 Π形電路的變換公式： ????????????????????23132211313132212333132211RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR第一章 電路的基本概念和定律 例 圖 電路 ， 求電壓 U1。 第一章 電路的基本概念和定律 例 如圖 (a)電路 ， 求 b 點(diǎn)電位 Vb。 解 (1) 將 (a)圖虛線框部分等效為一個(gè)理想電壓源 ， 如(a)′圖所示 。 參見 (b)圖 ， cb 端為 R2 與 RV1相并聯(lián)的兩端 ， 所以等效電阻 ??????? 3002022400 202240012121VVeq RRRRR由分壓公式， 得 VURR RUeqeqV 6183006003001111 ??????這時(shí)電壓表的讀數(shù)就是 6V 第一章 電路的基本概念和定律 (3) 當(dāng)用內(nèi)阻為 3 600Ω電壓表測量時(shí) ， 圖 (b)中RV=RV2=3 600Ω。電阻分壓器的固定端 a、 b 接到直流電壓源上 。 第一章 電路的基本概念和定律 4. 電導(dǎo)的串聯(lián) 圖 電導(dǎo)的串聯(lián)與并聯(lián) 第一章 電路的基本概念和定律 2121GGGGGeq ??對(duì)于如圖 (a)所示的兩電導(dǎo)相串聯(lián)的電路，可得等效電導(dǎo) 分壓公式 ???????????uGGGuuGGGu21122121????????122121GGppppp功率關(guān)系 第一章 電路的基本概念和定律 5. 對(duì)于圖 (b)所示的兩電導(dǎo)相并聯(lián)電路， 可得等效電導(dǎo) 21 GGG eq ?????????????iGGGiiGGGi21222111分流公式 功率關(guān)系 ????????212121GGppppp第一章 電路的基本概念和定律 6. 電壓表和電流表 例 程電壓表 ， 已知微安計(jì)內(nèi)阻 R1=1kΩ， 各檔分壓電阻分別為R2=9 kΩ， R3=90kΩ， R4=900kΩ；這個(gè)電壓表的最大量程 (用端鈕 “ 0”、 “ 4”測量 ， 端鈕 “ 1”、 “ 2”、 “ 3”均斷開 )為500 V。 若知并聯(lián)電阻電路的總電流 ，求相并聯(lián)各電阻上的電流稱分流 。 由歐姆定律寫它的VAR為 iRu eq?iRiRR eq?? )( 2121 RRR eq ??所以等效電阻 () 第一章 電路的基本概念和定律 電阻串聯(lián)，其等效電阻等于相串聯(lián)各電阻之和。 圖中“ → ” 符號(hào)表示 “ 應(yīng)先求 ” 之意 ， 括號(hào)后兩個(gè)量不對(duì)齊書寫 ， 表示居前者先求 。 用到的電流 、 電壓一定要在電路上標(biāo)出參考方向 (切記 )， 如圖中電流 I I I IR, 電壓 UR。 例如對(duì)圖 中假想回路 B，可列如下方程： 0)()()()( 453 ????? tutututu x式中 ux(t)為假想元件上的電壓，這樣 )()()()( 345 tutututu x ???第一章 電路的基本概念和定律 如果已知 u3(t)、 u4(t)、 u5(t), 即可求出電壓 ux(t)。 圖 例 用圖 第一章 電路的基本概念和定律 解 選流出節(jié)點(diǎn)的電流取正號(hào)。即是說 ， 流入橫截面多少電荷即刻又從該橫截面流出多少電荷 ， dq/dt在一條支路上應(yīng)處處相等 ， 這就是電流的連續(xù)性 。 (2) R=3Ω時(shí)電流 I， 電壓 U及 Is電流源產(chǎn)生的功率 Ps。 第一章 電路的基本概念和定律 圖 例 用圖 第一章 電路的基本概念和定律 解 (1) a點(diǎn)電位 Va=6V, b點(diǎn)電位 Vb=12V， 電壓 Uab=VaVb=612=6V， 根據(jù)歐姆定律 ， 得電流 ARUI ab 16 6 ?????對(duì) Us1電壓源來說， U、 I參考方向非關(guān)聯(lián)，所以 Us1吸收功 WUIP s 6)1(61 ???????此時(shí) Us1不起電源作用，事實(shí)上它成了 12V理想電壓源的負(fù)載。 B部分電路即負(fù)載電阻 R是電壓源 Us的外部電路 ， 它可以改變 。 hkWhWptW??????????3843 8 4 0 0 030451640第一章 電路的基本概念和定律 理 想 電 源 不管外部電路如何 ， 其兩端電壓總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)的電源定義為理想電壓源 。 ?? dpitw tt??0)()( 2?? tt dRutw0)()( 2 ??第一章 電路的基本概念和定律 例 阻值為 2Ω的電阻上的電壓電流參考方向關(guān)聯(lián) ，已知電阻上電壓 u(t)=4costV, 求其上電流 i(t)、 消耗的功率p(t)。電阻 、 電導(dǎo)是從相反的兩個(gè)方面來表征同一材料特性的兩個(gè)電路參數(shù) ， 所以 ， 定義電導(dǎo)為電阻之倒數(shù)是有道理的 。 一般實(shí)際中使用的諸如碳膜電阻 、 金屬膜電阻 、 線繞電阻等都可近似看作是這類電阻 。 如果遇到電路中電壓電流參考方向非關(guān)聯(lián)情況 ，如圖 ， 在計(jì)算吸收功率的公式中需冠以負(fù)號(hào) ， 即 uitp ??)(第一章 電路的基本概念和定律 有時(shí) ， 要計(jì)算一段電路產(chǎn)生功率 (供出功率 )， 無論 u，i參考方向關(guān)聯(lián)或非關(guān)聯(lián)情況 ， 所用公式與計(jì)算吸收功率時(shí)的公式恰