第一章电路基本概念与基本定律介绍.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * （三）负载工作状态 E US UL + + _ _ I S 电路的状态 —— 通路 电源的状态 —— 有载 通路 功率平衡：ΣPE = ΣPL 此时电路具有以下特征（电压，电流，功率）： (1) 电路中的电流为：I=E/R (2) 电源的端电压为：U1=E =US (3) 电源的输出功率为：PS=USI= ULI=PL R E US UL + + _ _ I S 额定值：电气设备工作时，其电压、电流和功率均有一定限额，表示了电气设备的正常工作条件和工作能力。 通路 欠载(轻载)： I IN ，P PN (不经济) 过载(超载)： I IN ，P PN (设备易损坏) 额定工作状态： I = IN ，P = PN (经济合理安全可靠) 例：设图示电路中的电源额定功率PN=22kW ，额定电压UN=220V，内阻R0=0.2Ω，R为可调节的负载电阻。求： （1）电源的额定电流IN； （2）电源开路电压U0C； （3）电源在额定工作情况下的负载电阻RN； （4）负载发生短路时的短路电流ISC。 解：(1)电源的额定电流为： (2)电源开路电压为： (3)电源在额定状态时的负载电阻为： (4)短路电流为： 1.6　基尔霍夫定律 基尔霍夫定律是分析计算电路的基本定律， 又分为： 基尔霍夫电流定律 (Kirchhoff’s Current Law—KCL ) 基尔霍夫电压定律 (Kirchhoff’s Voltage Law—KVL ) （一）基尔霍夫电流定律（KCL） 24a25 在图中，若将闭合路径abc作为一个封闭面（广义节点），有： 若对电路中a、b、c节点分别应用KCL定律，则有： 节点a i1－i4－i6＝0 节点b i2＋i4－i5＝0 节点c i3＋i5＋i6＝0 以上三式相加仍得： 由此可见：广义节点的概念是KCL定律推广应用的结果。 　广义节点示例 KCL的推广： A B i A B i i A B i3 i2 i1 两条支路电流大小相等， 一个流入，一个流出。 只有一条支路相连，则 i=0。 RC IC RB IB IE B C E ＋UCC 可将KCL推广到 电路中任何一个 假定的闭合面。 ——广义结点 IC+ IB - IE＝0 I =? I = 0 2? + _ + _ I 5? 1? 1? 5? 6V 12V KCL的推广： ? ? 7A 4A i1 10A -12A i2 i2=10+7+(-12)-4 =1A 　　例 1 图示的部分电路中，已知 I1＝3 A，I4＝－5 A，I5＝8 A，试求I2、I3和I6。 （二）基尔霍夫电压定律（KVL） US2 + U1 － US1 － U2 ＝0 在电路的任何一个回路中，沿同一方向环行，同一瞬间电压的代数和等于零。 Σu = 0 在直流电路中 ΣU = 0 US2 + U1= US1 + U2 电路中的任一回路，在任一瞬间，沿绕行方向循环一周，其电位降等于电位升。　 R3 I3 I1 US1 + _ I2 R2 US2 + _ + _ + _ U1 U2 R1 电压参考方向与回路绕行方向一致(电位降)时取正号，相反(电位升)时取负号 基尔霍夫电压定律的推广应用 US + _ R + _ U a b I 可将 KVL 推广应用 于任何一个假想闭合的 一段电路 RI－U＋US ＝0 U与环行方向相同取+，相反取 - 。 取回路DABCD、AGFBA 和DAGFBCD 的绕行方向均按顺时针方向绕行，根据KVL定律列方程如下： 对回路DABCD有： Ｉ1 Ｉ2 Ｉ3 例 利用基尔霍夫电压定律列出如图所示电路中所有回路的电压方程。 R1 R2 R3 U2 U1 ＋ ＋ － － A G D C B F 例题的电路 解：设各支路的电流方向如图所示： I３R３ -U1 +I１R１ =0 A→B 经过R3,电压降低 C → D 经过U1,电压升高 经过R1,电压降低 回路DAGFBCD： 对回路AGFBA有： R1 R2 R3 U2 U1 Ｉ1 ＋ ＋ － － Ｉ2 Ｉ3 A G D C B F 图　例题的电路 －I2R２+ U２ － I３R３ ＝０ － I２R２＋U２－U1+ I１R１ ＝０ 顺时针方向绕行: 电阻压降 电源压升 –R1I1–US1+R2I2–R3I3+R4I4+US4=0 –R1I1+R2I2–R3I3+R4I4=US1–US4 -U1-US1+U2+U3+U4+US4=0 例1 I1 + US1