2024年6月5日发(作者:士海桃)
第一章 电路的基本概念和基本定律
1.1、电路和电路模型。(一般)
(1)识记:知道电路的定义、组成及功能。
(2)识记:知道电路模型的概念和将实际电路模型化的意义。
(3)识记:了解支路、节点、回路、二端网络等名词。
1、定义:由一些电气器件按照一定的方式组合起来,所构成的电流的通路,也叫网络。
2、组成:电源、负载、开关和导线。
3、功能:一类是传输、分配和使用电能;另一类是传输、变换、贮存和处理电信号。
4、电路模型:元件和元件的组合,就构成了实际器件和实际电路的模型。
5、将实际电路模型化的意义:电路理论及其分析方法,都是从物理实际建立电路模型,用数学手段分
析电路模型,再回到物理实际。这样的方法不仅用于电路的研究,而且应用于各个学科。
6、支路:每一个二端元件。
7、节点:两个及两个以上支路的连接点。
8、回路:由几个支路组成的闭合路径。
9、二端网络:具有两个端钮与外部相连的网络。
1.2、电流、电压。(重点)
(1)领会:熟知电流、电压的定义、单位及其方向。
(2)领会:理解电路中设定电压、电流参考方向的意义及瞬时值、解析式、波形与参考方向的关系。
(3)领会:知道电位与参考点的关系,会计算电位。
(4)领会:知道电动势的定义、单位及其方向。
1、电流
(1)定义:衡量电流强弱的量是电流强度,简称电流。某处电流大小等于单位时间内通过该处的电荷
量。
(2)公式:
I
q
t
(3)单位:安培,简称安,用字母A表示。还有毫安(mA),微安(μA)。
(4)方向:规定以正电荷的移动方向为电流方向
自由电子的运动方向与电流方向相反。
参考方向:假设参考方向,然后根据计算结果判断。
若大于零,则实际方向与参考方向相同;
若小于零,则实际方向与参考方向相反。
例1-1:如图,在0.002S内,有负电荷0.0005C从a向b通过面S,同时有正电荷0.0005C从b向a通
过S。试决定通过S的电流的大小和方向。
解:向相反方向运动的正、负电荷的效应相同,这里相当于有0.0005+0.0005=0.01C的正电荷从b向a
通过S。所以通过面S的电流的大小为
0.001
0.002
0.5A
,方向由b到a。
例1-2 0.5C的正电荷在电场中从a点移到b点,能量增加10J,试决定a、b间电压的大小和方向。
解:a、b间电压的大小为
10
0.5
20V
正电荷沿电压方向移动时能量减少。这里,a、b间电压的方向从b到a
。
2、电压
(1)定义:用来衡量电场移动电荷而作功的能力,用u表示。
(2)公式:
u
dW
dq
(3)单位:伏特,简称伏,用字母V表示。
(4)方向:有①参考极性(方向由“+”到“-”);②箭头(参考方向用实现箭头,实际方向用虚
线箭头);③双下标三种表示方法。
ⅰ、箭头 ⅱ、极性 ⅲ、双下标
+
R
R
U
AB
R
-
例1-3 如图所示电路中,已知
u
2
4V
,
u
3
5V
,
u
5
7V
,
u
6
2V
,
u
7
4V
,试求
u
4
和
u
1
。
解:按照电压的定义,以及电压只和两点位置有关,
a
2
c
5
e
而与移动电荷路径无关的特质,可得
u
2
u
5
u
4
u
dc
u
df
u
fe
u
ec
u
1
1 4
u
4
6
u
6
u
u
u
3
7
u
6
u
5
7
42(7)5V
b
3
d
7
f
u
1
u
ab
u
ac
u
cd
u
db
(4)5(5)4V
3、正弦交流点的表示方法
(1)解析式:表达瞬时值随时间变化规律的数学式。
(2)波形图:表达瞬时值随时间变化规律的图形。
(3)相量图:
(4)瞬时值、解析式、波形与参考方向的关系:
① 电流、电压的方向是客观存在的,可能是随时间变化的。参考方向是人为选择的决定电流、电压数
值为正的标准。参考方向一经选定,在整个分析计算过程中就必须以此为准,而不能变动;
② 由于电流、电压的正负值是对应于所选参考方向而言的,所以分析每一个电流、电压,都需要选定
它的参考方向。不说名参考方向,而说某电流的值为正或负,是没有意义的;
③ 对同一电流(或电压),如果参考方向选择不同,结果是:瞬时值大小一样而异号,解析式也是,
两个波形对t轴相反。
4、电位
2、0.2C的电荷从a点移动b点时,能量的改变量为10J,试求
u
ab
:(1)如电荷为正且能量增加;(2)
如电荷为负且能量增加;(3)如电荷为正且能量减少;(4)如电荷为负且能量减少。
(1)定义:在电路中选定一点,叫做参考点,则某点的电位就是参考方向由该点到参考点的电压。
t
(2)与参考点的关系:不选定参考点,不好确定电位。参考点选择不同,同一点的电位就相应不
同。
例1-4 图例1-3图,试分别求:(1)以d为参考点;(2)以b为参考点时,a、c、e点的电位,并
求两种情况下的电压
U
ae
。
解:(1)
d
0
时,
a
u
ad
u
1
u
3
4(5)9V
、
c
u
cd
u
4
5V
e
u
ed
u
6
u
7
242V
、
u
ac
a
c
9211V
(2)
b
0
时,
a
u
ab
u
1
4V
、
c
u
cb
u
2
u
1
(4)(4)0V
e
u
eb
u
5
u
cb
(7)07V
、
u
ac
a
c
4711V
5、电动势
(1)定义:由于电源力而使电源两端具有的电位差叫做电动势。
(2)单位:伏特,简称伏,用字母V表示。
(3)方向:由电位低的一端到电位高的一端,负极到正极。
检测题
1、直流电流通过导线,已知1S内从a到b通过导线的电荷量为0.2C,(1)如通过的是正电荷,试求
I
ab
;(2)如通过的是负电荷,试求
I
ab
;(3)如通过的是正电荷,试求
I
ba
;(4)如通过的是负电荷,试
求
I
ba
。
3、已知
uU(1e
ab
(t)
T
)
,
U10V
,
0.01s
。试求
u
ab
(0)
、
u
ab
(
)
、
u
ab
(2
)
、
u
ab
(3
)
,并作出
u
ab
(t)
的波形。
4、已知
i
2
cd
(t)2sin(
T
4
)
,试求0、
T
8
、
T
2
瞬间的
i
cd
。
5、试求例1-3中以a为参考点时各点的电位。
1.3、电功率。(重点)
(1)综合应用:能计算直流情况下的电功率和电能。
(2)综合应用:能按电压、电流的方向判断支路接受还是发出电功率。
(3)简单应用:懂得在选定的参考方向下功率正负值的含义。
(4)简单应用:知道电路的功率守恒性。
2024年6月5日发(作者:士海桃)
第一章 电路的基本概念和基本定律
1.1、电路和电路模型。(一般)
(1)识记:知道电路的定义、组成及功能。
(2)识记:知道电路模型的概念和将实际电路模型化的意义。
(3)识记:了解支路、节点、回路、二端网络等名词。
1、定义:由一些电气器件按照一定的方式组合起来,所构成的电流的通路,也叫网络。
2、组成:电源、负载、开关和导线。
3、功能:一类是传输、分配和使用电能;另一类是传输、变换、贮存和处理电信号。
4、电路模型:元件和元件的组合,就构成了实际器件和实际电路的模型。
5、将实际电路模型化的意义:电路理论及其分析方法,都是从物理实际建立电路模型,用数学手段分
析电路模型,再回到物理实际。这样的方法不仅用于电路的研究,而且应用于各个学科。
6、支路:每一个二端元件。
7、节点:两个及两个以上支路的连接点。
8、回路:由几个支路组成的闭合路径。
9、二端网络:具有两个端钮与外部相连的网络。
1.2、电流、电压。(重点)
(1)领会:熟知电流、电压的定义、单位及其方向。
(2)领会:理解电路中设定电压、电流参考方向的意义及瞬时值、解析式、波形与参考方向的关系。
(3)领会:知道电位与参考点的关系,会计算电位。
(4)领会:知道电动势的定义、单位及其方向。
1、电流
(1)定义:衡量电流强弱的量是电流强度,简称电流。某处电流大小等于单位时间内通过该处的电荷
量。
(2)公式:
I
q
t
(3)单位:安培,简称安,用字母A表示。还有毫安(mA),微安(μA)。
(4)方向:规定以正电荷的移动方向为电流方向
自由电子的运动方向与电流方向相反。
参考方向:假设参考方向,然后根据计算结果判断。
若大于零,则实际方向与参考方向相同;
若小于零,则实际方向与参考方向相反。
例1-1:如图,在0.002S内,有负电荷0.0005C从a向b通过面S,同时有正电荷0.0005C从b向a通
过S。试决定通过S的电流的大小和方向。
解:向相反方向运动的正、负电荷的效应相同,这里相当于有0.0005+0.0005=0.01C的正电荷从b向a
通过S。所以通过面S的电流的大小为
0.001
0.002
0.5A
,方向由b到a。
例1-2 0.5C的正电荷在电场中从a点移到b点,能量增加10J,试决定a、b间电压的大小和方向。
解:a、b间电压的大小为
10
0.5
20V
正电荷沿电压方向移动时能量减少。这里,a、b间电压的方向从b到a
。
2、电压
(1)定义:用来衡量电场移动电荷而作功的能力,用u表示。
(2)公式:
u
dW
dq
(3)单位:伏特,简称伏,用字母V表示。
(4)方向:有①参考极性(方向由“+”到“-”);②箭头(参考方向用实现箭头,实际方向用虚
线箭头);③双下标三种表示方法。
ⅰ、箭头 ⅱ、极性 ⅲ、双下标
+
R
R
U
AB
R
-
例1-3 如图所示电路中,已知
u
2
4V
,
u
3
5V
,
u
5
7V
,
u
6
2V
,
u
7
4V
,试求
u
4
和
u
1
。
解:按照电压的定义,以及电压只和两点位置有关,
a
2
c
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e
而与移动电荷路径无关的特质,可得
u
2
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u
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u
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1
1 4
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42(7)5V
b
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1
u
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u
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u
cd
u
db
(4)5(5)4V
3、正弦交流点的表示方法
(1)解析式:表达瞬时值随时间变化规律的数学式。
(2)波形图:表达瞬时值随时间变化规律的图形。
(3)相量图:
(4)瞬时值、解析式、波形与参考方向的关系:
① 电流、电压的方向是客观存在的,可能是随时间变化的。参考方向是人为选择的决定电流、电压数
值为正的标准。参考方向一经选定,在整个分析计算过程中就必须以此为准,而不能变动;
② 由于电流、电压的正负值是对应于所选参考方向而言的,所以分析每一个电流、电压,都需要选定
它的参考方向。不说名参考方向,而说某电流的值为正或负,是没有意义的;
③ 对同一电流(或电压),如果参考方向选择不同,结果是:瞬时值大小一样而异号,解析式也是,
两个波形对t轴相反。
4、电位
2、0.2C的电荷从a点移动b点时,能量的改变量为10J,试求
u
ab
:(1)如电荷为正且能量增加;(2)
如电荷为负且能量增加;(3)如电荷为正且能量减少;(4)如电荷为负且能量减少。
(1)定义:在电路中选定一点,叫做参考点,则某点的电位就是参考方向由该点到参考点的电压。
t
(2)与参考点的关系:不选定参考点,不好确定电位。参考点选择不同,同一点的电位就相应不
同。
例1-4 图例1-3图,试分别求:(1)以d为参考点;(2)以b为参考点时,a、c、e点的电位,并
求两种情况下的电压
U
ae
。
解:(1)
d
0
时,
a
u
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u
1
u
3
4(5)9V
、
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、
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c
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5、电动势
(1)定义:由于电源力而使电源两端具有的电位差叫做电动势。
(2)单位:伏特,简称伏,用字母V表示。
(3)方向:由电位低的一端到电位高的一端,负极到正极。
检测题
1、直流电流通过导线,已知1S内从a到b通过导线的电荷量为0.2C,(1)如通过的是正电荷,试求
I
ab
;(2)如通过的是负电荷,试求
I
ab
;(3)如通过的是正电荷,试求
I
ba
;(4)如通过的是负电荷,试
求
I
ba
。
3、已知
uU(1e
ab
(t)
T
)
,
U10V
,
0.01s
。试求
u
ab
(0)
、
u
ab
(
)
、
u
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(2
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、
u
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(3
)
,并作出
u
ab
(t)
的波形。
4、已知
i
2
cd
(t)2sin(
T
4
)
,试求0、
T
8
、
T
2
瞬间的
i
cd
。
5、试求例1-3中以a为参考点时各点的电位。
1.3、电功率。(重点)
(1)综合应用:能计算直流情况下的电功率和电能。
(2)综合应用:能按电压、电流的方向判断支路接受还是发出电功率。
(3)简单应用:懂得在选定的参考方向下功率正负值的含义。
(4)简单应用:知道电路的功率守恒性。