本章主要介紹了五個方面的內(nèi)容。

1．研究電路的一般方法

電路模型是實際電路結(jié)構(gòu)及功能的抽象化表示，是各種理想化元件模型的組合。分析電路的關(guān)鍵是首先建立電路模型，然后再按照電路定律及規(guī)律進行分析計算。

2．電流、電壓及電功率

（1）電荷的有規(guī)則的定向運動就形成了電流。電流的大小用電流強度（簡稱電流）來表示；其方向指正電荷運動的方向。SI單位是安培（A），電流一般用符號i表示，直流用符號I表示。

（2）電路中a、b兩點間電壓，其大小等于電場力由a點移動單位正電荷到b點所作的功；其方向是由高電位點指向低電位點。SI單位是伏特（V），電壓一般用符號u_ab表示，直流電壓用符號U表示。

（3）電流和電壓的參考方向是電路分析中的一個重要的概念。在電路分析和計算，必須在電路圖上標出參考方向。參考方向可以任意選定，但一經(jīng)選定，在電路的分析和計算過程中則不能改變。通常選取電壓和電流的參考方向為關(guān)聯(lián)參考方向。

（4）電功率是指電能量對時間的變化率，用符號p或P表示，SI單位是瓦特（W）。

3．元件的約束

電路元件的伏安關(guān)系（特性方程）稱為元件約束。在電壓、電流關(guān)聯(lián)參考方向下，有：

（1）電阻元件的特性方程

u=Ri

（2）電容元件的特性方程

（3）電感元件的特性方程

（4）電壓源的特性方程

u=u_S

（5）電流源的特性方程

i=i_S

4．互聯(lián)約束

基爾霍夫定律是研究電路互聯(lián)的基本定律。它包括基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。

（1）基爾霍夫電流定律

基爾霍夫電流定律適用于節(jié)點，該定律說明：在任一時刻，流出任一節(jié)點的所有支路電流的代數(shù)和等于零，即。

（2）基爾霍夫電壓定律

基爾霍夫電壓定律適用于回路，該定律說明：在任一時刻，沿任一回路的所有支路或元件的電壓代數(shù)和等于零，即。

5．電源模型的等效變換

（1）變換條件

（2）直流電源模型等效變換條件

 

習題

1．1如圖1．47所示電路，方框表示電路元件。試按圖中標出的電壓、電流參考方向及數(shù)值計算元件的功率，并判斷元件是吸收還是發(fā)出功率。

1．2如圖１.48所示電路，已知電壓U_S=20V，電流I_S=10A，電阻R=5Ω，計算通過電壓源的電流I、電流源兩端的電壓U，并判斷電路中哪一個元件作為電源使用。

1．3某學院有10間大教室，每間大教室配有16只額定功率為40W、額定電壓為220V的日光燈，平均每天用4小時，問每月（按30天計算）該學院這10間大教室共用電多少kW.h？

1．4求圖1.49所示各電路中的R、U及i。

1．5如圖1.50所示電路，已知電壓U=20V，電阻R₁=10KΩ，在如下三種情況下，分別求電流I、電壓U₁和U₂。

（1）R₂=30KΩ；（2）R₂=0；（3）R₂=∞。

1．6如圖1.51所示電路中各電阻元件的伏安關(guān)系式，哪些是正確的，哪些是錯誤的，為什么。

1．7  220V、40W的白熾燈顯然比2.5V、0.3A的小電珠亮得多。求40W白熾燈的額定電流和小電珠的額定功率。我們能不能說瓦數(shù)大的白熾燈亮，所以它的額定電流也大？

1．8一個額定值為5W、100Ω的電阻器，使用時最高能加多少伏電壓，能允許通過多少安的電流？

1．9如圖1.52所示電路中各電容元件的伏安關(guān)系式，哪些是正確的，哪些是錯誤的，為什么？

1．10有人說，當電容元件兩端有電壓時，則其中必有電流通過，這種說法對嗎，為什么？

1．11有人說，當電感元件兩端電壓為零時，電感中電流也必定為零，這種說法對嗎，為什么？

1．12如圖1.53所示電路中各電容元件的伏安關(guān)系式，哪些是正確的，哪些是錯誤的，為什么？

1．13如圖1.54所示電路，已知電壓U_S1=10V，U_S2=5V，電阻R₁=5Ω，R₂=10Ω，電容C=0.1F，電感L=0.1H，求電壓U₁、U₂。

1．14如圖1.55所示電路，已知電壓U_S1=20V，U_S2=U_S3=10V，電流I_S1=3A，I_S2=1A，I_S3=4A，電阻R₁=R₂=10Ω，R₃=20Ω，R₄=3Ω，R₅=6Ω，R₆=1Ω，R₇=R₈=4Ω，求：

(1)（a）圖中的電流I；

(2)（b）圖中的電壓U；

(3)（c）圖中電阻R₈消耗的功率P_R8。

1．15如圖1.56所示電路，已知電壓U_S1=10V，U_S2=4V，電流I_S1=5A，I_S2=2A，電阻R₁=R₄=5Ω，R₂=R₃=2Ω，試將電壓源等效變換為電流源；電流源等效變換為電壓源。

1．16在圖1.57所示電路中，有幾個節(jié)點，幾條支路，幾個回路。

1．17在上題中，用基爾霍夫電流定律對節(jié)點a和b列電流方程，用基爾霍夫電壓定律對回路1、2及3列電壓方程。

1．18如圖1.58所示電路，已知電壓U_S1=4V，U_S2=2V，U_S3=-6V，U_S4=-2V，電流I₁=2A，I₂=1A，I₃=-1A，電阻R₁=2Ω，R₂=4Ω，R₃=5Ω，求各段電路的電壓U_ab。

1．19如圖1.59所示電路，已知電壓U_S1=8V，U_S2=4V，U_S3=3V，電阻R₂=2Ω，R₃=5Ω，（1）當開關(guān)K斷開時，求a、b兩端的開路電壓U_ab及電流I。（2）當開關(guān)S閉合時，電流I是否變化，為什么？

1．20如圖1.60所示電路，已知電壓U_S1=2V，U_S4=20V，U_S5=6V，電阻R₁=R₂=5Ω，R₃=24Ω，R₄=20Ω，R₅=10Ω，R₆=30Ω，求各支路電流I₁、I₂、I₃及電壓U。

1．21如圖1.61所示電路，已知電壓U_S1=4V，U_S2=10V，電阻R₁=2Ω，R₂=4Ω，R₃=R₄=R₅=8Ω，求電流I₁、I₂及電壓U_ab。