电路电工基础与实训.ppt

Ch1 电路的基本概念与基本定律 电路的结构与功能 电路模型 电压电流及其方向 电阻与电源 基尔霍夫定律 电路的运行状态 电路中的电位 本章总结与强调 电路的结构与功能 电路的作用主要有两个：一是传输和转换电能，如图(a)所示；二是传递和处理信号，如图(b)所示。 电路的组成主要包括电源、负载和中间环节三个部分。 无论电能的传输和转换，或者信号的传递和处理，其中电源或者信号源的电压或者电流称为激励，它推动电路工作；由于激励在电路各部分产生的电压和电流称为响应。所谓电路分析，就是在已知电路的结构和元件参数的条件下，讨论电路的激励与响应之间的关系。 电路模型 由一些理想电路元件所组成的电路，就是实际电路的模型，它是对实际电路电磁性质的科学抽象和概括。例如手电筒的电路模型，如下图。 在理想电路元件（今后理想两字略去不写）中主要有电阻元件，电感元件，电容元件和电源元件。 电压电流及其方向 1. 电压:电场力把单位正电荷从电场中点A移到点B所做的功WAB称为A、B间的电压,用UAB表示 电压的单位为V(伏［特］)。 如果电场力把1C电量从点A移到点B所作的功是1J(焦)，则A与B两点间的电压就是1V。 电压的实际方向规定为从高电位点指向低电位点，即由“+”极指向“－”极，因此，在电压的方向上电位是逐渐降低的。 2. 电流:电流是由电荷的定向移动而形成。当金属导体处于电场之内时，自由电子要受到电场力的作用,逆着电场的方向作定向移动，这就形成了电流。  大小和方向均不随时间变化的电流叫恒定电流，简称直流。  电流的强弱用电流强度来表示， 对于恒定直流， 电流强度I用单位时间内通过导体截面的电量Q来表示 习惯上，规定正电荷的移动方向表示电流的实际方向。  参考方向：在进行电路计算时，先任意选定某一方向作为待求电流的正方向，并根据此正方向进行计算，若计算得到结果为正值，说明了电流的实际方向与选定的正方向相同；若计算得到结果为负值，说明电流的实际方向与选定的正方向相反。 电压总是相对两点之间的电位而言的， 所以用双下标表示，一个下标(如A)代表起点，后一个下标(如B)代表终点。电压的方向则由起点指向终点， 有时用箭头在图上标明。当标定的参考方向与电压的实际方向相同时，电压为正值；当标定的参考方向与实际电压方向相反时，电压为负值。 电阻与电源 通俗说，电阻就是为描述导体材料对电流的阻碍作用而引入的一种参数，以符号R表示。R与导体的长度成正比, 与导体的截面积成反比,并且与导体材料的性质有关。 线性电阻：在欧姆定律中, 流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。如果用电压作为横坐标,电流作为纵坐标,则电压与电流的关系曲线（V-A曲线）为一条过原点的倾斜直线。 非线性电阻：非线性电阻的阻值随着电压或电流而变动, 计算它的电阻时必须指明它的工作电流或工作电压。 非线性电阻元件的电阻有两种表示方式。一种称为静态电阻或直流电阻, 其倒数称为静态电导或直流电导，静态电阻等于工作点（一般用Q表示）的电压与电流I的比值, 即该点到原点连线斜率的倒数。 另一种称为动态电阻或交流电阻, 其倒数称为动态电导或交流电导, 动态电导等于V-A曲线上工作点Q处的斜率, 即g=di/du。对非线性电导而言, 直流电导与交流电导都是电压u的函数。 必须指出, 非线性电阻(或电导)在电路中不遵循欧姆定律。 电源的认识与建模 电源的本质是把其他形式的能转变为电能； 电源是电路元件和负载获得电压和电流的原因； 站在电源提供电压的角度考虑问题，电源可以建模为电压源。根据串联电阻分压的原则，电压源可以用提供恒压的元件和电阻串联形式来等效或者建模，其中的电阻表达出电源自己“吃掉”电压的需要和胃口，其中的恒压元件（简称为“恒压源”）表示电源的供电压的最大能力； 站在电源提供电流的角度考虑问题，电源可以建模为电流源。根据并联电阻分流的原则，电流源可以用提供恒流的元件和电阻并联形式来等效或者建模，其中的电阻表达出电源自己“吸掉”电压的需要和胃口，其中的恒流元件（简称为“恒流源”）表示电源的供电流的最大能力； 电压源和电流源之间的等效 一个实际的电源，既可以用电压源表示，也可以用一个电流源来表示。对于外电路而言， 如果电源的外特性相同， 无论采用哪种模型计算外电路电阻RL上的电流、电压，结果都会相同。  对外电路而言， 两种模型是可以等效变换的。 电压源与电流源的等效变换只能对外电路等效， 对内电路则不等效。 把电压源变换为电流源时， 电流源中的IS等于电压源输出端短路电流IS （“压短”） ，IS方向与电压源对外电路输出电流(犹如打枪)方向相同，电流源中的并联电阻Ri与电压源的内阻R0相等。（压短看输出） 把电流源变换成为电压源时， 电压源中的电动势US等于电流源输出端断路时的