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第一部分 电工基础知识 第一单元 直流电路的分析与计算 模块一 直流电路的基本概念 一、知识点 本模块主要介绍电路及基本的电路元件，包括电阻元件、电感元件和电容元件，了解其基本特性和基本电路模型，为以后学习打下基础。 二、知识点分析 1．电路及基本物理量 (1)电路及电路模型 电流的流通的路径称为电路。 最基本的电路是由电源、负载和连接导线组成。电路的作用是实现电能的传输、转换和信号的处理。用于构成电路的电工、电子元器件或设备统称为实际电路元件，为了便于对各种实际元件进行分析与计算，常采用将一些理想元件来表征其特性，称为实际元件的模型。将实际电路和各种实际元件都用其相应的模型表示，就构成实际电路的模型。 (2)电流及参考方向 电路中带电粒子在电源作用下的有规则的移动形成电流。习惯上规定正电荷移动的方向为电流的实际方向。电荷（量）对时间的变化率称为电流强度，简称电流，即。凡方向不随时间变化的电流的电流称为直流电流，直流电流的符号用“I”，单位为A（安培，简称安）；大小和方向随时间作周期性变化的电流称为交流电流简称交流，常用英文小写字母表示。在进行电路分析计算时，电流实际方向难以确定，为此假定一个电流方向称为电流的参考方向（也称为电流的正方向），在电路中用箭头标出。在计算时如果计算结果为正，则表示电流的实际方向与参考方向相同；如果为负，则相反。 (3)电压及参考方向 电压是由于电路中两点间电位差，其方向是从高电位指向低电位。直流电的电压符号为“U”， 交流电的电压符号为“u”，单位为“V”（伏特，简称伏）。在电路分析时常假定电压参考方向与电流参考方向相一致，称为关联参考方向。在采用关联参考方向时，如果标出某个电路元件的电流或电压参考方向，则该元件的电压或电流参考方向就随之关联而定，可能不再标出。 (4)电路功率 如果某个元件电流和电压分别为和，而且电流和电压的参考方向相关联，则功率为 (1.1.1) 直流情况下 ， (1.1.2) 其单位为W（瓦特，简称瓦）。 在电压和电流参考方向关联时，计算的功率为正值表示该元件（或该段电路）吸收功率（即消耗电能或吸收电能）；若为负值则表示输出功率（即送出电能）。 2．电路元件 (1)电阻 导体对电流的阻碍作用称为电阻。线性电阻两端电压和流过电流之间关系服从欧姆定律，当二者为关联参考方向时 (1.1.3) 其中R为电阻，是一个与电压、电流无关的常数，单位为Ω（欧姆）。 电阻元件消耗的功率 (1.1.4) 如图1.1.1所示为三个电阻的星、三角接线方式。 (a)所示为三个电阻元件的Δ形连接，(b)图为Y形。 图1.1.1 三个电阻的Y、Δ连接 由Δ形连接电阻、、，其等效为Y连接的电阻为、、的公式如下： (1.1.5) 由Y连接的电阻为、、其等效为Δ形连接电阻、、的公式如下： (1.1.6) 当Y连接的电阻为时，其等效为Δ形连接的有三个电阻亦相等，即： 或 (1.1.7) (2)电感元件 电感元件称为电感。当电流流过电感元件时，其周围将产生磁场。若电感线圈共为N匝，通过每匝的磁通量为Φ，则线圈匝数与穿过线圈的磁通之积为NΦ。在线性电感情况下，电感元件的特性方程为 (1.1.8) 式中为元件的电感，单位为H（亨）；磁通Φ的单位为Wb（韦伯）。 当流过电感元件的电流随时间变化时，则要产生自感电动势，元件两端就有电压。 (1.1.9) (1.1.10) 电感是一个储存磁场能的元件，当流过电感元件的电流为时，它所储存的磁场能为 (1.1.11) (3)电容元件 电容元件简称电容。当电容两端加有电压时，它就会储存电荷q。在线性情况下，电容元件的特性方程为 　　　　　　　　　　　　　 (1.1.13) 式中为元件电容，单位为(法拉