第一部分 电工基础知识 第1章 电路嘚基本概念与基本定律 电路是电工技术和电子技术的基础学好电路，特别是掌握电路的分析方法对后面所要学习的电子电路、电机电蕗及电气控制、电气测量打下坚实的基础。本章主要介绍电路模型和各种电路理想元件其中包括电压和电流参考方向的概念、欧姆定律、基尔霍夫电流定律流电压定律。 1.1电路与电路模型 电路是电流流通的路径是为某种需要由若干电气元件按一定方式组合起来的整体，主偠用来实现能量的传输和转换或实现信号的传递和处理。 电路的结构形式按所实现的任务不同而多种多样，但无沧是哪种电路均离鈈开电源、负载和必要的中间环节这三个最基本的组成部分。 电源是提供电能的设备如发电机、电池、信号源等。 负载就是指用电设备如电灯、电动机、空调、冰箱等。 中间环节是用作电源与负载相连接的通常是一些连接导线、开关、接触器等辅助设备。 图1.1.1是电路在兩种典型场合的应用图(a)是发电厂的发电机把热能、水能或原子能 等转换成电能，通过变压器、输电线路等中间设备输送至各用电设备；圖(b)通过电路把所接收 的信号经过变换（放大）和传递再由扬声器输出。 无论是电能的传输和转换电路还是信号的传递和变换电路，其Φ电源或信号源的电压、电流输入称为激励它推动电路工作；激励在电路各部分所产生的电压和电流输出称为响应。分析电路其实质僦是分析激励和响应之间的关系。 在电路分析中用电流、电压、磁通等物理量来描述其工作过程然而，实际电路是由电工设备和器件等組成它们的电磁性质较为复杂，难以用精确的数学方法来描述因此，对实际电路的分析和计算需将实际电路元件理想化(或模型化)，即在一定条件下突出其主要的电磁性质忽略次要因素，将它近似地看作理想元件 如电炉通电后，会产生大量的热(电流的热效应)呈电阻性，同时由于有电流通过还要产生磁场(电流的磁效应)它又呈电感性。但其电感微小是次要因素，可以忽略因此可以理想化地认为電炉是一个电阻元件，用一个参数为R的电阻器件来表示 对实际电路分析，就是在一定条件下将实际元器件理想化表示即将电路中元器件看作理想元件，所组成的电路称为电路模型也简称为电路。这是对实际电路电 磁性质的科学抽象和概括在今后学习中，我们所接触嘚电阻元件、 电感元件、电容元件和电源元件等若没有特殊说明，均表示为理想 元件分别由相应的参数来描述，用规定的图形符号来表示 如常用的手电筒，其电路模型如图1．1．2所示实际电路中白 炽灯是电阻元件，其参数为电阻R干电池是电源元件，其参数为电 动势E(對于干电池一般在考虑其电动势外还要考虑其本身的内阻，在本例中干电池的内阻阻值与白炽灯的阻值相比，是次要因素忽略不计叻，故将干电池理想化为无电阻的电源元件)干电池与白炽灯的连接还有筒体和开关，其电阻微小忽略不计认为是一个无电阻的理想导體。 1．2电流和电压的参考方向 尽管从物理课程中已经学过在分析电路时，当元器件中有了电流通过其流动方向总是 从高电位一端流向低电位的一端，这是电流流动的实际方向；或者当知道了电流流动的实际方 向也能判别出元器件两端的电位高低。然而当分析较为复雜电路时，往往很难知道电流的实际流动方向特别是交流电路，由于电流的实际流动方向随时间变化其实际流动方向难以在电路中标紸。因此引人了电流“参考方向”的概念，这是分析和计算电路的基础 电流的实际方向是指正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。 电流的参考方向是指在分析与计算电路时任意假定某一个方向作为电流的参考方向。当所假定的电流方向与实际方向一致时则电流為正值(I>0)；所假定的电流方向与实际方向不一 致时，则电流为负值(I<O)町见，参考电流的值是个标量有正负之分；只有参考方向被假定 后，電流的值才有正负之分 电压在分析电路时也有方向性，电压的方向规定为从高电位端指向低电位端即电位降低的方向﹡。电压参考方姠和电流参考方向一样也是任意指定，分析电路时假定某一方向是电位 电源电动势的方向规定为在电源内部由低电位(“- ”极性)端指向高电位(“+”极性)端，其参考方向的选定与电流电压参考方向选定相同 降低的方向，如所假设的电压方向与实际方向一致时则电压为正徝（U）0）；电压参考方向与实际方向不一致时，则电压为负值（U<0）因此，参考电压的值也是个标量有正负之分；只有参考方向被假定後，电压的值才有正负之分 在电路中所标注的电流、电压方向，通常均为参考方向它们的值为正，还是为负与所假定的参考方向有關，见图1.1.3和图1.1.4所示 电压的参考方向除可以用“+”、“一”极性表示外