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模块一 直流电路的知识与应用 ◆任务一、验证基尔霍夫定律 *任务要求：验证基尔霍夫电流（瞬时流过节点电流代数和为零）、验证基尔霍夫电压定律（瞬时回路电压代数和为零）名称 数量 备注 1 1个 2 电阻 3个 4 直流电流表 DC AMMETER 3个 ★相关知识点 1.1电路和电路模型 1.1.1电路 定义：若干电气设备或器件，按照一定的方式连接起来，构成电流的通路，这个通路称为电路。（电流流经的路径称为电路） 一个电池、灯泡和开关，用导线按图示的方式连接起来，就组成了一个简单的实际电路。 图1-2 简单的实际电路 1.1.2实际电路元件 构成电路的设备和器件，称为实际电路元件。其中： 提供电能的设备称为电源，如各种电池、发电机、信号发生器等； 吸收电能的设备称为负载，如各种电阻器、电感线圈、电容器、晶体管等。 为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看成理想电路元件。 例如：当一个白炽灯泡中有电流通过时可以忽略其电感性。 图1-3 实际元件的等效 1.1.3理想电路元件 只显示单一电磁现象的电路元件，称为理想电路元件，或叫做集总参数元件。包括： ① 理想电源元件：包括独立电压源与电流源。② 理想负载元件：包括电阻器、电容器以及电感器。③ 理想耦合元件：包括受控电源、耦合电感器、理想变压器等。 4．电路模型 用理想电路元件构成的模型模拟实际电路，使得模型中出现的电磁现象与实际电路中反映出来的现象十分近似的过程称为建模，组成的电路称为电路模型，也叫做集总参数电路。 如图1-4所示电路图就是电池、灯泡和开关所示实际电路的电路模型。 图1-4 实际电路模型 1.2电路的基本物理量 1.2.1电流 定义：单位时间内通过导体横截面的电荷量称为电流，用符号i或I 表示，即 单位：在国际单位制中，电量的单位为库仑（coulomb，简写C），时间单位为秒(second，简写s)，电流单位为安培(ampere，简写A )。 此外，电流常用的单位还有千安、毫安、微安及纳安等，且有 直流电流：若电流的大小恒定，方向不变，则该电流称为直流电流(direct current，简称dc或DC)或恒定电流，用字母 I 表示。通过直流电流的电路，称为直流电路， 交流电流：若电流的大小和方向随时间改变，则该电流称为交流电流(alternating current，简称ac或AC) ，以字母 i 表示。通过交流电流的电路，称为交流电路。 实际方向：规定正电荷运动的方向作为电流的实际方向 参考方向：通常情况下电路中电流的方向是未知的，为了分析和计算，可在每段电路中预先任意地指定一个电流方向，称为电流的参考方向，以箭头符号表示。当电流的实际方向与参考方向相符时，此电流为正值；相反时，为负值，如图1-5所示。 图1-5中，虚线代表电流的实际方向，实线代表电流的参考方向。 1.2.2电压 电位：在电路中选取一点作为参考点(参考点电位一般确定为零)，则其余各点对参考点来讲都有电位。在直流电路中，库仑电场力移动单位正电荷从a点到参考点O所做功的大小，定义为a点的电位值，用表示。 单位为伏特(Volt，简写V)。常用单位还有千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏（）等。 电压：在电路中，若a点电位为，b点电位为，则为a、b两点间电压，或称做a、b间的电位差、电位降、电压降。 定义：a、b两点的电压等于电场力把单位正电荷从a点移动到b点所做的功。即 单位：电压的单位与电位的单位相同，即伏特(V)。也可以用千伏、毫伏、微伏表示，且有 参考方向：与电流类似，电压也需要规定参考极性，用“+”和“-”表示电压的正极和负极，也可用箭头表示，从正极指向负极。 如果A点电位高于B点电位，即电压的实际方向是由A到B，则参考方向与实际方向一致，u 0 ；若实际电位是B点高于A点，参考方向与实际方向相反，则 u 0。 关联参考方向：如果指定流过元件的电流的参考方向是从电压正极性的一端指向负极性的一端，即两者的参考方向一致，则将电流和电压的这种参考方向称为关联参考方向；当两者不一致时，称为非关联参考方向。如图1-6所示： 图1-6 关联与非关联的参考方向 1.2.3功率 定义：单位时间内吸收或产生的电能量称为电功率，简称功率，用 p 表示。即 由电压的定义公式和电流的定义公式，可得 功率与电流、电压的关系： 关联方向时：p = ui 非关联方向时：p =－ui 当p0时，表示元件吸收功率；p0时，表示元件发出功率。 直流功率以大写字母来表示，即。 单位：当电流的单位为A（安培），电压的单位为V（伏特）时，能量的单位为J(焦