计算机电路基础1.1
启发思考，引出问题：
电路的基本知识和基本物理量以及各物理量的计算方法
【新课讲授】
教学方法：多媒体展示，例题分析与练习习题相结合。

如果要丰富这一演讲稿，分以下几项任务完成：
任务一：电路的作用与电路模型以及集总假设的概念
1.1.1 电路的作用
电路: 电流流通的路径。

电路的作用:电路是实现电能的传输和转换。

电路组成:
电源: 是向电路提供电能的设备
负载: 是指各种用电设备和元器件总称
中间环节部分: 由电子元器件组成完成复杂功能的电子系统。

1.1.2 电路模型
实际的电元件往往都不是单一参数的理想元件。

为了突出元件的主要特性，忽略其次要因素，把它近似地看成单一参数的理想电路元件。

用理想电元件所组成的电路，称为实际电路的电路模型。

电路模型是对实际电路抽象和概括。

1.1.3 集总假设
为了简化对器件性能的描述和简化对电路分析和计算，假设在一定的条件下，忽略其次要物理过场，只考虑实际元件的主要特性，这样假设称为集总假设。

集总假设的条件是：电场作用(充放电)只发生的电容元件上，磁场作用(磁能的贮存和释放)只发生在电感元件上，而且都没有电磁能量的损失。

集总假设的元件称为理想元件（集总参数元件，简称集总元件），简称电路元件。

任务二：电路中三个重要物理量（电流、电压和功率）
电流、电压和功率是电路中三个重要的物理量，是对电路分析和计算的重要参数。

1.2.1 电流
电荷的定向运动产生电流。

单位：安培（安），用字母A表示。

1A=1000 mA ； 1mA=1000 μA
正电荷运动方向为电流的正方向。

⏹大小和方向不随时间而变的电流为直流电流（用大
写字母I 表示）；
⏹大小随时间变化而方向不随时间变化的电流称为变
动电流 i ；
⏹大小和方向都随时间而变化，这样的电流称之为交
流电流 i 。

在分析和计算电路前假设流过元件上电流的方向称为电流参考方向；
⏹当所求得电流为正值，说明流过元件上电流的实际
方向与假设的电流参考方向一致；当所求得电流为
负值，则实际电流方向与电流参考方向相反。

参考方向是一种分析方法，只有在参考方后，电流
1.2.4 功率
正电荷从高电位移向低电位，是电场力对电荷作功的结果，电场的能量消耗在元件上。

元件消耗电场的能量称为元件吸收能量或元件消耗功率。

这时元件上的电流方向和电压的方向是一致的 .
正电荷从低电位移向高电位，必须由外力对电荷作用以克服电场力，元件需发出能量(元件向电路提供能量)，即元件向电路提供功率。

这时元件上的电流方向和电压的方向是相反的。

元件上的功率计算公式：P = U I
元件上电流和电压的参考方向符合关联参考方向：当P>0，元件消耗功率，该元件被称为电路的负载。

当P < 0，元件向电路提供功率，该元件被称为电源。

元件上电流和电压的参考方向是非关联参考方向：当P>0，元件向电路提供功率，该元件被称为电源。

当P < 0，元件消耗功率，该元件被称为电路的负
载。

【例题1.2】充电器A对手机电池E充电，如图所示。

1.3.2 电压源
独立电压源是一个二端元件，简称为电压源.任何电压源都含有电动势E和内阻R S，它的模型如图。

U:电压源的端电压。

R L:外接的负载电阻。

U = I R
L = E – I R
S
电源E输出功率为P E = I2 R L + I2 R S，
这里:I2 R L为负载功率, I2 R S为电源内阻消耗功率.
当电源内阻 R S = 0 时，称为理想电压源电源.
电源内部无电压降，输出一个恒定电压U = 电动势E，
理想电压源电源
1.3.3 电流源
独立电流源简称电流源. 图中虚线左边所示。

I S是电
流源的电流，R S是电流源的内阻。

当R S=∞或R S>>R L时,称为恒流源或理想电流源,流过负
载电流I恒等于电流源的电流I S.
当电路中不能满足条件R S>>R L时，流过R L的电流等于
被其内阻R S分流后的剩余部分。

R S越小，分流越大，流过负载的电流I越小。

电流源的输出特性如图 1.19
中的斜线所示。

理想电流源端电压的大小完全由外电路的负载所确
定
【例题 1.3】计算图
1.20所示电路中独立
电流源所提供的功率。

电阻的压降为： U R= I R=2×3= 6V
电流源两端的电压：U IS = U R + E = 6V+4V =10V
电流源两端的电压和电流是非关联方向,电流源功
率为:
P IS = U
IS
I =10V×2A=20W
P
IS
>0，所以电流源是提供功率。

电压源的功率P E = EI= 4×2= 8W
由于流过电压源的电流和电压降方向一致，即关联参
考方向，而且P E>0，所以电压
源是吸收功率。

1.3.4 受控源
电源中的电流或电压是受到电
路中其他支路的电流或电压的控制，称此类电源为受控源。

它不是真正的电源，而是四端元件。

受控源有电压源和电流源之分，控制量有电压和电流
之分，所以受控源共有四种类型 : 电压控制电流源(V CC S) :I2=ｇU1，ｇ是转移电导，导纳量纲。

电流控制电压源(CC VS) :U2 = γI1，γ是转移电阻，
电阻量纲。

电流控制电流源(CCC S) : I2 = βI1，β是电流控制比，无量纲。

电压控制电压源(V C VS) :U2 = μU1，μ是电压控制比，无量纲
四种类型受控源
任务四：电路三种状态
1.4.1 开路状态
电源与其负载相互间不连接，电源处于无负载状态，
称为空载状态，又称为开路状态.
开路状态时特性为：
U O = E
I = 0
P E = 0
1.4.2 短路状态
电源两端连接在一起，外电路的电阻为零，称为短
路状态，简称短路。

短路时回路中产生很大的电流
I S，称为短路电流。

电源在短路时的特征为：
U = 0
I S = E/R
S
P S =I
S
R
S
短路除了会发生在电源端处外，也可能
发生在线路中的某一部分，称为局部短路，
会造成电源供出超常的电流。

短路通常是一种严重的事故。

为了防止短
路事故的发生，除了认真操作外，更重要的是在电路中接入短路保护措施，一旦发生短路，能及时切断电源与负载的连接，以免发生事故。

1.4.3 有载状态
电源与负载接通形成电回路，称为有载状态。

电源向电路负载提供的电流：I = E /（R S+R L）
负载上的电压：U L = I R L
电源电动势输出的功率: P E = I E
电源内阻消耗的功率: P S= I2 R S
负载吸收的功率：P L = I2 R L
功率的单位是瓦特（瓦），用字母W表示。

大功率应用的场合，用kW(千瓦)，小功率用mW(毫瓦)，
其换算关系： 1kW = 1000 W ； 1 W = 1000。