资源简介

(共35张PPT)
电工电子技术基础与应用
目录
项目1 直流电路
项目2 正弦交流电路
项目3 变压器与三相异步电动机
项目4 二极管及其应用
项目5 三极管及其应用
项目6 逻辑门电路与组合逻辑电路
项目7 触发器与时序逻辑电路
正弦交流电路
项目2
与直流电不同，交流电的大小和方向都是随时间按一定规律变化的，而正弦交流电就是随时间按正弦函数规律变化的电压和电流，它是交流电的一种基本形式。正弦交流电路在电能的生产、输送和转换中的应用非常普遍，如发电机、输电电网、变压器等。此外，许多用电设备也都采用了正弦交流电路，如生活中的照明灯具、洗衣机、电冰箱，以及工业生产中的各种交流电动机等。
本项目主要介绍正弦交流电路的基本知识和分析方法、三相交流电源的基本知识和三相交流电路的联结方法等内容。
项目导读
项目导读
学习目标
知识目标
技能目标
培养执着专注、科学严谨、精益求精、追求卓越的工匠精神
厚植民族自豪感和文化自信心
素质目标
掌握正弦交流电的三要素和相量表示法
掌握单一正弦交流电路的表示方法和特性
掌握RLC串联/并联电路的分析方法和特性
掌握正弦交流电路功率的计算方法
掌握三相交流电源的工作原理和表示方法
掌握三相交流电路的联结方法
掌握三相交流电路功率的计算方法
能够测量RLC的阻抗频率特性
能够测量三相交流电路的电压和电流
目录
任务2.1 认识正弦交流电路
任务2.2 认识三相交流电路
任务2.2 认识三相交流电路
任务引入
我国电力系统在电能的生产、传输和配送中普遍采用的是三相交流电。但是，对于不同的用电场合，负载接入输电线路的方式不同，它们的供电方式也有所不同。一般情况下，对功率要求较小的用电场合（如家庭电路），通常采用电压为220 V的单相交流电；而对功率要求较大的用电场合，通常采用电压为380 V的三相交流电。
三相交流电路的电压、电流有相电压和线电压、相电流和线电流之分，且它们的值会因联结方式的不同而不同。请选择合适的工具和器材，测量三相交流电路的电压和电流。
任务引入
本任务的知识与技能要求如下表所示。
任务内容 认识三相交流电路 学习程度 识记 理解 应用
学习任务 三相交流电源 ●
三相交流电路的联结方法 ●
三相交流电路的功率 ●
实训任务 测量三相交流电路的电压和电流 ●
自我勉励 学习目标
任务工单
学生领取任务工单（详见教材），并完成工单内容。
1．知识准备
3．任务实施
2．工具和器材准备
4．任务评价
2.2.1 三相交流电源
相关知识
1．三相交流电源的工作原理
三相交流电路是指由三相交流电源和三相负载组成的电路。其中，三相交流电源是指由3个频率相同、相位互差120°的正弦交流电压源，按一定方式连接起来的电源。最常见的三相交流电源是三相交流发电机。
三相交流发电机主要由定子和转子组成，定子铁芯内圆周表面的槽内均匀嵌入了3个定子绕组 、和，称为三相定子绕组，如下图所示。
相关知识
若三相交流电源中3个正弦交流电压源的振幅相等，则称该三相交流电源为三相对称电源。下文所指的三相交流电源均是指三相对称电源。
其中，、和均为三相定子绕组的始端，、和均为三相定子绕组的末端。这3个定子绕组在空间上分别相隔120°。
转子的铁芯上绕有励磁绕组，当转子以匀角速度转动时，会使三相定子绕组 、和依次切割磁力线，从而得到三相对称电压、和形成三相交流电源。
相关知识
2．三相交流电源的表示方法
在三相交流电源中，设三相对称电压的参考方向为由始端指向末端，则有
其相量表达式为
相关知识
三相对称电压的波形和相量如右图所示。
由上图可知，三相对称电压的瞬时值及相量之和均为0，即
三相对称电压出现正值的顺序称为相序。上式中三相对称电压的相序U→V→W称为正序，即V相滞后于U相，W相又滞后于V相。反之，相序W→V→U称为负序。通常规定，三相交流电源的三根相线分别涂以黄、绿、红三色来区分U、V、W三相。
2.2.2 三相交流电路的联结方法
相关知识
1．三相交流电源的联结方法
三相交流电源的联结方法主要有Y联结和△联结两种，下面分别进行介绍。
1）Y联结
将三相交流发电机三相定子绕组的3个末端连接于N点，将3个始端作为输出端，这种连接方式称为三相交流电源的Y联结，如下图所示。
在Y联结中，N点称为中性点或零点，从N点引出的导线称为中性线，俗称零线。从、和引出的3根导线称为相线，俗称火线。
相关知识
相关知识
在三相交流电源中，每相绕组始端与末端之间的电压，即相线与中性线之间的电压，称为相电压，其有效值用和表示，或者用表示。任意两始端之间的电压，即两相线之间的电压，称为线电压，其有效值和表示，或者用表示。相电压和线电压的参考方向如上图所示。
三相交流电源做Y联结时，其相电压和线电压有所不同，它们之间的相量关系如下图所示。
相关知识
由上图可知，线电压也是频率相同、振幅相等、相位互差120°的三相对称电压。同时，从图中还可以看出每个线电压在相位上比相应的相电压超前30°，因此相电压与线电压的相量关系表达式为
由上式可得，线电压的有效值是相电压有效值的倍，其大小关系为
相关知识
点拨
就供电方式而言，从三相交流电源引出三根相线和一根中性线的供电方式称为三相四线制，用 表示；仅引出三根相线的供电方式称为三相三线制，用Y表示。其中，三相四线制供电方式可向用户提供相电压和线电压两种电压，主要用于低压供电系统。我国低压供电系统的相电压为220 V，线电压为380 V。三相三线制供电方式由于没有中性线，只能向用户提供线电压，因此主要用于高压输电系统。
相关知识
2）△联结
依次将一相绕组的始端与另一相绕组的末端连接，再将三个连接点作为输出端，这种连接方式称为三相交流电源的△联结，如右图所示。
三相交流电源做△联结时，相电压与线电压的相量关系表达式为
由该式可知，线电压的有效值等于相应的相电压的有效值，即。
相关知识
2．三相负载的联结方法
根据所需供电电源类型的不同，负载可分为单相负载和三相负载两类。其中，三相负载又可分为两类：若各相负载的阻抗相等，则该负载称为三相对称负载，如三相交流电动机等；否则，称为三相不对称负载。
三相负载的联结方法也主要有Y联结和△联结两种。无论做Y联结还是做△联结，三相负载中每相负载始、末两端之间的电压都称为负载的相电压，任意两相负载始端之间的电压称为负载的线电压。
当三相负载接入三相交流电路时，应当使加在三相负载上的电压等于其额定电压，并尽可能使各相负载均匀对称，从而使三相交流电源趋于平衡。
相关知识
1）Y联结
如下图所示，将三相负载的末端连接于N’点，并与三相交流电源的中性线相连，三相负载的始端分别接到三根相线上，这种连接方法称为三相负载的Y联结，这种连接方法组成的电路称为三相负载做Y联结的三相四线制电路。
相关知识
在上图中，无论三相负载是否对称，其相电压和线电压都分别等于三相交流电源的相电压和线电压，而且其相电流的有效值等于相应线电流的有效值，即
三相负载做Y联结时电压和电流的相量如下图所示。
相关知识
当三相负载做Y联结时，由于各相电源与各相负载经中性线组成了各自独立的回路，因此可以利用单相交流电路的分析方法来对每相负载进行独立分析。此时，相电流为
相关知识
中性线上的电流可根据KCL得出，即
若三相交流电路中的三相负载也对称，则此时的电路被称为三相对称电路。由于电压对称且各相负载相同，因此通过各相负载的电流也是对称的，即
相关知识
此时，中性线上的电流等于0，即
在三相对称电路中，取消中性线后不会影响该电路的正常工作，此时三相四线制电路实际上就变成了三相三线制电路，如下图所示。
相关知识
在三相四线制电路中，中性线的作用非常大。当负载不对称时，中性线的电流不等于0。此时，中性线绝对不能去掉，否则负载上的相电压将会不对称，从而导致有的负载上的相电压大于额定电压，有的负载上的相电压小于额定电压，使负载损坏或不能正常工作。
因此，规定不准在三相四线制电路的中性线上安装开关和熔断器，而且为了使中性线本身具有足够的机械强度，可在中性线中加装钢芯。
相关知识
2）△联结
将三相负载分别连接到三相交流电源的两根相线之间，这种连接方式称为三相负载的△联结，如右图所示。
在上图中，由于每相负载都直接连接在电源的两根相线之间，因此各相负载的相电压与三相交流电源的线电压相等，且无论三相负载是否对称，其相电压总是对称的，即
相关知识
当三相负载做△联结时，若三相负载对称，则各相负载的相电流也是对称的。此时，线电流与相电流的相量如右图所示。
由图可知，当三相对称负载做△联结时，线电流也是对称的，其有效值为相电流有效值的倍，其相位比相应的相电流滞后30°，即
2.2.3 三相交流电路的功率
相关知识
1．有功功率
在三相交流电路中，无论负载如何连接，电路总的有功功率都等于各相有功功率之和，即
在三相对称电路中，上式可写为
式中：
——相电压的有效值与相电流的有效值之间的相位差。
相关知识
在实际应用中，由于线电压和线电流的测量较为容易，因此三相交流电路的有功功率通常用线电压和线电流来计算。当三相对称负载做Y联结时，有
当三相对称负载做△联结时，有
因此，无论三相对称负载是做Y联结还是做△联结，其有功功率均为
相关知识
2．无功功率与视在功率
无论三相对称负载是做Y联结还是做△联结，其无功功率均为
其视在功率为
学习成果评价
指导教师根据学生对本项目的实际学习成果对其进行评价，学生配合指导教师共同完成如下表所示的学习成果评价表。
班级 组号 日期
姓名 学号 指导教师
学习成果/项目名称 正弦交流电路 评价项目 评价内容 评价方式 满分/分 评分/分
知识
40% 正弦交流电的三要素及其相量表示法 理论测试 4
纯电阻、纯电感和纯电容电路的表示方法和特性 6
RLC串联/并联电路的特性 6
正弦交流电路的功率 6
三相交流电源的工作原理和表示方法 6
三相交流电路的联结方法 8
三相交流电路的功率 4
学习成果评价
评价项目 评价内容 评价方式 满分/分 评分/分
技能
40% 使用信号发生器、示波器和交流电表 实践操作 10
测量RLC的阻抗频率特性 10
测量三相交流电路的电压和电流 10
分析三相交流电路在不同负载联结方式下的特点 10
素养
20% 积极参加教学活动，主动学习、思考、讨论 综合评判 6
认真负责，按时完成学习、实践任务 4
团结协作，与组员之间密切配合 4
服从指挥，遵守课堂和实训室纪律 4
守正创新，自信自强 2
合计 100
自我评价 教师评价
谢 谢(共23张PPT)
电工电子技术基础与应用
目录
项目1 直流电路
项目2 正弦交流电路
项目3 变压器与三相异步电动机
项目4 二极管及其应用
项目5 三极管及其应用
项目6 逻辑门电路与组合逻辑电路
项目7 触发器与时序逻辑电路
正弦交流电路
项目2
与直流电不同，交流电的大小和方向都是随时间按一定规律变化的，而正弦交流电就是随时间按正弦函数规律变化的电压和电流，它是交流电的一种基本形式。正弦交流电路在电能的生产、输送和转换中的应用非常普遍，如发电机、输电电网、变压器等。此外，许多用电设备也都采用了正弦交流电路，如生活中的照明灯具、洗衣机、电冰箱，以及工业生产中的各种交流电动机等。
本项目主要介绍正弦交流电路的基本知识和分析方法、三相交流电源的基本知识和三相交流电路的联结方法等内容。
项目导读
项目导读
学习目标
知识目标
技能目标
培养执着专注、科学严谨、精益求精、追求卓越的工匠精神
厚植民族自豪感和文化自信心
素质目标
掌握正弦交流电的三要素和相量表示法
掌握单一正弦交流电路的表示方法和特性
掌握RLC串联/并联电路的分析方法和特性
掌握正弦交流电路功率的计算方法
掌握三相交流电源的工作原理和表示方法
掌握三相交流电路的联结方法
掌握三相交流电路功率的计算方法
能够测量RLC的阻抗频率特性
能够测量三相交流电路的电压和电流
目录
任务2.1 认识正弦交流电路
任务2.2 认识三相交流电路
任务2.1 认识正弦交流电路
任务引入
相较于直流电，由于正弦交流电的大小和方向都是随时间不断平滑变化的，因此正弦交流电不易产生高次谐波，这有利于保护电器设备的绝缘性能和减少电器设备在运行中的能量损耗。在日常生活中，多数家用电器使用的是单相正弦交流电，而它们的电路中几乎都引入了电阻、电感和电容，这种电路称为RLC电路。RLC电路利用RLC的阻抗频率特性，可对单相正弦交流电进行处理和变换。
请选择合适的工具和器材，测量正弦交流电路中RLC的阻抗频率特性，并讨论RLC的作用。
任务引入
本任务的知识与技能要求如下表所示。
任务内容 认识正弦交流电路 学习程度 识记 理解 应用
学习任务 正弦交流电的三要素和相量表示法 ●
单一参数正弦交流电路 ●
正弦交流电路的分析 ●
实训任务 测量RLC的阻抗频率特性 ●
自我勉励 学习目标
任务工单
学生领取任务工单（详见教材），并完成工单内容。
1．知识准备
3．任务实施
2．工具和器材准备
4．任务评价
2.1.3 正弦交流电路的分析
相关知识
1．RLC串联/并联电路
1）RLC串联电路
RLC串联电路如右图所示。由KVL可得出电压的相量表达式，即
由电压相量组成的直角三角形称为电压三角形，如下图所示。利用电压三角形，可求得电源电压的有效值，即
相关知识
因此，式上式可写为
式中，称为电路的阻抗，用Z表示，单位为欧（Ω），它对电流起阻碍作用，有
抗的幅角即电压与电流之间的相位差 ，它可从电压三角形得出，即
相关知识
上式中，为阻抗模，用表示。因此，上式可写为
、R、三者之间的关系也可以用一个直角三角形来表示，该三角形称为阻抗三角形，如下图所示。
在RLC串联电路中，可选为参考相量，则与同相，比超前 ，比滞后 ，因此该电路的相量如下图所示。
相关知识
相关知识
2）RLC并联电路
RLC并联电路及其相量模型如下图所示。在下图中，各元件两端的电压相等，由KCL可得出电流的相量表达式，即
其中，实部，称为电导；，称为感纳；，称为容纳；，称为电纳； ，称为导纳。它们的单位均为西（S）。
相关知识
由导纳表示的相量模型如右图所示。
RLC并联电路的导纳为
其中，导纳的模为
导纳的导纳角为
相关知识
同样，G、B、三者也可以用一个直角三角形来表示，该三角形称为导纳三角形，如下图所示。
在RLC并联电路中，可选电压为参考相量，则与同相，比滞后90°，比超前90°，由此可画出该电路的相量，如下图所示。
相关知识
相关知识
2．正弦交流电路的功率
1）瞬时功率
在一般负载的交流电路中，电压u和电流i之间存在相位差，相位差的大小和正负均由负载确定，则电压u与电流i的关系可表示为
瞬时功率用p表示，其单位为瓦（W），其表达式为
相关知识
2）视在功率
二端元件或二端电路端子间电压的有效值U与电流的有效值I的乘积称为视在功率，又称表观功率，用S表示，即
在国际单位制中，视在功率的单位为伏安（V·A），常用的单位还有千伏安（kV·A）。
交流电气设备的容量是按照预先设计的额定电压和额定电流来确定的，用额定视在功率来表示，即
可见，交流电气设备的运行要受 和 的限制。
相关知识
3）有功功率和功率因数
在周期状态下，瞬时功率在一个周期T内的平均值称为有功功率。有功功率是电路能源消耗的表现，其表达式为
由上式可知，正弦交流电路的有功功率不但与电压、电流的有效值有关，还与电压、电流相位差角的余弦值有关。
周期状态下，有功功率P的绝对值与视在功率S的比值，称为功率因数，用λ表示，则有
相关知识
在式（2-25）中，对于电阻，，；对于电感，，；对于电容，，。
由此可见，在正弦交流电路中，电感和电容实际上不消耗电能，而电阻总是消耗电能。在国际单位制中，有功功率的单位为瓦（W），常用的单位还有千瓦（kW）。
由于电源设备输出的有功功率随负载功率因数的变化而变化，不是一个常数，因此电源设备通常用视在功率而非有功功率来表示其容量，以说明电源设备可输出的最大功率。
相关知识
4）无功功率
由于电路中有储能元件电感和电容，它们虽不消耗功率，但要与电源进行能量交换，因此这种能量交换的规模用无功功率表示。对于正弦交流电路中的线性二端元件或二端电路，无功功率的值等于视在功率S和（端子间电压对电流的）相位差角的正弦值的乘积，用Q表示，即
视在功率S、有功功率P和无功功率Q可以构成一个直角三角形，该三角形称为功率三角形，如右图所示。(共19张PPT)
电工电子技术基础与应用
目录
项目1 直流电路
项目2 正弦交流电路
项目3 变压器与三相异步电动机
项目4 二极管及其应用
项目5 三极管及其应用
项目6 逻辑门电路与组合逻辑电路
项目7 触发器与时序逻辑电路
正弦交流电路
项目2
与直流电不同，交流电的大小和方向都是随时间按一定规律变化的，而正弦交流电就是随时间按正弦函数规律变化的电压和电流，它是交流电的一种基本形式。正弦交流电路在电能的生产、输送和转换中的应用非常普遍，如发电机、输电电网、变压器等。此外，许多用电设备也都采用了正弦交流电路，如生活中的照明灯具、洗衣机、电冰箱，以及工业生产中的各种交流电动机等。
本项目主要介绍正弦交流电路的基本知识和分析方法、三相交流电源的基本知识和三相交流电路的联结方法等内容。
项目导读
项目导读
学习目标
知识目标
技能目标
培养执着专注、科学严谨、精益求精、追求卓越的工匠精神
厚植民族自豪感和文化自信心
素质目标
掌握正弦交流电的三要素和相量表示法
掌握单一正弦交流电路的表示方法和特性
掌握RLC串联/并联电路的分析方法和特性
掌握正弦交流电路功率的计算方法
掌握三相交流电源的工作原理和表示方法
掌握三相交流电路的联结方法
掌握三相交流电路功率的计算方法
能够测量RLC的阻抗频率特性
能够测量三相交流电路的电压和电流
目录
任务2.1 认识正弦交流电路
任务2.2 认识三相交流电路
任务2.1 认识正弦交流电路
任务引入
相较于直流电，由于正弦交流电的大小和方向都是随时间不断平滑变化的，因此正弦交流电不易产生高次谐波，这有利于保护电器设备的绝缘性能和减少电器设备在运行中的能量损耗。在日常生活中，多数家用电器使用的是单相正弦交流电，而它们的电路中几乎都引入了电阻、电感和电容，这种电路称为RLC电路。RLC电路利用RLC的阻抗频率特性，可对单相正弦交流电进行处理和变换。
请选择合适的工具和器材，测量正弦交流电路中RLC的阻抗频率特性，并讨论RLC的作用。
任务引入
本任务的知识与技能要求如下表所示。
任务内容 认识正弦交流电路 学习程度 识记 理解 应用
学习任务 正弦交流电的三要素和相量表示法 ●
单一参数正弦交流电路 ●
正弦交流电路的分析 ●
实训任务 测量RLC的阻抗频率特性 ●
自我勉励 学习目标
任务工单
学生领取任务工单（详见教材），并完成工单内容。
1．知识准备
3．任务实施
2．工具和器材准备
4．任务评价
单一参数正弦交流电路包括纯电阻电路、纯电感电路和纯电容电路三种，下面分别进行介绍。
2.1.2 单一参数正弦交流电路
相关知识
1．纯电阻电路
纯电阻电路是最简单的单相正弦交流电路。常见的白炽灯、电炉、电烙铁等都属于电阻性负载，它们与交流电源连接，从而组成了纯电阻电路，如右图所示。
在纯电阻电路中，电压与电流的关系可以用瞬时值、波形图和相量来表示。
相关知识
1）瞬时值表示
在纯电阻电路中，电阻与电压、电流瞬时值之间的关系符合欧姆定律。设上图中电阻两端的电压为
则
比较纯电阻电路中电压和电流的表达式可知，电压u和电流i的频率相同，电阻与电压、电流的最大值（或有效值）之间的关系也符合欧姆定律，而且电压与电流同相，它们的最大值之间满足
相关知识
2）波形图表示
纯电阻电路中电压与电流的波形如右图所示。
3）相量表示
在纯电阻电路中，电压与电流之间的关系可用相量表示为
电阻电路中电压与电流的相量如右图所示。
对于纯电阻电路，若，则正弦交流电压可表示为
相关知识
变压器、电机的绕组和日光灯的镇流器等都含有电感线圈，当电感线圈的电阻非常小，可以忽略不计时，就可以认为它们是纯电感。纯电感与交流电源连接，即可组成纯电感电路，如下图所示。
2．纯电感电路
在纯电感电路中，电压与电流的关系也可以用瞬时值、波形图和相量来表示。
1）瞬时值表示
设上图中的正弦交流电流为
相关知识
当电压和电流为关联参考方向时，电感两端的电压为
比较纯电感电路电压和电流的表达式可知，电压u和电流i是同频率的正弦量，电压的相位超前电流90°，电压与电流在数值上满足
2）波形图表示
纯电感电路中电压与电流的波形右图所示。
相关知识
电感对交流电流起阻碍作用的能力称为感抗（正值电抗），用表示，单位为欧（Ω），其表达式为
电感对直流电流相当于短路。电感具有“通直流阻交流、通低频阻高频”的作用。
3）相量表示
在纯电感电路中，电压与电流的关系可用相量表示为
式（2-11）中，j为虚数单位，且 。
纯电感电路中电压与电流的相量如右图所示。
相关知识
纯电容与交流电源连接，可组成纯电容电路，如右图所示。在纯电容电路中，电压与电流的关系也可以用瞬时值、波形图和相量表示。
3．纯电容电路
1）瞬时值表示
设上图中电容两端的电压为，则
相关知识
比较纯电容电路中电压和电流的表达式可知，电压u和电流i是同频率的正弦量，电流的相位超前电压90°，电压与电流在数值上满足
2）波形图表示
纯电容电路中电压与电流的波形如右图所示。电容对交流电流起阻碍作用的能力称为容抗（负值电抗），用表示，单位为欧（Ω），其表达式为
相关知识
电容对高频电流所呈现的容抗很小，相当于短路；而当频率f很小或为零 （直流）时，电容相当于开路。因此，电容具有“通交流隔直流、通高频阻低频”的作用。
3）相量表示
在纯电容电路中，电压与电流的关系可用相量表示为
纯电容电路中电压与电流的相量如右图所示。(共17张PPT)
电工电子技术基础与应用
目录
项目1 直流电路
项目2 正弦交流电路
项目3 变压器与三相异步电动机
项目4 二极管及其应用
项目5 三极管及其应用
项目6 逻辑门电路与组合逻辑电路
项目7 触发器与时序逻辑电路
正弦交流电路
项目2
与直流电不同，交流电的大小和方向都是随时间按一定规律变化的，而正弦交流电就是随时间按正弦函数规律变化的电压和电流，它是交流电的一种基本形式。正弦交流电路在电能的生产、输送和转换中的应用非常普遍，如发电机、输电电网、变压器等。此外，许多用电设备也都采用了正弦交流电路，如生活中的照明灯具、洗衣机、电冰箱，以及工业生产中的各种交流电动机等。
本项目主要介绍正弦交流电路的基本知识和分析方法、三相交流电源的基本知识和三相交流电路的联结方法等内容。
项目导读
项目导读
学习目标
知识目标
技能目标
培养执着专注、科学严谨、精益求精、追求卓越的工匠精神
厚植民族自豪感和文化自信心
素质目标
掌握正弦交流电的三要素和相量表示法
掌握单一正弦交流电路的表示方法和特性
掌握RLC串联/并联电路的分析方法和特性
掌握正弦交流电路功率的计算方法
掌握三相交流电源的工作原理和表示方法
掌握三相交流电路的联结方法
掌握三相交流电路功率的计算方法
能够测量RLC的阻抗频率特性
能够测量三相交流电路的电压和电流
目录
任务2.1 认识正弦交流电路
任务2.2 认识三相交流电路
任务2.1 认识正弦交流电路
任务引入
相较于直流电，由于正弦交流电的大小和方向都是随时间不断平滑变化的，因此正弦交流电不易产生高次谐波，这有利于保护电器设备的绝缘性能和减少电器设备在运行中的能量损耗。在日常生活中，多数家用电器使用的是单相正弦交流电，而它们的电路中几乎都引入了电阻、电感和电容，这种电路称为RLC电路。RLC电路利用RLC的阻抗频率特性，可对单相正弦交流电进行处理和变换。
请选择合适的工具和器材，测量正弦交流电路中RLC的阻抗频率特性，并讨论RLC的作用。
任务引入
本任务的知识与技能要求如下表所示。
任务内容 认识正弦交流电路 学习程度 识记 理解 应用
学习任务 正弦交流电的三要素和相量表示法 ●
单一参数正弦交流电路 ●
正弦交流电路的分析 ●
实训任务 测量RLC的阻抗频率特性 ●
自我勉励 学习目标
任务工单
学生领取任务工单（详见教材），并完成工单内容。
1．知识准备
3．任务实施
2．工具和器材准备
4．任务评价
大小和方向均随时间做周期性变化的电压和电流统称为交流电。若交流电的电压和电流是随时间按正弦函数规律变化的，则称其为正弦交流电。
2.1.1 正弦交流电概述
相关知识
1．共发射极放大电路的结构
如下图所示为正弦交流电流的波形。
相关知识
式中：
i ——正弦交流电流的瞬时值；
——正弦交流电流的振幅（最大值）；
——正弦交流电的角频率，又称角速度，单位为弧度/秒（rad/s）；
——正弦交流电的初相位。
正弦交流电压的数学表达式为
式中：
U ——正弦交流电压的瞬时值；
——正弦交流电压的振幅。
由上式可知，当角频率、振幅和初相位确定以后，正弦交流电流（或正弦交流电压）就被确定下来了。因此，角频率、振幅和初相位又称为正弦交流电的三要素。
相关知识
1）周期、频率和角频率
正弦交流电可用周期、频率或角频率来表示其变化的速率。其中，周期是指正弦交流电完成一次循环变化所用的时间，用T表示，单位为秒（s）；频率是指正弦交流电在单位时间内做周期性循环变化的次数，用f表示，单位为赫（Hz）。根据定义，周期与频率互为倒数，即
正弦交流电变化一个周期T，相当于正弦函数变化 弧度，角频率则是指正弦交流电在单位时间内变化的弧度。角频率用表示，单位为弧度/秒（rad/s），它与周期和频率之间的关系为
相关知识
2）振幅和有效值
振幅是指正弦交流电在一个周期内所能达到的最大瞬时值，用大写字母加下标m表示，它反映了正弦交流电变化的幅度。
如果正弦交流电流i通过电阻R在一个周期内产生的热量，与相同时间内直流电流I通过电阻R产生的热量相等，那么就把这一直流电流I的数值称为正弦交流电流i的有效值。正弦交流电流的有效值为
正弦交流电压的有效值为
相关知识
3）初相位和相位差
上式中的称为正弦交流电的相位角，简称相位，单位为度（°）或弧度（rad），它能反映正弦交流电变化的进程。 时的相位称为初相位角，简称初相位或初相。通常规定初相位的绝对值不大于π。
相位差是指两个同频率正弦交流信号（电压或电流）的相位之差。如果两个同频率的正弦交流信号出现正值的时间有先有后，即“步调”不完全一致，那么就可以认为它们之间存在相位差。如下图所示，设两个同频率的正弦交流电流为
则它们的相位差为
相关知识
两个同频率正弦交流信号的相位关系有以下几种情况。
相关知识
2．正弦量的相量表示法
随时间按正弦函数规律变化的电压和电流等物理量统称为正弦量。将正弦量用相量来表示，然后利用相量法来解决正弦量的计算问题，就可以简化复杂的数学计算。(共19张PPT)
电工电子技术基础与应用
目录
项目1 直流电路
项目2 正弦交流电路
项目3 变压器与三相异步电动机
项目4 二极管及其应用
项目5 三极管及其应用
项目6 逻辑门电路与组合逻辑电路
项目7 触发器与时序逻辑电路
直流电路
项目1
在使用电能时，需要用导线将电源和用电设备合理地连接起来，组成电路，才能使电流在用电设备中做功或进行信号的转换和传递。电力、电子、通信、计算机和自动化等学科都是建立在电路理论基础上的。
根据电路中电流性质的不同，电路可分为直流电路和交流电路。其中，直流电路是指电流的大小和方向都不随时间变化的电路，它是电路最基本的形式。直流电路中的一些规律在交流电路中也同样适用。
本项目主要介绍电路的基本知识以及直流电路的分析与测量方法。
项目导读
项目导读
学习目标
知识目标
能够正确、熟练地使用数字万用表
能够正确测量电路的基本物理量
能够正确测量电路基本元件的伏安特性
能够通过试验来验证基尔霍夫定律和叠加定理
技能目标
树立勇于探索、追求真理的职业精神
养成坚持不懈、刻苦钻研的工作作风
素质目标
了解电路的组成
掌握电路基本物理量的计算和测量方法
掌握电路基本元件的特性和分析方法
掌握直流电路常用的分析方法
目录
任务1.1 掌握电路的基本知识
任务1.2 分析与测量直流电路
任务1.2 分析与测量直流电路
任务引入
当电路中存在多个电阻串联、并联或混联的情况时，可通过等效变换对电路进行化简，然后利用基尔霍夫定律并进行必要的测量，即可对电路进行分析。一般将不能通过等效变换来化简的电路称为复杂电路。对于复杂电路，尤其是多条支路、多个电源组成的复杂电路，可利用支路电流法、叠加定理、戴维南定理等进行分析。
请选择合适的工具和器材，对基尔霍夫定律和叠加定理进行验证。本任务的知识与技能要求如下表所示。
任务引入
任务内容 分析与测量直流电路 学习程度 识记 理解 应用
学习任务 基尔霍夫定律 ●
支路电流法 ●
叠加定理 ●
戴维南定理 ●
实训任务 验证基尔霍夫定律和叠加定理 ●
自我勉励 学习目标
任务工单
学生领取任务工单（详见教材），并完成工单内容。
1．知识准备
3．任务实施
2．工具和器材准备
4．任务评价
相关知识
1.2.3 叠加定理
1．叠加定理的内容
叠加定理的内容为：在线性电路中，若含有多个独立电源，则它们共同作用在某一支路中产生的电压或电流，必定等于各独立电源单独作用时所产生的电压或电流的代数和。应用叠加定理时，当电流源不作用时应视其为开路，当电压源不作用时应视其为短路，如下图所示。
相关知识
对于复杂电路，应用叠加定理的步骤一般如下。
2．应用叠加定理的步骤
叠加定理是线性电路分析中的一个重要定理。应用叠加定理时，应注意以下几点。
（1）叠加定理只适用于线性电路。
（2）线性电路的电流和电压均可用叠加定理计算，但功率不能用叠加定理计算。
（3）不作用的电源应进行适当处理。
（4）计算时，要先标出各支路电流和电压的参考方向。若电流分量和电压分量与原电路中电流、电压的参考方向相反，则叠加时相应项的前面要带负号。
（5）应用叠加定理时，可以把电源分组计算，即单独作用的电源个数可以大于1。
经验传承
相关知识
1.2.4 戴维南定理
1．戴维南定理的内容
电路中具有两个出线端的部分电路称为二端网络。二端网络可分为有源二端网络和无源二端网络。其中，有源二端网络中含有电源，无源二端网络中不含电源，如下图所示。
相关知识
在复杂电路的计算中，若只需计算某一支路电流，可把这个支路画出，而把其余部分看成是一个有源二端网络。
无论有源二端网络的繁简程度如何，它对所要计算的这个支路来说都相当于一个电源。因此，任何一个线性有源二端网络对外电路来说，都可用一个电压源和电阻串联的电路模型来等效代替，如下图所示。
该电压源的电压 等于有源二端网络的开路电压 ，其电阻等于有源二端网络内部所有电源都不起作用（电压源短路且电流源开路）时，所得到的无源二端网络的等效电阻 ，这就是戴维南定理。
相关知识
应用戴维南定理的步骤一般如下。
2．应用戴维南定理的步骤
学习成果评价
指导教师根据学生对本项目的实际学习成果对其进行评价，学生配合指导教师共同完成如下表所示的学习成果评价表。
班级 组号 日期
姓名 学号 指导教师
学习成果/项目名称 直流电路 评价项目 评价内容 评价方式 满分/分 评分/分
知识
40% 电路的组成 理论测试 2
电流、电位与电压、电动势、电能与功率 6
电阻、电感、电容的特性 6
电阻的串联、并联与混联 4
电感和电容的串联与并联 2
电压源、电流源 4
基尔霍夫定律 6
支路电流法 4
叠加定理 4
戴维南定理 2
学习成果评价
评价项目 评价内容 评价方式 满分/分 评分/分
技能
40% 测试电阻的伏安特性 实践操作 20
分析简单直流电路 20
素养
20% 积极参加教学活动，主动学习、思考、讨论 综合评判 6
认真负责，按时完成学习、实践任务 4
团结协作，与组员之间密切配合 4
服从指挥，遵守课堂和实训室纪律 4
守正创新，自信自强 2
合计 100
自我评价 教师评价
谢 谢(共20张PPT)
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目录
项目1 直流电路
项目2 正弦交流电路
项目3 变压器与三相异步电动机
项目4 二极管及其应用
项目5 三极管及其应用
项目6 逻辑门电路与组合逻辑电路
项目7 触发器与时序逻辑电路
直流电路
项目1
在使用电能时，需要用导线将电源和用电设备合理地连接起来，组成电路，才能使电流在用电设备中做功或进行信号的转换和传递。电力、电子、通信、计算机和自动化等学科都是建立在电路理论基础上的。
根据电路中电流性质的不同，电路可分为直流电路和交流电路。其中，直流电路是指电流的大小和方向都不随时间变化的电路，它是电路最基本的形式。直流电路中的一些规律在交流电路中也同样适用。
本项目主要介绍电路的基本知识以及直流电路的分析与测量方法。
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学习目标
知识目标
能够正确、熟练地使用数字万用表
能够正确测量电路的基本物理量
能够正确测量电路基本元件的伏安特性
能够通过试验来验证基尔霍夫定律和叠加定理
技能目标
树立勇于探索、追求真理的职业精神
养成坚持不懈、刻苦钻研的工作作风
素质目标
了解电路的组成
掌握电路基本物理量的计算和测量方法
掌握电路基本元件的特性和分析方法
掌握直流电路常用的分析方法
目录
任务1.1 掌握电路的基本知识
任务1.2 分析与测量直流电路
任务1.2 分析与测量直流电路
任务引入
当电路中存在多个电阻串联、并联或混联的情况时，可通过等效变换对电路进行化简，然后利用基尔霍夫定律并进行必要的测量，即可对电路进行分析。一般将不能通过等效变换来化简的电路称为复杂电路。对于复杂电路，尤其是多条支路、多个电源组成的复杂电路，可利用支路电流法、叠加定理、戴维南定理等进行分析。
请选择合适的工具和器材，对基尔霍夫定律和叠加定理进行验证。本任务的知识与技能要求如下表所示。
任务引入
任务内容 分析与测量直流电路 学习程度 识记 理解 应用
学习任务 基尔霍夫定律 ●
支路电流法 ●
叠加定理 ●
戴维南定理 ●
实训任务 验证基尔霍夫定律和叠加定理 ●
自我勉励 学习目标
任务工单
学生领取任务工单（详见教材），并完成工单内容。
1．知识准备
3．任务实施
2．工具和器材准备
4．任务评价
基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律（kirchhoff current law，简称KCL）和基尔霍夫电压定律（kirchhoff voltage law，简称KVL），前者应用于电路中的节点，后者应用于电路中的回路。
基尔霍夫定律是电路理论中最基本、最重要的定律之一。
1.2.1 基尔霍夫定律
相关知识
相关知识
1．基本概念
相关知识
KCL的内容为：指向电路任一节点的各支路电流，它们的代数和为0，即
2．KCL
KCL的另一种表述为：在任一时刻，流入某一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和，即
相关知识
节点b处有
对于节点数为m的电路，其节点电流方程的个数为（m-1） 。
以上公式又称节点电流方程。对于如上图所示的电路，节点a处有
应用KCL时，应注意以下几点。
（1）在列节点电流方程时，必须先设定电流的参考方向，然后依据电路图中标定的电流参考方向，正确列出相应的方程。
（2）KCL不但适用于线性电路，还适用于非线性电路。
（3）KCL不但适用于电路中的节点，还适用于电路中任一假设的闭合面，即在任一时刻，通过电路中任一假设闭合面的电流代数和等于0。
经验传承
相关知识
KVL的内容为：在沿电路的任一闭合路径中，无源电路元件的端电压和电源电压的代数和为0，即
3．KVL
上式又称回路电压方程。如右图所示，三条回路的参考绕行方向均选择顺时针方向，并且约定：电路元件两端电压从“+”到“ - ”的参考方向与参考绕行方向一致时取正，相反时取负。
相关知识
回路Ⅱ的回路电压方程为
回路Ⅲ的回路电压方程为
由此可对三条回路分别列出回路电压方程。其中，回路Ⅰ的回路电压方程为
因此，回路电压方程的个数与独立网孔的个数相同。
应用KVL时，应注意以下几点。
（1）在列回路电压方程前，必须先标出各元件的端电压、各支路电流的参考方向及回路的参考绕行方向，然后依据电路图中标定的参考方向，正确列出相应的回路电压方程。
（2）与KCL相同，KVL不但适用于线性电路，还适用于非线性电路。
经验传承
相关知识
1.2.2 支路电流法
1．支路电流法的内容
对于复杂电路，可以用KCL和KVL推导出各种分析方法，支路电流法就是其中之一。支路电流法的内容为：以电路中各支路电流为未知量，应用KCL和KVL分别对节点和回路列出所需要的方程组，然后解出各支路电流。
对于任何一个复杂电路，如果以各支路电流为未知量，应用KCL和KVL列方程组，则必须先在电路图上标出未知支路电流和电压的参考方向。
相关知识
对于含有n条支路、m个节点的电路，应用支路电流法的步骤一般如下。
2．应用支路电流法的步骤(共26张PPT)
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目录
项目1 直流电路
项目2 正弦交流电路
项目3 变压器与三相异步电动机
项目4 二极管及其应用
项目5 三极管及其应用
项目6 逻辑门电路与组合逻辑电路
项目7 触发器与时序逻辑电路
直流电路
项目1
在使用电能时，需要用导线将电源和用电设备合理地连接起来，组成电路，才能使电流在用电设备中做功或进行信号的转换和传递。电力、电子、通信、计算机和自动化等学科都是建立在电路理论基础上的。
根据电路中电流性质的不同，电路可分为直流电路和交流电路。其中，直流电路是指电流的大小和方向都不随时间变化的电路，它是电路最基本的形式。直流电路中的一些规律在交流电路中也同样适用。
本项目主要介绍电路的基本知识以及直流电路的分析与测量方法。
项目导读
项目导读
学习目标
知识目标
能够正确、熟练地使用数字万用表
能够正确测量电路的基本物理量
能够正确测量电路基本元件的伏安特性
能够通过试验来验证基尔霍夫定律和叠加定理
技能目标
树立勇于探索、追求真理的职业精神
养成坚持不懈、刻苦钻研的工作作风
素质目标
了解电路的组成
掌握电路基本物理量的计算和测量方法
掌握电路基本元件的特性和分析方法
掌握直流电路常用的分析方法
目录
任务1.1 掌握电路的基本知识
任务1.2 分析与测量直流电路
任务1.1 掌握电路的基本知识
任务引入
白炽灯曾是人们普遍使用的一种灯具，它是将灯丝通电，加热到白炽状态，利用灯丝的热辐射发出可见光，以此来实现照明的。在使用白炽灯进行照明时，常会遇到这样的情况：当电网中突然接入大功率负载时，电网电压便会出现较大的波动，此时白炽灯会突然变暗；当电网电压恢复正常后，白炽灯又会恢复为原来的亮度。这是因为白炽灯的灯丝是一种电阻，其两端电压的变化会使通过其内部的电流发生变化。
请选择合适的工具和器材，对电阻的伏安特性进行测试。本任务的知识与技能要求如下表所示。
任务引入
任务内容 掌握电路的基本知识 学习程度 识记 理解 应用
学习任务 电路的组成 ●
电路的基本物理量 ●
电路的基本元件 ●
实训任务 测试电阻的伏安特性 ●
自我勉励 学习目标
任务工单
学生领取任务工单（详见教材），并完成工单内容。
1．知识准备
3．任务实施
2．工具和器材准备
4．任务评价
线性电阻在电路中的图形符号如右图所示。线性电阻两端的电压与通过其内部的电流成正比，即
或
相关知识
1.1.3 电路的基本元件
1．电阻
电阻是一种耗能元件，用R表示，其物理量的单位为欧（Ω）。电阻可分为线性电阻和非线性电阻两种，它们的特性有所不同。
相关知识
相关知识
1）电阻的串联
将若干个元件依次首尾相连地接在电路中，这样的连接方式称为串联。电阻的串联如右图所示。
电阻的串联电路具有以下特点。
两个电阻串联，每个电阻都从总电压处分得一部分电压，所分得的电压与自身的电阻成正比，即电阻越大，所分得的电压就越多，这就是串联电路的分压规律。利用这一规律可以通过串联电阻来增大电压表的量程。
相关知识
点拨
实际上，电压表都是在灵敏电流计上串联适当的分压电阻制成的，串联多个电阻就可以制成多量程电压表，数字万用表就是一个典型的应用实例。
相关知识
2）电阻的并联
将电路中元件的始端与始端、末端与末端并接在电路中，这样的连接方式称为并联。电阻的并联如右图所示。
电阻的并联电路具有以下特点。
两个电阻并联，每个电阻都从总电流处分得一部分电流，所分得的电流与自身的电阻成反比，即电阻越大，所分得的电流就越小，这就是并联电路的分流规律。利用这一规律可以通过并联电阻来增大电流表的量程。
相关知识
点拨
对于电流表，由于在使用时必须将其串联在电路中，因此其内阻越小越好，这样就可以忽略电流表在电路中的分压作用；对于电压表，由于在使用时必须将其并联在电路中，因此其内阻越大越好，这样就可以忽略电压表在电路中的分流作用。
相关知识
3）电阻的混联
在实际应用中，经常会遇到既有元件串联又有元件并联的电路，这种电路称为混联电路。常见的电阻混联电路如下图所示。
电阻混联电路的分析和计算一般可采用等效变换法。对于内部结构不同的两个电路，若它们的外接端子或端口处电压和电流的关系相同（即外特性相同），则称这两个电路是相互等效的。相互等效的两个电路对外电路的作用相同，两者互相代替不影响外电路的工作状态。将复杂电路等效变换为简单电路，可使分析和计算工作变得简单。
相关知识
2．电感
电感是一种储能元件，它能够将电能转换成磁场能储存起来。如下图所示，电感实际上是由导线绕制而成的电感线圈。当使电感线圈通过电流i时，电感线圈内部将产生磁通，用 表示。若电感线圈有N匝，则磁通与电感线圈匝数的乘积称为磁通链，用Ψ表示，即 。电感的图形符号如下图所示。
相关知识
当磁通链的参考方向与电流i的参考方向符合右手螺旋定则时，有
式中：
——磁通链，单位为韦（Wb）；
L ——电感，单位为亨（H）。
当磁通链发生变化时，电感中产生的感应电压为
式中：
——感应电压，单位为伏（V）。
相关知识
代入可得
由上式可以看出，电感的感应电压与电流的变化率成正比，只有当电流发生变化时，电感才会产生感应电压。在直流电路中，电流不随时间变化，此时 ，电感相当于短路。
电感在0到t时间内所储存的磁场能为
由上式可以看出，当电感L一定时，磁场能随电流的增大而增大。
相关知识
当电路中各电感的磁场彼此隔离且互不干涉时，若将两个电感串联，则串联后的等效电感为
若将两个电感并联，则并联后的等效电感为
相关知识
3．电容
电容也是一种储能元件，它由两块互相靠近的导体（称为极板），以及这两块导体中间夹隔的绝缘介质构成。电容在电路中的图形符号如右图所示。
电容储存的电荷q与电容两端的电压u成正比，即
式中：
C ——电容，单位为法（F）。
相关知识
在国际单位制中，电容的单位为法（F），常用的单位还有微法（μF）和皮法（pF），它们之间的换算关系为
当电容两端的电压u与流入正极板的电流i的参考方向为关联参考方向时，有
由上式可知，电容中电流i与电压u的变化率成正比，只有当电容两端的电压发生变化时，电容的两极板之间才有电流。在直流电路中，电容两端的电压不发生变化，电容相当于开路。
相关知识
电容在0到t时间内所储存的电能为
由上式可以看出，当C一定时，电能随电压的增大而增大。
若将若干电容串联，则串联后等效电容的倒数等于各电容的倒数之和，即
若将若干电容并联，则并联后的等效电容等于各电容之和，即
相关知识
4．电源
电压源是理想电压源的简称，是从实际电源抽象出来的一种模型。电压源两端总能保持一定的电压，且与通过它的电流无关。
由于实际电源存在内阻，因此理想电压源在现实中是不存在的。但是，如果一个电压源在电流变化时，其两端电压的波动不明显，通常可认为它是一个理想电压源。
输出电压较稳定的电源（如发电机、干电池和蓄电池等）通常用电压源来表示。如下图所示为理想电压源和实际电压源。
1）电压源
相关知识
电流源是理想电流源的简称，它也是从实际电源抽象出来的一种模型。电流源总能向外输出一定的电流，且与其两端的电压无关。理想电流源在现实中也是不存在的，如果一个电流源在电压变化时，输出电流的波动不明显，通常可认为它是一个理想电流源。
2）电流源
输出电流较稳定的电源（如光电池或晶体管的输出端等）通常用电流源来表示。如图右图所示为理想电流源和实际电流源。(共22张PPT)
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项目1 直流电路
项目2 正弦交流电路
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项目4 二极管及其应用
项目5 三极管及其应用
项目6 逻辑门电路与组合逻辑电路
项目7 触发器与时序逻辑电路
直流电路
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在使用电能时，需要用导线将电源和用电设备合理地连接起来，组成电路，才能使电流在用电设备中做功或进行信号的转换和传递。电力、电子、通信、计算机和自动化等学科都是建立在电路理论基础上的。
根据电路中电流性质的不同，电路可分为直流电路和交流电路。其中，直流电路是指电流的大小和方向都不随时间变化的电路，它是电路最基本的形式。直流电路中的一些规律在交流电路中也同样适用。
本项目主要介绍电路的基本知识以及直流电路的分析与测量方法。
项目导读
项目导读
学习目标
知识目标
能够正确、熟练地使用数字万用表
能够正确测量电路的基本物理量
能够正确测量电路基本元件的伏安特性
能够通过试验来验证基尔霍夫定律和叠加定理
技能目标
树立勇于探索、追求真理的职业精神
养成坚持不懈、刻苦钻研的工作作风
素质目标
了解电路的组成
掌握电路基本物理量的计算和测量方法
掌握电路基本元件的特性和分析方法
掌握直流电路常用的分析方法
目录
任务1.1 掌握电路的基本知识
任务1.2 分析与测量直流电路
任务1.1 掌握电路的基本知识
任务引入
白炽灯曾是人们普遍使用的一种灯具，它是将灯丝通电，加热到白炽状态，利用灯丝的热辐射发出可见光，以此来实现照明的。在使用白炽灯进行照明时，常会遇到这样的情况：当电网中突然接入大功率负载时，电网电压便会出现较大的波动，此时白炽灯会突然变暗；当电网电压恢复正常后，白炽灯又会恢复为原来的亮度。这是因为白炽灯的灯丝是一种电阻，其两端电压的变化会使通过其内部的电流发生变化。
请选择合适的工具和器材，对电阻的伏安特性进行测试。本任务的知识与技能要求如下表所示。
任务引入
任务内容 掌握电路的基本知识 学习程度 识记 理解 应用
学习任务 电路的组成 ●
电路的基本物理量 ●
电路的基本元件 ●
实训任务 测试电阻的伏安特性 ●
自我勉励 学习目标
任务工单
学生领取任务工单（详见教材），并完成工单内容。
1．知识准备
3．任务实施
2．工具和器材准备
4．任务评价
1.1.1 电路的组成
相关知识
电路是指电流的通路，它是为满足一定需要，由各种电路元件按一定方式组合起来的。电路既可用于传输、分配和转换电能，又可用于传递和处理信号。在实际应用中，无论电路的结构有多么复杂，它都是由电源、负载以及连接电源和负载的中间环节组成的。
为了便于对实际电路进行分析，通常用由统一规定符号表示的理想电路元件替代实际电路元件，建立实际电路的模型，即对实际电路进行“模型化”处理。这些由理想电路元件组成的电路称为电路模型，本书所介绍的电路均是指电路模型。
相关知识
如下图所示为手电筒的实际电路，它由干电池、小灯泡、开关和导线组成。
手电筒的电路模型如左图所示。其中，电阻 是小灯泡的模型，理想电压源 和与其相串联的电阻 是干电池的模型，导线和开关S是中间环节。
相关知识
1.1.2 电路的基本物理量
1．电流
在电场力的作用下，导体内带有电荷的粒子会有规则地进行定向移动。此时，单位时间内通过导体任意横截面的电荷的大小称为电流，用i表示，即
式中：
I ——电流，单位为安（A）；
q ——电荷，单位为库（C）；
t ——时间，单位为秒（s）。
通常规定电流的方向为正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向。大小和方向都不随时间变化的电流称为直流电流，用I表示。对于直流电流，上式可写为
相关知识
在国际单位制中，电流的单位为安（A），常用的单位还有毫安（mA）和微安（μA），它们之间的换算关系为
在分析电路时，电流的实际方向有时难以判断，此时需要选定一个方向作为电流的参考方向。为了便于分析，通常规定：若电流的实际方向与参考方向一致，则电流为正值；若电流的实际方向与参考方向相反，则电流为负值，如下图所示。
相关知识
点拨
在电路中，根据各物理量的表示方法及书写规范，不随时间变化的物理量或物理量的有效值通常用大写字母表示，如直流电压和直流电流分别用U和I表示；随时间变化的物理量或物理量的瞬时值通常用小写字母表示，如交流电压和交流电流分别用u和i表示。
相关知识
电流的参考方向可以用箭头表示，也可以用双下标表示。
在电路中任选一点作为参考点，则电场力把单位正电荷从某点移动到参考点所做的功称为该点的电位，用v表示。
电场力把单位正电荷从a点移动到b点所做的功称为a、b两点之间的电压，用表示，即
2．电位与电压
相关知识
习惯上规定电压的实际方向为由高电位端指向低电位端，即电位降低的方向。因此，电路中两点间的电压也可用两点间的电位差来表示，即
式中：
——电压，单位为伏（V）。
在直流电路中，电压用U表示，常用双下标表示，则
在国际单位制中，电压的单位为伏（V），常用的单位还有毫伏（mV）和千伏（kV），它们之间的换算关系为
从实际应用的角度来讲，电路中的电流是在电压的作用下产生的，电路中两点之间的电压是不变的，而各点的电位则随所选参考点的不同而有所不同。因此，在分析同一电路时，只能选取一个电位参考点。
经验传承
相关知识
与电流类似，在分析电路的电压时，有时也需要先选定一个方向作为参考方向。为了便于分析，通常规定：若电压的实际方向与参考方向一致，则电压为正值；若电压的实际方向与参考方向相反，则电压为负值，如下图所示。
电压的参考方向可以用极性“+”和“ - ”表示，也可以用双下标表示。例如， 表示电压的参考方向是由a指向b的。对于同一电路，如果选定的电流参考方向与电压参考方向一致，则把电流和电压的参考方向称为关联参考方向；否则，称为非关联参考方向。
相关知识
电动势是指电源内部的非静电力把单位正电荷从负极移动到正极所做的功，用e表示，即
3．电动势
式中：
e ——电动势，单位为伏（V）。
电动势反映了电源把其他形式的能量转换成电能的能力。电动势的实际方向为由低电位端指向高电位端，即电位升高的方向，因此，电源电动势的方向与电源两端电压的方向相反。
相关知识
1）电能
4．电能与功率
电能是指电路元件在电路工作过程中吸收或消耗的电能量，用W表示，它可用一定时间内电场力对电荷所做的功来描述，则有
式中：
W——电能，单位为焦（J）。
在实际应用中，电能通常用千瓦时（kW·h）作为单位，它与焦的换算关系为
相关知识
2）功率
单位时间内电路元件吸收或消耗的电能量称为功率，用P表示，即
式中：
P ——功率，单位为瓦（W）。
电路在工作状态下总伴随着能量的转换，而功率则反映了电路元件进行电能转换的能力。
在计算电路某部分的功率时，可令U、I为关联参考方向，并通过P的正、负来区分电路或电路元件的性质。

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