哈尔滨工业大学
电工学教研室
第 1 章
电路的基本概念基本定律
返回
1.1 电路的作用与组成部分
1.2 电路模型
1.3 电压和电流的参考方向
1.4 欧姆定律
1.5 电源有载工作、开路与短路
1.6 基尔霍夫定律
1.7 电路中电位的概念及计算
目 录
1.1.1 电路的作用
( 1) 电能的传输和转换
( 2) 信号的传递和处理
1.1.2 电路的组成
( 1) 电源
( 2) 负载
( 3) 中间环节
1.1 电路的作用与组成部分
返回
中间环节
负载
发电机
升压
变压

降压
变压

电灯
电动机
电炉
电力系统电路示意图
输电线



话筒 扬声器
扩音机电路示意图
信号源
(电源)
返回
电路元件的理想化
在一定条件下突出元件主要的电磁性质
,忽略其次要因素,把它近似地看作理想电
路元件。
为什么电路元件要理想化?
便于对实际电路进行分析和用数学描述
,将实际元件理想化(或称模型化)。
1.2 电路模型
返回
手电筒的电路模型
U
I 开关
E +

R0
R干电池
电珠
返回
电压和电流的方向
实际方向
参考方向
参考方向
在分析计算时人为规定的
方向。
1.3 电压和电流的参考方向
返回
物理量 单位 实际 方向
电流 I A,kA,mA、
μ A
正电荷移动 的方向
电动势 E V,kV,mV、
μ V
电源驱动正电荷的
方向
电压 U V,kV,mV、
μ V 电位降低的方向 賫
电流、电动势、电压的 实际方向
返回
问题 在复杂电路中难于判断元件中物理量的
实际方向,如何解决?
(1) 在解题前任选某一个方向为参考方向(或称正
方向);
(3) 根据计算结果确定实际方向:
若计算结果为正,则实际方向与参考方向一致;
若计算结果为负,则实际方向与参考方向相反。
(2) 根据电路的定律、定理,列出物理量间相互关
系的代数表达式;
解决方法
返回
欧姆定律,流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。
R
I
U ?
£?
U
£-
I
U £? RI
£¨ a £?
£?
U
£-
I
U £? £- RI
£¨ b £?
£-
U
£?
I
U £? £- RI
£¨ c £?
1.4 欧 姆 定 律
返回
伏安特性
线性电阻伏安特性 非线性电阻伏安特性
当电压和电流的参考方向 一致 时 U=RI
当电压和电流的参考方向 相反 时 U=- RI
注意,
返回
I
Uo
I
Uo

R
£?
U
6V
£-
I
2A
( a)
£?
U
6V
£-
I
£- 2A
( b)
R R
£-
U
£- 6V
£?
I
2A
( c)
R
£-
U
6V
£?
I
£- 2A
( d)
3
2
6
3
2
6
3
2
6
3
2
6
?
-
-
??
?
-
-?-?
?
-
-?-?
???
I
U
R
I
U
R
I
U
R
I
U
R W
W
W
W
(a)
(b)
(c)
(d)
应用欧姆定律对下图的电路列出式子,并求电阻 R
例题 1.1
返回

a点电位比 b点电位 低 12V
n点电位比 b点电位 低 12-5=7V
m点电位比 b点电位 高 3V
于是
n点电位比 m点电位 低 7+3=10V
即 Unm=-10V
由欧姆定律得 R= Unm/ I= 5 W
E1=5V
+
R U m
-
E 2= 3V
-
+
-
+
I= - 2 A
a
b
m
n
计算下图的电阻 R值,已知 Uab=- 12V。
例题 1.2
返回
1.5.1 电源有载工作
开关闭合
E
R 0
+
U
-
R
I
a
b
d
c
有载
开关断开 开路
cd短接 短路
1.5 电源有载工作、开路与短路
返回
1.电压和电流
由 欧姆定律 可列上图的电流 RR EI ??
0
负载电阻两端电压
RIU ?
IREU 0-?
U
E
O I
电源的外特性曲线
当 R0<< R时 EU ?
由上两式得
返回
2.功率与功率平衡
IUP ??
功率 设电路任意两点间的电压为 U,流入此部分
电路的电流为 I,则这部分电路消耗的功率为,
功率平衡,由 U= E- R0I得 UI= EI- R0I2
P= PE- ?P
电源输出
的功率
电源内阻上
损耗功率电源产生
的功率
W为瓦 [特 ]
KW为千瓦
返回
E 1
-
U 1
+
-
U 2
+
E 2
+
_
R 01 R 02
+
_
+
U
_
I
μ ? ? ′ ?o? ?
解 (1)电源
U= E1- ?U1= E1- I01
E1= U+ R01I= 220+
0.6× 5=223V
( 2) 负载
U= E2+ ?U2= E2+ R02I
E2= U- R02I= 220- 0.6× 5 R01= 217V
如图,U= 220V,I= 5A,内阻 R01= R02= 0.6W
(1)求电源的电动势 E1和负载的反电动势 E2;
(2)试说明 功率的平衡
例题 1.3
返回
( 2)由 ( 1) 中两式得 E1= E2+ R01I+ R02 I
等号两边同乘以 I 得
E1I= E2I+ R01I2+ R02I2
223× 5= 217× 5+ 0.6× 52 + 0.6× 52
1115W=1085W+ 15W+ 15W
E2I= 1085W R01I2= 15W R02I2= 15W
负载取用
功率
电源产生
的功率 负载内阻
损耗功率电源内阻
损耗功率
返回
3,电源与负载的判别
分析电路时,如何判别哪个元件是电源?哪个是负载?
U和 I 的参考方向与实际方向 一致
U和 I的实际方向 相反,电
流从+端流出,发出 功率
电源
负载
U和 I的实际方向 相同,电
流从+端流入,吸收 功率
I
U
a
b
+
-
I
RU
a
b
I
RU
a
b

返回
或当 U和 I两者的 参考方向 选得 一致
电源 P= UI< 0 负载 P= UI> 0
电源 P= UI> 0 负载 P= UI< 0
U和 I两者的 参考方向 选得 相反
4,额定值与实际值
额定值 是制造厂商为了使产品能在给定的条件下
正常运行而规定的正常允许值
注 在使用电气设备或元件时,电压、电流、功率
的实际值不一定等于它们的额定值
返回
解 A273.0
220
60 ???
U
PI
W??? 8 0 62 7 3.0 2 2 0IUR
一个月的用电量 W= Pt= 60(W)× ?× 30 (h)
= 5.4kWh
来计算和或可用
P
UR
I
PR 2
2 ??
已知,有一 220V 60W的电灯,接在 220V的电源上,
求通过电灯的 电流 和电灯在 220V电压下工作时 电阻
如每晚用 3小时,问一个月消耗 电能 多少?
例题 1.4
返回

A10
5 0 0
5,===
R
PI
在使用时电压不得超过
U= RI= 500× 0.1= 50V
已知,有一额定值为 5W 500W 的线绕电阻,
问其 额定电流? 在使用时 电压不得 超过 多大?
例题 1.5
返回
1.5.2 电源开路
E
R 0
+
U
-
R
I
a
b
d
c
特征, I= 0
U= U0= E
P= 0
1.5.3 电源短路
特征, U= 0
I= IS= E/ R0
PE= P= R0I2
P= 0
返回
用来描述电路中各部分电压或各部分电流的关
系,包括基尔霍夫电流和基尔霍夫电压两个定律。
结点,三条或三条以上支路相联接点
支路,电路中每一个分支
回路,电路中一条或多条支路所组成的闭合电路
注 基尔霍夫 电流 定律应用于 结点
基尔霍夫 电压 定律应用于 回路
1.6 基尔霍夫定律
返回
支路,ab,ad,…,..
(共 6条)
回路,abda,bcdb
,…,.,
(共 7 个)
结点,a,b,…,..
(共 4个)
I3
E3_+ R3
R6a
b
c
d
I1
I2
I5
I6
I4
返回
1.6.1 基尔霍夫电流定律
E 1
I 1
E 2U 2
I 2
I 3
R 2R 1
R 3
a
b
c d
如图 I1+ I2= I3
或 I1+ I2- I3= 0
即 ?I= 0
在任一瞬时,流向 某一结点的 电流之和 应该等于 流出
该结点 的电流之和。即在任一瞬时,一个结点上电流
的代数和恒等于 零。 返回

I1
I2
I3
I4
由 基尔霍夫 电流定律 可列出
I1- I2+ I3- I4= 0
2-(- 3)+(- 2)- I4= 0
可得
I4= 3A
已知:如图所示,I1= 2A,I2=- 3A,I3=- 2A,
试求 I4。
例题 1.6
返回
1.6.2 基尔霍夫电压定律
从回路中任意一点出发,沿顺时针方向或逆时针方向
循行一周,则在这个方向上的电位升之和等于电位降
之和, 或电压的代数和为 0。
E 1
I 1
E 2U 2
I 2
R 2R 1
a
b
c d
U 1
+ +- -U
3 U 4
U1+ U4= U2+ U3
U1- U2- U3+ U4= 0
即 ?U= 0
返回
上式可改写为 E1- E2- R1I1+ R2I2= 0
或 E1- E2= R1I1- R1I1
即 ?E= ?( RI)
在电阻电路中,在任一回路循行方向上,回路
中电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和
在这里电动势的参考方向与所选回路循行方
向相反者,取正号,一致者则取负号。
电压与回路循行方向一致者,取正号,反之
则取负号。

返回
基尔霍夫电压定律的 推广, 可应用于回路的部分电路
+ +
+
-
A
BC
-
-
U AB
U A
U B
E
R
+
-
+
-
U
I
?U= UA- UB- UAB
或 UAB= UA- UB
E- U- RI= 0
或 U= E- RI
注 列方程时,要先在电路图上标出电流、电压或
电动势的参考方向。 返回
+
+
+
+
-
-
-
-
A
C
B
D
+
-
U AB
U BC
U CD
U DA
U CA

由 基尔霍夫电压定律 可得
( 1) UAB+ UBC+ UCD+ UDA=0
即 UCD= 2V
( 2) UAB+ UBC+ UCA= 0
即 UCA=- 1V
已知:下图为一闭合电路,各支路的元件是任意
的,但知 UAB= 5V,UBC=- 4V,UDA=- 3V
试求:( 1) UCD:( 2) UCA。
例题 1.7
返回
U s
I 1 I B
R B I 2
E B
U BE+
+
- -

应用基尔霍夫电压定律
列出
EB- RBI2- UBE= 0
得 I2= 0.315mA
EB- RBI2- R1I1+ US= 0
得 I1= 0.57mA
应用 基尔霍夫电流定律 列出 I2- I1- IB= 0
得 IB=- 0.255mA
如图,RB= 20KW, R1= 10KW, EB= 6V
US= 6V,UBE=- 0.3V
试求电流 IB, I2及 I1。
例题 1.8
返回
E 1 =140V
4A 6A
520
6
a
b
c d
E 2£ ? 90 V
10A
W W
W
Uab= 6× 10= 60V
Uca= 20× 4= 80V
Uda= 5× 6= 30V
Ucb= 140V
Udb= 90V
E 1 =140V
4A 6A
520
6
a
b
c d
E 2£ ? 90 V
10A
W W
W
Vb- Va= Uba Vb=- 60V
Vc- Va= Uca Vc=+ 80V
Vd- Va= Uda Vd=+ 30V
1.7 电路中电位的概念及计算
返回
E1=140V
4A 6A
520
6
a
b
c d
E2= 90V
10A
W W
W
Va=Uab=+ 60V
Vc=Ucb=+ 140V
Vd=Udb=+ 90V
结论,( 1) 电路中某一点的电位等于该点与参考点
(电位为零)之间的电压
( 2)参考点选得不同,电路中各点的电位值随着
改变,但是任意两点间的电位差是不变的 。
各点电位的高低是 相对 的,而两点间电位的
差值是 绝对 的。注
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C
B
A
-9V
+6V
I
R 1
100
R 1
50 K W
K W
I=( VA- VC)/( R1+ R2)
= [6-(- 9) ]/ [( 100+ 50) × 103]
= 0.1mA
UAB= VA- VB= R2I
VB= VA- R2I
= 6-( 50 × 103) × (0.1 × 10-3)
=+ 1V
计算下图电路中 B点的电位。
例题 1.9
返回

E 1
E 2
+
+
-
-
R 1
R 2
R 3
I 1
I 2
I 3
A
I1= I2= E1/( R1+ R2)
= 6/( 4+ 2)
= 1A
I3= 0
VA = R3I3- E2+ R2I2
= 0- 4+ 2 × 1
= - 2V
或 VA= R3I3- E2- R1I1+ E1
= 0- 4- 4 × 1+ 6=- 2V
如图已知,E1= 6V E2= 4V R1= 4 W R2= R3
= 2 W 。求 A点电位 VA。
例题 1.10
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结 束
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