电工及电子技术辅导资料一
主题：第一章直流电路的辅导文章
学习时间：2011年9月30日－10月9日
内容：
我们这周主要学习课件第一章直流电路的相关内容。

本章主要研究直流电路的基本概念和简单直流电路的分析计算。

它是进一步认识其它电路的基础，学习时，既要弄清各物理量的意义，又要学会灵活运用电路的基本定律，以解决电路中的具体问题。

希望通过下面的内容能使同学们加深对电路相关知识的理解。

一、学习要求
1．掌握直流电路的作用和组成；
2．电路的基本物理量；
3．了解电路的几种状态；
4．掌握电路中的参考方向；
5．掌握理想电路元件。

二、主要内容
（一）电路的作用和组成
电路的作用：电路的作用大致有两种一是实现能量的输送和转换；二是实现信号的传递和处理。

电路：是电流流通的路径。

一般电路都是由电源、负载、连接导线等部分组成。

电源：是向电路提供电能的设备，它能把其它形式的能转变为电能。

常用的电源有干电池、蓄电池和发电机等，它们能分别将化学能和机械能转换成电能。

负载：即用电设备，它是取用电能的装臵，其作用是把电能转换为其它形式的能量。

常见的电灯、电动机、电炉、扬声器等都是电路中的负载。

连接导线：是用来传输和分配电能的。

如铜线、铝线、铁线等。

用它连接电源和负载，便构成电流的通路。

（二）电路的基本物理量
1．电流
单位时间内通过电路某一横截面的电荷[量]称为电流。

由于国家标准规定不随时间变化的物理量用大写字母表示。

随时间变化的物理量用小写字母表示。

电流的实际方向规定为正电荷运动的方向。

2．电位
电场力将单位正电荷从电路的某一点移至参考点时所消耗的电能，也就是在移动中转换成非电形态能量的电能称为该点的电位。

而参考点的电位则为零。

在直流电路中电位用字母V表尔，单位为伏（V）。

3．电压
电场力将单位正电荷从电路的某一点移至另一点时所消耗的电能，即转换成非电形态能量的电能称为这两点间的电压。

由电位的定义可知，电压就是电位差。

某点的电位就是该点与参考点之间的电压。

在直流电路中电压用字母U表示，单位也是伏[特](V)。

4．电动势
电源中的局外力(即非电场力)将单位正电荷从电源的负极移至电源的正极所转换而来的电能称为电源的电动势。

在直流电路中用字母E表示。

单位也是伏[特](V)。

5．功率
单位时间内所转换的电能称为电功率，简称功率。

在直流电路中用字母P 表示。

单位为瓦[特]( W)。

6．电能
在时间t内转换的电功率称为电能，在直流电路中电能用W表示。

（三）电路的状态
电路在不同的工作条件下会处于不同的状态，并具有不同的特点。

电路的状态主要有通路、开路和短路三种：
通路：当电源与负载接通，电路中有了电流及能量的输送和转换，电路的这一状态称为通路。

通路的一般特点：通路时，电源产生的电功率应该等于电路各部分消耗的电功率之和，电源输出的电功率应该等于外部电路中各部分消耗的电功率之和，即功率应该是平衡的。

图1
短路：当其一部分电路的两端用电阻可以忽略不计的导线或开关连接起来，使得该部分电路中的电流全部被导线或开关所旁路。

这一部分电路所处的状态称为短路或短接。

短路的一般特点：短路处的电压等于零，短路处的电流视电路而定。

图2
开路：当某一部分电路与电源断开，该部分心路中没有电流，亦无能量的输送和转换，这部分电路所处的状态称为开路。

开路的一般特点：开路处的电流等于零，开路处的电压应视电路情况而定。

图3
（四）电路中的参考方向
在进行电路的分析和计算时，需要知道电压和电流的方向。

在简单直流电路中，可以根据电源的极性判别出电压和电流的实际方向，但在复杂的直流电路中，电压和电流的实际方问往往是无法预知的，而日，可能是待求的；而在交流电路中电压和电流的实际方向是随时间不断变化的。

因此，在这些情况下，只能给它们假定一个方问作为电路路分析和计算时的参考。

这些假定的方向称为参考方向(reference direction)或正方向(positive direction)。

如果根据假定的参考方向解得的电压或电流为正值，说明假定的参考方向与它们的实际方间一致；如果解得的电压或电流为负值。

说明所假定的参考方向与实际方向相反。

因而在选定的参考方向下，电压和电流都是代数量；今后在电路图中所画的电压和电流的方向都是参考方向。

关联参考方向：原则上参考方向是可以任意选样的，但是在分析某一个电路元件的电压与电流的关系时，需要将它们联系起来选择，这样设定的参考方向称为关联参考方向。

（五）理想电路元件
实际电路元件的物理性质，从能量转换的角度来看，有电能的产生，电能的消耗以及电场能和磁场能量得存储。

理想电路元件就是用来表征上述这些单一物理性质的元件，它主要有以下两类：
1.理想有源元件
理想有源元件是从实际电源元件中抽象出来的。

当实际电源本身的功率损耗可以忽略不计，而产生电能的作用，这种电源便可以用一个有源元件来表示。

理想有源元件分压源和电流源两种。

1)电压源
电压源只是一种理想化的电源，实际上是不存在的，实际电源总是有内阻的，所以其端电压将随负载电流的增大而降低，只是在内阻很小时才能近似的看的电压源和内阻为成是一个电压源。

电压源又称恒压源，如下图所示，可以提供一个固定的电压，称为源电压。

图4 恒压源图形符号图5 恒压源伏安特性
图6 实际电源的外部特性曲线
电压源的特点是：输出电压等于源电压，这是由它本身确定的定植，与输出电流和外电路的情况无关。

2)电流源
电流源又称恒流源，它可以提供一个固定的电流，称为源电流，
图7 恒流源图形符号图8 恒流源伏安特性
图9 实际电流的外部特性曲线
电流源的特点是：输出电流等于源电流。

这是由它本身确定的定值，与输出电压和外电路的情况无关。

2. 理想无源元件
理想无源元件包括电阻元件、电容元件和电感元件三种。

表征上述三种元件电压和电流关系的物理量位电阻、电容和电感，它们又称为元件的参数。

电阻是表征电路中消耗电能的理想元件。

电容是表征电路中存储电场能的理想元件。

电感是表征电路中储存磁场能的理想元件。

电阻又称耗能元件，电容和电感又称为储能元件。

三、重要考点
（一）选择题
1. 单位时间内通过电路某一横截面的电荷[量]（）。

A．电流 B. 电压 C. 电阻 D. 功率
答案：A
（二）判断题
1、伏安特性是一条不经过坐标原点的直线时，该电阻元件为线性电阻元件。

（ ）
答案：错
2、线性电阻元件的静态电阻和动态电阻相等。

（ ）
答案：对
（三）简答题
1．电路的作用和组成以及一般电路的组成？
答：电路的作用大致有两种一是实现能量的输送和转换；二是实现信号的传递。

一般电路是由电源、负载、连接导线等部分组成。

（四）计算题
1.将220V,40W 的白炽灯，接在220V 的供电线上，试求取用的电流为多少？若平均每天使用
2.5h ，电价是每度0.5元，问每月（以30天计）应付多少电费？
解：取用电流为：
400.182220
P I A U === 每月消耗电能为：
34010 2.5303W Pt kW h -==⨯⨯⨯=⋅
每月应付电费为：
0.53 1.5⨯=元。