第1章 电路基本知识[1]ppt课件.ppt
第1章 电路基本知识1 1.1 电路与电路模型电路与电路模型 1.2 电路的参量电路的参量 1.3 电路元件电路元件 1.4 电路的状态和电气设备的额定值电路的状态和电气设备的额定值 1.5 电路元件参数的简单测量电路元件参数的简单测量1.1 电路与电路模型电路与电路模型1.1.1 电路的定义及其组成电路的定义及其组成 电路，就是按所要完成的功能，将一些电气设备或元器件按一定方式连接起来，以便形成电流流过的通路。 观察上图可见，电路应由电源、负载、导线及控制保护装置等组成。 。1.1.2 电路的模型及电路的分类电路的模型及电路的分类 在研究电路及求解电路参数中，为了便于交流，我们抓住电路元件的主要特征（电磁性能），忽略次要因素，将电路元件抽象成理想的模型。电路模型常用电路符号来表征，常见电路元件的符号如图：1.2 电路的参量电路的参量电流和电压、电位电流和电压、电位 带电粒子或电荷在电场力作用下的定向移动便形成了电流，度量电流大小的物理量称为电流强度，其数值是指单位时间内通过某一横截面上电荷的电量。即： I = 通常规定正电荷的移动方向为电流的正方向对外电路而言，电流总是由电势高处流向电势低处，而在电源内部则由于非静电力作用，电流由低电势处流向高电势处。 tq 在电场中，a、b两点之间的电势差称为电压或电压降。即： Uab = Va Vb 在电路中任取一点o为参考点，则a点到参考点o的电压 Uao称为 a点的电位，记为Va 。 另一种定义为： 电场力把单位正电荷由 a点移到 b点所做的功在数值上等于 、 两点之间的电压。即： Uab = Wab/ q 电压或电势也有高低、极性之分，常用一对正、负号（“+ ”）表示其极性，“+”表示高电势点，“”表示低电势点。电压方向总是由高电位指向低电位。 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向 在进行电路分析计算时，电流与电压实际方向有时难于确定，为此可以预先假设一个正方向或正极性作为电流、电压的方向，称为参考方向。如图所示： 求解电路时应根据假定的参考方向进行分析和计算。若计算结果为正，表示实际方向与参考方向一致；反之则实际方向与参考方向相反。 为了便于分析，常采用关联参考方向。即选定同一元件的电流参考方向与电压降的参考极性保持一致，电流从“+”端流向“”端。例1: 电路如图所示，若以 o点为参考点，求Uab , Va , Vb ；若以 b点为参考点，再求 Uab , Va , Vb 解：设电流、电压参考方向如图，根据欧姆定律： IUab15oba510V)(5 . 015510AI)(5 . 25 . 055VIUab 若以 o点为参考点，则 若以 b点为参考点，则 )(0 VVo)(0 VVb 电能与电功率电能与电功率 当电流通过负载将电能转化为其它形式的能量时，我们就说电流做了功，简称电功。 W = q U = U I t 电功或电能的单位为焦（J）。但在实际应用中常以度（kWh）作为电能的单位。 用电设备单位时间里所消耗的电能叫做电功率，用字母P表示。 P= W/ t = U I 若P0，元件耗能，吸收能量（负载）， 若P0，元件供能，发出能量（电源）。 例2:计算图示电路中各元件的功率，并说明是吸收功率，还是释放功率。解：图中(a)、(b)的参考方向关联,(c)的参考方向不关联。 , 1元件释放功率； , 2元件吸收功率； , 3元件吸收功率。06)2() 3(222WIUP05) 1(5333WIUP0)(63)2(111WIUP 1.3 电路元件电路元件电源元件电源元件1、理想电压源及其特征 理想电压源有两个基本特点： 它的端电压值为定值； 流过电压源的电流是由外电路决定的任意值。 实际电压源可以等效为一个理想电压源 与一个电阻 串联而成，其电路模型与伏安特性如图： 其特性方程为： 越小，直线越接近水平，电源越接近理想电压源。 实际电压源外特性实际电压源模型R0R0USOIUUUSIUSIRUUS00RsU0R2、理想电流源及其特征 理想电流源有两个基本特点：通过它的 电流为定值，它的端电压是由外电路决定 的任意值。 实际电流源可以等效为一个理想电流源 与一个电阻 并联而成，其电路模型与伏安特性如图： 其特性方程为： 越大，直线越接近垂直，电源越接近理想电压源。 0R实际电流源外特性实际电流源模型R0ISISIUIISR0UO0RUIIS0RSI 电阻元件电阻元件 线性电阻元件： 线性电阻元件吸收的功率为： 所以电阻元件总是吸收功率，消耗电能，即它是一个耗能元件。电容元件电容元件 电容又称为电容器，由两块金属极板组成，极板间充满了绝缘材料。理想电容元件的参数（电容量）不随外界因素变化。 电容两端的电压与极板上所带电量的比值，称为电容的容量。电容量单位为法拉。 IUR 02RIIUP 电容元件为储能元件。电感元件电感元件 电感又叫电感线圈，是由导线紧密缠绕在固定的骨架上构成的。理想电感元件的参数（电感量）不随外界因素变化。线圈的电感量定义为线圈的磁链与流过线圈的电流之比，即： 电感元件为储能元件。 UQC IL1.4 电路的状态和电气设备的额定值电路的状态和电气设备的额定值欧姆定律欧姆定律1、部分电路欧姆定律 对于线性电阻元件，任何时刻它两端的电压与电流成正比例关系。即： 或 2、全电路欧姆定律 对整个电路的电源来说，电源本身的电流通路称为内电路，内电路的电阻称为内阻，用R0表示，在分析问题时常将内电路等效成一个理想电动势E和一个电阻R0串联的电路。 ,RUI RIU 电源以外的电流通路称为外电路，外电路的所有负载可以等效成一个电阻，用R表示。内电路和外电路总称为全电路。则全电路欧姆定律为：电路的工作状态电路的工作状态1、通路状态 如图所示，电路因为形成通路，电路中有 ,RRUIS0 电流及能量的传输和转换。与电路通路状态对应的电源，此时处于有载状态。 电源发出的功率减去内阻消耗的功率等于负载获得的功率，即电源产生的功率与电源的输出功率和内阻上所损耗的功率是平衡的。 U1U2USRLR0ILSRRUI021UUIRUUS01IRUL2,20011)(IRIUIIRUIUPSS222IRIUPL21PP 2、断路状态 当电路中开关断开时，称为断路状态，或开路状态。此时电路有以下特征：3、短路状态 当电源的两个输出端钮由于某种原因（如电源线绝缘损坏，或操作不慎等）相接触时， U2U1USRLR00ISSUIRUU0102IRUL011IUP022IUP 会造成电源被直接短路的情况。短路有以下特征： 短路现象，会使电源内部迅速产生很大的热量，导致电源的温度迅速上升，有可能烧毁电源及其他设备，甚至引起火灾，应尽量避免。 , 011IUP022IUP 很大00RUIS0001IRUUS02U， 020RUIUPSSUSI0ILU1USRLR0U2 电气设备的额定值电气设备的额定值 额定值是制造商综合考虑产品的性能，使用的可靠性、经济性，以及使用寿命等因素而制定的，它是使用者使用电气设备和元器件的依据。 额定值用带有下标“ ”的字母表示，如 或 。 1.5电路元件参数的简单测量电路元件参数的简单测量 1、万用表的使用； 2、电阻阻值的测量； 3、电压及电流的测量。 NNUNINP本本 章章 小小 节节 1、电路的组成、分类。电路元件的符号及电路模型。2、电压与电流的定义及其参考方向，电压与电位的区别与联系。在关联参考方向下，电功率的计算及功率的物理意义。3、理想电源的模型与外特性曲线，实际电源的模型与外特性曲线理想电阻、电容、电感的VCR关系。4、电路的三种工作状态：通路、短路、断路。满载、空载、过载之间的关系。额定值是电气设备使用中必须注意的一种参数。5、普通万用表的工作原理，常用电参量的测量方法。
