《电工基础》课件_第1章 电路的基本概念和基本定律.pptx

1.1电路和电路模型

1.2电流、电压及其参考方向

1.3电功率和电能

1.4电阻元件和欧姆定律

1.5电压源和电流源

1.6基尔霍夫定律

本章小结

思考题;1.1电路和电路模型

1.1.1电路

电路是电流的流通路径,它是由一些电气设备和元器件按一定方式连接而成的。复杂的电路呈网状,又称网络。电路和网络这两个术语是通用的。

电路的一种作用是实现电能的传输和转换,各类电力系统就是典型实例。图1.1(a)是一种简单的实际电路,它由干电池、开关、小灯泡和连接导线等组成。当开关闭合时,电路中有电流通过,小灯泡发光,干电池向电路提供电能;小灯泡是耗能器件,它把电能转化为热能和光能;开关和连接导线的作用是把干电池和小灯泡连接起来,构成电流通路。

;;电路中提供电能或信号的器件称为电源,如图1.1(a)中的干电池。电路中吸收电能或输出信号的器件称为负载,如图1.1(a)中的小灯泡。在电源和负载之间引导和控制电流的导线和开关等是传输控制器件。电路是通过传输控制器件将电源和负载连接起来而构成的。电路的基本作用是实现电能传输或信号处理功能。;1.1.2理想电路元件

组成电路的实际电气元器件是多种多样的,其电磁性能的表现往往是相互交织在一起的。在研究时,为了便于分析,常常在一定条件下对实际器件加以理想化,只考虑其中起主要作用的某些电磁现象,而将次要现象忽略,或者将一些电磁现象分别表示。例如图1.1(a)中,在电流的作用下,小灯泡不但发热消耗电能,而且在其周围还会产生一定的磁场,由于产生的磁场较弱,干电池不但在其正负极间能保持有给定的电压对外部提供电能,而且其内部也有一定的电能损耗;对闭合的开关和导线则只考虑导电性能而忽略其本身的电能损耗。;如上所述,在一定的条件下,我们用足以反映其主要电磁性能的一些理想电路元件或它们的组合来模拟实际电路中的器件。理想电路元件是一种理想化的模型,简称为电路元件。每一种电路元件只表示一种电磁现象,具有某种确定的电磁性能和精确的数学定义。我们常见的电路元件是一些所谓的集中参数元件,元件特性由其端点上的电流和电压来确切表示。当构成电路的元件及电路本身的尺寸远小于电路工作时的电磁波的波长时,称这些元件为集中参数元件。;由集中参数元件组成的电路称为集中参数电路。例如,电阻元件是表示消耗电能的元件;电感元件是表示其周围空间存在着磁场且可以储存磁场能量的元件;电容元件是表示其周围空间存在着电场且可以储存电场能量的元件等。

上述这些电路元件通过引出端互相连接。具有两个引出端的元件称为二端元件;具有两个以上引出端的元件称为多端元件。;1.1.3电路模型

实际电路可以用一个或若干个理想电路元件经理想导体连接起来进行模拟,这便构成了电路模型。图1.1(b)是图1.1(a)的电路模型。实际器件和电路的种类繁多,而理想电路元件只有有限的几种,用理想电路元件建立的电路模型将使电路的研究大大简化。建立电路模型时应使其外部特性与实际电路的外部特性尽量近似,但两者的性能并不一定也不可能完全相同。同一实际电路在不同条件下往往要求用不同的电路模型来表示。;例如,一个线圈在低频时可以只考虑其中的磁场和耗能,甚至有时只考虑磁场就可以了,但在高频时则应考虑电场的影响,而在直流时就只需考虑耗能了。

在电路理论中,我们研究的是由理想元件所构成的电路模型及其一般性质。借助于这种理想化的电路模型可分析和研究实际电路———无论它是简单的还是复杂的,都可以通过理想化的电路模型来充分描述。

思考题

1.什么叫电路模型?建立电路模型时应注意什么问题?

2.电工基础课程研究的主要对象是什么?

;1.2电流、电压及其参考方向

1.2.1电流及其参考方向

带电粒子(电子、离子等)的定向运动称为电流。电流的量值(大小)等于单位时间内穿过导体横截面的电荷量,用符号i表示,即

;当电流的量值和方向都不随时间变化时,dq/dt为定值,这种电流称为直流电流,简称直流(DC)。直流电流常用英文大写字母I表示。对于直流,式(1.1)可写成

式中,q为时间t内通过导体横截面的电荷量。

量值和方向随着时间周期性变化的电流称为交流电流,常用英文小写字母i表示。

在国际单位制中,电流的SI主单位是安[培],符号为A。常用的电流的十进制倍数