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2. 参考方向的表示方法
电流:
电压:
1. 参考方向
在分析与计算电路时,对电量任意假定的方向。
一、电路基本物理量的参考方向
物理中对基本物理量规定的方向
电路基本物理量的实际方向
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。
3. 实际方向与参考方向的关系
注意:
在参考方向选定后,电流 ( 或电压 ) 值才有正负之分。
若 I = 5A,则电流从 a 流向 b;
例:
若 I = –5A,则电流从 b 流向 a 。
若 U = 5V,则电压的实际方向从 a 指向 b;
若 U= –5V,则电压的实际方向从 b 指向 a 。
元件或支路的u,i 采用相同的参考方向称之为关联参考方向。反之,称为非关联参考方向。
关联参考方向
非关联参考方向
i
+
-
+
-
i
u
u
4.关联参考方向
分析电路前必须选定电压和电流的参考方向
参考方向不同时,其表达式相差一负号,但电压、电流的实际方向不变。
例
电压电流参考方向如图中所标,问:对A、B两部分电路电压电流参考方向关联否?
参考方向一经选定,必须在图中相应位置标注 (包括方向和符号),在计算过程中不得任意改变.
电功率和能量
1.电功率
功率的单位:W (瓦) (Watt,瓦特)
能量的单位:J (焦) (Joule,焦耳)
单位时间内电场力所做的功。
2. 电路吸收或发出功率的判断
u, i 取关联参考方向
P=ui 表示元件吸收的功率
P0 吸收正功率 (实际吸收;负载)
P0 吸收负功率 (实际发出);电源
P = ui 表示元件发出的功率
P0 发出正功率 (实际发出);电源
P0 发出负功率 (实际吸收);负载
u, i 取非关联参考方向
例
求图示电路中各方框所代表的元件吸收或产生的功率。
已知: U1=1V, U2= -3V,U3=8V, U4= -4V,
U5=7V, U6= -3V,I1=2A, I2=1A,,I3= -1A
1.5 欧姆定律
U、I 参考方向相同时,
U、I 参考方向相反时,
通常取 U、I 参考方向相同。
U = I R
U = – IR
解:对图(a)有, U = IR
例:应用欧姆定律对下图电路列出式子,并求电阻R。
(a)
(b)
对图(b)有, U = – IR
电路端电压与电流的关系称为伏安特性。
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻,它表示该段电路电压与电流的比值为常数。
线性电阻的伏安特性
线性电阻的概念:
线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。
例: 有一台小型发电机,额定输出功率PN为2200W,额定输出电压UN为220V,内阻RO为1Ω。试分析和计算下列几种情况下的电路参数。
(1)电源的电动势E和额定输出电流值IN ;
(2)当负载电阻RL分别为229Ω和14Ω时,电源的输出电流I和输出功率PE;
(3)若电路发生短路时,计算短路电流ISC 。
解:
(1)由 PN=UNIN可知,电源的额定电流值IN为
发电机的电动势为
(2)当RL=229Ω时,电源输出的电流和功率分别为
由此可见,此时电源处于轻载工作状态。
当RL=14Ω时,电源输出的电流和功率分别为
此时,电源处于过载工作状态,这是不允许的。
(3)电路发生短路时,求得短路电流为
可见,电路发生短路所形成的短路电流非常大。因此,在实际电路中必须采取必要的保护措施;同时在操作电气设备 时,也要防止因人为因素造成短路事故。
二、举例
求图示电路中各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd 。
解:
设 a为参考点, 即Va=0V
Vb=Uba= –10×6= ?60V
Vc=Uca = 4×20 = 80 V
Vd =Uda= 6×5 = 30 V
设 b为参考点,即Vb=0V
Va = Uab=10×6 = 60 V
Vc = Ucb = E1 = 140 V
Vd = Udb =E2 = 90 V
Uab = 10×6 = 60 V
Ucb = E1 = 140 V
Udb = E2 = 90 V
Uab = 10×6 = 60 V
Ucb = E1 = 140 V
Udb = E2 = 90 V
结论:
1.电位值是相对的,参考点选取的不同,电路中 各点的电位也将随之改变;
2. 电路中两点间的电压值是固定的,不会因参考 点的不同而变, 即与零电位参考点的选取无关。
借助电位的概
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