第1章　电路基本概念与基本定律.ppt

第1章　电路基本概念与基本定律 本章要求: 了解电路的构成与作用; 理解电路模型的建立和额定值的意义; 掌握欧姆定律与基尔霍夫定律的应用; 掌握电位的计算 1.1 电路的作用与组成部分 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。 1. 电路的作用 实现电能的传输、分配与转换 (2)实现信号的传递与处理 电源 激励:电源或信号源的电压或电流,它推动电路工作; 响应:激励在电路各部分产生的电压和电流。 2. 电路的组成部分 1. 2 电路模型 为了便于对实际电路进行分析和数学描述, 将实际元件理想化，即在一定条件下突出其主要的电磁性质,忽略其次要因素,把它近似地看作理想电路元件。由一些理想电路元件所组成的电路，就是实际电路的电路模型。 例：手电筒电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1 电流 I 实际方向：正电荷运动的方向 参考方向（正方向）：任意选定某一个方向 参考方向的表示方法： 电流单位：kA 、A、mA、μA 例1：已知元件1电流参考方向如图示，现测得I1=-4A，确定电流的实际极性。 2 电压 U与电动势 E 电压实际方向：高电位指向低电位 电动势实际方向：低电位指向高电位 参考方向（正方向）：任意选定某一个方向 参考方向的表示方法： 例2：在图示电路中U1=-5V，U2=-3V，Uab=? 3 实际方向与参考方向的关系 实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值； 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。 1.4 欧姆定律 欧姆定律：通常流过电阻的电流与电阻 两端的电压成正比 讨论两种情况： 1 U和I参考方向相同 2 U和I参考方向相反时 (2) U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。 通常取 U、I 参考方向相同。 例3: 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。 解: 对图(a)有, U = IR 线性电阻:遵循欧姆定律的电阻 伏安特性:电路端电压与电流的关系 1.5 电源有载工作、开路与短路 三种工作状态:有载工作 开路 短路 1.5.1 电源有载工作 开关k闭合，接通电源与负载 1 电压与电流 结论: (1)电源端电压小于电动势 (2)在电源有内阻时，I ?? U ? 当 R0R 时，则U ? E ，表明当负载变化时，电源的端电压变化不大，即带负载能力强。 (3)电源的外特性: 端电压U和输出电流I 之间的关系。 斜率与内阻有关。 功率的单位：W，kW 2 功率与功率平衡 电源：U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出，发出功率。 负载：U、I 实际方向相同，即电流从“-”端流出，取用功率。 例4 ：图（a)是一电池电路，当U=3V，E=5V时该电池做电源还是负载用？图（b)也是一电池电路，当U=5V，E=3V时，则又如何？ 4 电气设备的额定值 1.5.2 电源开路 图示电路开关k断开 1.5.3 电源短路 图示电路电源两端由于某种原因连接在一起。 1. 6 基尔霍夫定律 分析与计算电路的基本定律 支路：电路中的每一个分支。acb adb 一条支路流过一个电流，称为支路电流。 支路: acb adb (两条) 1. 6 .1 基尔霍夫电流定律(KCL) KCL是用来确定连接在同一结点上各支路电流间关系的。 实质：电流的连续性，电路中任何一点无电荷堆积。 1．定律 在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。 图中结点a可以列出 2．推广 1.6.2 基尔霍夫电压定律（KVL定律) 如果规定电位降取正号，则电位升就取负号。 用电动势表示可以写成 2.应用 推广应用于回路的部分电路 例5:列出网孔电压平衡关系式。 1.7 电路中电位的概念及计算 注意 例 例：已知E1 = 6V，E2 = 4V，R1 = 4? ， R2 = R3 = 2? ，求A点的电位。 解： E1 — E2 = I1R1 — I2R2 即 ? E = ?（RI） 注意 (1) 列方程前标注电压(电动势) 、电流参考方向 (2) 列方程前标注回路循行方向； C B A + - - - + + UA UB UAB U = UA – UB – UAB = 0 UAB = UA – UB I3 a + - E2 R2 + - R3 R1 E1 I1 I2 b c d - - + + U1 U2 I3 网孔 cabc:I1R1 + I3R3 = E1 网孔 adba:I2R2