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1、第1章電路的基本概念基本定律電工學(xué)教研室目錄1.1電路的作用與組成部分1.1.1電路的作用（1）電能的傳輸和轉(zhuǎn)換（2）信號的傳遞和處理1.1.2電路的組成（1）電源（2）負(fù)載（3）中間環(huán)節(jié)信號源（電源）負(fù)載中間環(huán)節(jié)1.2電路模型電路元件的理想化在一定條件下突出元件主要的電磁性質(zhì)，忽略其次要因素，把它近似地看作理想電路元件。為什么電路元件要理想化?便于對實際電路進(jìn)行分析和用數(shù)學(xué)描述，將實際元件理想化（或稱模型化）。手電筒的電路模型1.3電壓和電流的參考方向電壓和電流的方向?qū)嶋H方向參考方向參考方向在分析計算時
2、人為規(guī)定的方向。電流、電動勢、電壓的實際方向電動勢與電壓區(qū)別電動勢是描述電源性質(zhì)的重要物理量。電源的電動勢是和非靜電力的功密切聯(lián)系的。所謂非靜電力，主要是指化學(xué)力和磁力。在電源內(nèi)部，非靜電力把正電荷從負(fù)極板移到正極板時要對電荷做功，這個做功的物理過程是產(chǎn)生電源電動勢的本質(zhì)。非靜電力所做的功，反映了其他形式的能量有多少變成了電能。因此在電源內(nèi)部，非靜電力做功的過程是能量相互轉(zhuǎn)化的過程。電源的電動勢正是由此定義的，即非靜電力把正電荷從負(fù)極移到正極所做的功與該電荷電量的比值，稱電源的電動勢。用公式表示為E＝W／
3、q由上式可知，電動勢的物理意義為，在電源內(nèi)部，非靜電力把單位正電荷從負(fù)極移送到正極時所做的功。電動勢與電壓區(qū)別電動勢與電勢差（電壓）是容易混淆的兩個概念。前面已講過，電動勢是表示非靜電力把單位正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功；而電勢差則表示靜電力把單位正電荷從電場中的某一點移到另一點所做的功。它們是完全不同的兩個概念。電源的路端電壓是指電源加在外電路兩端的電壓，是靜電力把單位正電荷從正極經(jīng)外電路移到負(fù)極所做的功。電源的電動勢對一個固定電源來說是不變的，而電源的路端電壓卻是隨外電路的負(fù)載而變化的。它的
4、變化規(guī)律服從含源電路的歐姆定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為U＝E－Ir電動勢與電壓區(qū)別式中U為路端電壓，Ir為電源的內(nèi)電壓，也叫內(nèi)壓降。對于確定的電源來說，電動勢E和內(nèi)電阻r都是一定的，從上式可以看出，路端電壓U跟電路中的電流有關(guān)系。電流I增大時，內(nèi)壓降Ir增大，路端電壓U就減??；反之，電流I減小時，路端電壓U就增大。在電源放電的情況下，當(dāng)外電路中沒有反電動勢時，路端電壓U＝IR（R是外電路的總電阻）。根據(jù)含源電路的歐姆定律可得I＝E／（R＋r），即電流I的大小隨外電阻R而變化。因此，路端電壓U也隨外電阻R而變化。R
5、增大時，I減小，U增大；R減小時，I增大，U減小。當(dāng)外電路斷開時，R變?yōu)闊o限大，I變?yōu)榱悖瑑?nèi)壓降Ir也變?yōu)榱?，這時路端電壓等于電源的電動勢。電動勢與電壓區(qū)別但是不能認(rèn)為路端電壓一定小于電動勢。在電源被充電時，電源內(nèi)部的電流是從電源正極流向負(fù)極，內(nèi)壓降的方向與電動勢的方向相反，電源的電動勢是反電動勢，這時路端電壓等于電動勢與內(nèi)壓降之和，即U＝E＋I(xiàn)r，路端電壓大于電動勢。問題在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量的實際方向，如何解決？解決方法(1)在解題前任選某一個方向為參考方向（或稱正方向）；(2)根據(jù)電路的定
6、律、定理，列出物理量間相互關(guān)系的代數(shù)表達(dá)式；(3)根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向：若計算結(jié)果為正，則實際方向與參考方向一致；若計算結(jié)果為負(fù)，則實際方向與參考方向相反。電路的基本元件i描述消耗電能的性質(zhì)+uR根據(jù)歐姆定律:u?Ri_即電阻元件上的電壓與通過的電流成線性關(guān)系金屬導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的尺寸及導(dǎo)體材料l的R??S導(dǎo)電性能有關(guān)，表達(dá)式為：tt2電阻的能量W??uidt??Ridt?000i?+u-電流通過一匝線圈產(chǎn)生Φ(磁通)電流通過N匝線圈產(chǎn)生ψ?NΦ(磁鏈)ψNΦ電感:L??(H、mH)ii線圈的電感與線
7、圈的尺寸、匝數(shù)以及附近的介質(zhì)2的導(dǎo)磁性能等有關(guān)。μSNL?l2μSNL?(H)liS—線圈橫截面積（m2）+-l—線圈長度（m）euLLN—線圈匝數(shù)+-μ—介質(zhì)的磁導(dǎo)率（H/m）dψd(NΦ)d(Li)die????????LLdtdtdtdt(1)自感電動勢的參考方向(2)自感電動勢瞬時極性的判別ii+-++--ueLeL實ueLeL實-+--++didii?0i?0dtdtdidieL??L<0eL??L>0dtdteL具有阻礙電流變化的性質(zhì)di根據(jù)基爾霍夫定律可得：u??e?LLdt將上式兩邊同乘上
8、i，并積分，則得：ti12?uidt??Lidi?Li00212W?Li2即電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場能儲存在線圈中，當(dāng)電流增大時，磁場能增大，電感元件從電源取用電能；當(dāng)電流減小時，磁場能減小，電感元件向電源放還能量。電感元件不消耗能量，是儲能元件。i+uC_電容：qC?(F)u電容器的電容與極板的尺寸及其間介質(zhì)的介電常數(shù)等相關(guān)。S—極板面積（m2）?Sd—板間距離（m）C?(F)ε—介電常數(shù)（F/m）d當(dāng)電壓u變化時，在電路中產(chǎn)生
