电路的基本概念与基本定律精选文档.ppt

电路的基本概念与基本定律本讲稿第一页，共六十三页参考书：参考书：一、一、姚海彬姚海彬电工技术电工技术（电工学（电工学）二、二、李翰荪李翰荪电路分析基础电路分析基础 三、三、王卫王卫电工学电工学（上册）（上册）第第2版版 参考教材：参考教材：电工学电工学（第七版）（上册）（第七版）（上册）（第七版）（上册）（第七版）（上册）两个作业本：认真、及时、独立！两个作业本：认真、及时、独立！我的联系方式：我的联系方式：本讲稿第二页，共六十三页电工及工业电子学 要求：每周交作业一次，要求：每周交作业一次，3次不交者取消期末考试资格；次不交者取消期末考试资格；无故旷课无故旷课3次者取消期末考试资格。次者取消期末考试资格。总学时：总学时：80学时学时本学期：本学期：本学期：本学期：40学时学时学时学时下学期：下学期：40学时学时实实实实 验：验：验：验：18+1418+14学时学时学时学时本讲稿第三页，共六十三页 电工学是一门研究电工技术和电子技术的理论和应用的电工学是一门研究电工技术和电子技术的理论和应用的技术基础课技术基础课，它包括：，它包括：电工技术电工技术和和电子技术电子技术两部分。两部分。电工技术：电工技术：电路理论：电路理论：直流、交流、暂态等。直流、交流、暂态等。磁路和电机：磁路和电机：变压器、电磁铁、变压器、电磁铁、三相异步电动机及控制。三相异步电动机及控制。电子技术：电子技术：模拟电子线路：模拟电子线路：半导体器件、分离件放大器、半导体器件、分离件放大器、集成运放、电源。集成运放、电源。数字电路：数字电路：组合逻辑电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路。时序逻辑电路。一、电工学课程的作用和任务一、电工学课程的作用和任务本讲稿第四页，共六十三页一、电工学课程的作用和任务一、电工学课程的作用和任务 电工学课程的电工学课程的作用作用是让同学们掌握必要的电学知识，是让同学们掌握必要的电学知识，为将来的发展打下良好的基础。为将来的发展打下良好的基础。电工学课程的电工学课程的任务任务是研究电工技术和电子技术的理论是研究电工技术和电子技术的理论和应用的和应用的技术基础课程。技术基础课程。电工学课程应具有电工学课程应具有基础性、基础性、应用性应用性和和先进性先进性。本讲稿第五页，共六十三页 基础性基础性是指基本理论、基本知识和基本技能。是指基本理论、基本知识和基本技能。应用性应用性是指课程内容要理论联系实际，建立系是指课程内容要理论联系实际，建立系统概念，培养大家分析和解决问题的能力；重视实统概念，培养大家分析和解决问题的能力；重视实验技能的训练。验技能的训练。先进性先进性是指电工学课程内容和体系随着电工技是指电工学课程内容和体系随着电工技术和电子技术的发展应不断更新。术和电子技术的发展应不断更新。一、电工学课程的作用和任务一、电工学课程的作用和任务本讲稿第六页，共六十三页二、电工技术和电子技术发展概况二、电工技术和电子技术发展概况一、电工学课程的作用和任务一、电工学课程的作用和任务 电和磁总是相伴而生的。我国古代早就发现了电磁现象，在公元前电和磁总是相伴而生的。我国古代早就发现了电磁现象，在公元前电和磁总是相伴而生的。我国古代早就发现了电磁现象，在公元前电和磁总是相伴而生的。我国古代早就发现了电磁现象，在公元前2600260026002600多年，我国人祖黄帝利用磁制成了罗盘针。多年，我国人祖黄帝利用磁制成了罗盘针。多年，我国人祖黄帝利用磁制成了罗盘针。多年，我国人祖黄帝利用磁制成了罗盘针。1600 1600 1600 1600年，年，年，年，英国英国英国英国医生吉尔伯特（医生吉尔伯特（医生吉尔伯特（医生吉尔伯特（15441544154415441603160316031603）做了多年的实验，发现）做了多年的实验，发现）做了多年的实验，发现）做了多年的实验，发现了了了了“电力电力电力电力”，“电吸引电吸引电吸引电吸引”等许多现象，并最先使用了等许多现象，并最先使用了等许多现象，并最先使用了等许多现象，并最先使用了“电力电力电力电力”、“电吸引电吸引电吸引电吸引”等专用术语，因此许多人称他是电学之父。等专用术语，因此许多人称他是电学之父。等专用术语，因此许多人称他是电学之父。等专用术语，因此许多人称他是电学之父。1785年，法国库伦库伦定律，最早的电学定律。年，法国库伦库伦定律，最早的电学定律。1800年，意大利伏特化学电源，化学能变为电能。年，意大利伏特化学电源，化学能变为电能。本讲稿第七页，共六十三页二、电工技术和电子技术发展概况二、电工技术和电子技术发展概况一、电工学课程的作用和任务一、电工学课程的作用和任务1825年，法国安培安培环路定律，电流与磁通量。年，法国安培安培环路定律，电流与磁通量。1826年，德国欧姆欧姆定律，电压电流电阻。年，德国欧姆欧姆定律，电压电流电阻。1831年，英国法拉第电磁感应，机械能电能。年，英国法拉第电磁感应，机械能电能。1845年，德国基尔霍夫电压、电流定律。年，德国基尔霍夫电压、电流定律。1864年，英国麦克斯韦电磁波。年，英国麦克斯韦电磁波。1866年，德国西门子发现了电动机原理。年，德国西门子发现了电动机原理。1834年俄国科学家年俄国科学家雅可比雅可比制造出第一台电动机。制造出第一台电动机。本讲稿第八页，共六十三页二、电工技术和电子技术发展概况二、电工技术和电子技术发展概况一、电工学课程的作用和任务一、电工学课程的作用和任务18751875年，美国贝尔年，美国贝尔年，美国贝尔年，美国贝尔电话。电话。电话。电话。18791879年，美国爱迪生年，美国爱迪生年，美国爱迪生年，美国爱迪生电灯。电灯。电灯。电灯。19061906年，美国德福雷斯特年，美国德福雷斯特年，美国德福雷斯特年，美国德福雷斯特真空三极管。真空三极管。真空三极管。真空三极管。1888年德国物理学家年德国物理学家赫兹赫兹通过实验获得了电磁波，证实了麦通过实验获得了电磁波，证实了麦克斯韦提出的电磁波理论。克斯韦提出的电磁波理论。1895年意大利和俄国分别进行了通信实验，从而为无线电技术年意大利和俄国分别进行了通信实验，从而为无线电技术的发展开辟了道路。的发展开辟了道路。本讲稿第九页，共六十三页二、电工技术和电子技术发展概况二、电工技术和电子技术发展概况一、电工学课程的作用和任务一、电工学课程的作用和任务18751875年，美国贝尔年，美国贝尔年，美国贝尔年，美国贝尔电话。电话。电话。电话。18791879年，美国爱迪生年，美国爱迪生年，美国爱迪生年，美国爱迪生电灯。电灯。电灯。电灯。19061906年，美国德福雷斯特年，美国德福雷斯特年，美国德福雷斯特年，美国德福雷斯特真空三极管。真空三极管。真空三极管。真空三极管。1888年德国物理学家年德国物理学家赫兹赫兹通过实验获得了电磁波，证实了麦通过实验获得了电磁波，证实了麦克斯韦提出的电磁波理论。克斯韦提出的电磁波理论。1895年意大利和俄国分别进行了通信实验，从而为无线电技年意大利和俄国分别进行了通信实验，从而为无线电技术的发展开辟了道路。术的发展开辟了道路。本讲稿第十页，共六十三页二、电工技术和电子技术发展概况二、电工技术和电子技术发展概况一、电工学课程的作用和任务一、电工学课程的作用和任务19251925年，英国贝尔德年，英国贝尔德年，英国贝尔德年，英国贝尔德电视。电视。电视。电视。19461946年，美国诺依曼年，美国诺依曼年，美国诺依曼年，美国诺依曼计算机。计算机。计算机。计算机。19481948年，美国年，美国年，美国年，美国 半导体晶体管。半导体晶体管。半导体晶体管。半导体晶体管。19581958年，美国年，美国年，美国年，美国 第一片集成电路第一片集成电路第一片集成电路第一片集成电路ICIC。本讲稿第十一页，共六十三页二、电工技术和电子技术发展概况二、电工技术和电子技术发展概况三、课程的学习方法三、课程的学习方法 2、上课注意听讲，下课要看除教材外的其它、上课注意听讲，下课要看除教材外的其它参考书及做适当的习题。参考书及做适当的习题。1、重点放在物理概念和基本分析方法上。、重点放在物理概念和基本分析方法上。3、要重视实践技能的培养。、要重视实践技能的培养。一、电工学课程的作用和任务一、电工学课程的作用和任务本讲稿第十二页，共六十三页第一部分第一部分 电路理论电路理论 电电路路理理论论就就是是研研究究电电路路基基本本规规律律的的一一门门学学科科，它它是是一一门门具具有有丰丰富富内内容容的的学学科科，它它的的理理论论和和方方法法，在在其其它领域也得到了广泛的应用。它领域也得到了广泛的应用。已已知知输输出出输输入入的的条条件件，求求元元件参数和电路结构。件参数和电路结构。电路理论：电路理论：电路分析：电路分析：电路综合：电路综合：已知电路结构、元件参数，已知电路结构、元件参数，求电路中的电流、电压和功求电路中的电流、电压和功率。率。本讲稿第十三页，共六十三页第一部分第一部分 电路理论电路理论 电电路路理理论论就就是是研研究究电电路路基基本本规规律律的的一一门门学学科科，它它是是一一门门具具有有丰丰富富内内容容的的学学科科，它它的的理理论论和和方方法法，在在其它领域也得到了广泛的应用。其它领域也得到了广泛的应用。电路电路分析分析集总参数电路集总参数电路(线性、时不变线性、时不变)、等效电路分析法等效电路分析法电阻电路的一般分析法电阻电路的一般分析法正弦稳态相量法正弦稳态相量法电阻电路的性质电阻电路的性质对象对象原理原理方法方法本讲稿第十四页，共六十三页下面我们看一个例题下面我们看一个例题求图示电路中的电流。求图示电路中的电流。USRRLIL第一部分第一部分 电路理论电路理论本讲稿第十五页，共六十三页U US1S1下面我们看一个例题下面我们看一个例题求图示电路中的电流。求图示电路中的电流。USRRLIL第一部分第一部分 电路理论电路理论本讲稿第十六页，共六十三页US1下面我们看一个例题下面我们看一个例题求图示电路中的电流。求图示电路中的电流。USRRLILUS2R2？第一部分第一部分 电路理论电路理论本讲稿第十七页，共六十三页US1下面我们看一个例题下面我们看一个例题求图示电路中的电流。求图示电路中的电流。USRRLILUS2R2？第一部分第一部分 电路理论电路理论本讲稿第十八页，共六十三页第第1章章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律沈阳航空航天大学电工教研室沈阳航空航天大学电工教研室1.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分1.2 电路模型电路模型1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1.4 欧姆定律欧姆定律1.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.61.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算本讲稿第十九页，共六十三页本章要求本章要求本章要求本章要求:1.1.1.1.理解电压与电流参考方向的意义理解电压与电流参考方向的意义;2.2.理解电路的基本定律并能正确应用理解电路的基本定律并能正确应用;3.3.了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解 电功率和额定值的意义电功率和额定值的意义电功率和额定值的意义电功率和额定值的意义;4.4.会计算电路中各点的电位。会计算电路中各点的电位。第第1章章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律本讲稿第二十页，共六十三页1.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分 (1)实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换 (2)(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理1.1.电路的作用电路的作用电路的作用电路的作用 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。电路元件按一定方式组合而成。本讲稿第二十一页，共六十三页序号序号项目名称项目名称额定电压额定电压/kV/kV额定功率额定功率/万万kWkW输电距离输电距离/km/km投运年份投运年份1 1舟山舟山1001005 5545419871987年年2 2葛洲坝葛洲坝-上海上海5005001201201045104519901990年年3 3天生桥天生桥-广州广州50050018018096096020012001年年4 4嵊泗嵊泗50506 666.266.220022002年年5 5三峡三峡-常州常州50050030030086086020032003年年6 6三峡三峡-广东广东50050030030096096020042004年年7 7贵州贵州-广东广东1 1回回50050030030088088020042004年年8 8灵宝灵宝12012036360 020052005年年9 9三峡右岸三峡右岸-上海上海5005003003001040104020062006年年1010贵州贵州-广东广东2 2回回5005003003001194119420072007年年1111云南云南-广东广东8008005005001438143820102010年年1212四川四川-上海上海8008006406402000200020102010年年我国已投运的直流输电工程我国已投运的直流输电工程本讲稿第二十二页，共六十三页2.电路的电路的组成部分组成部分组成部分组成部分中间环节：中间环节：传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用电源电源:提供提供电能的装置电能的装置负载负载:取用取用电能的装置电能的装置（1）电源：提供能量。）电源：提供能量。（2 2）负载：消耗能量。）负载：消耗能量。）负载：消耗能量。）负载：消耗能量。（3）中间环节：连接电源和负载的导线及控制元件。）中间环节：连接电源和负载的导线及控制元件。本讲稿第二十三页，共六十三页直流电源直流电源直流电源直流电源:提供能源提供能源负载负载信号源信号源:提供信息提供信息 电源或信号源的电压或电流称为电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。的电压和电流称为响应。信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等2.2.电路的电路的组成部分组成部分本讲稿第二十四页，共六十三页1.2 电路模型电路模型R 消耗电消耗电能能(电阻性电阻性)产生产生磁场磁场 储存磁场能量储存磁场能量(电感性电感性)忽略忽略 L LR 例：例：白炽灯通过电流白炽灯通过电流 理想电路元件理想电路元件：电阻元件、电感元件、电容元件和电源电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。元件等。L 电阻元件电阻元件电阻元件电阻元件 电感元件电感元件电感元件电感元件 电容元件电容元件电容元件电容元件 在实际分析中，可将实际电路理想化，即在一定条件下突在实际分析中，可将实际电路理想化，即在一定条件下突出主要的电磁性质出主要的电磁性质,忽略起次要因素的影响忽略起次要因素的影响,由一些理想元由一些理想元件组成电路模型。件组成电路模型。本讲稿第二十五页，共六十三页1.2 电路模型电路模型R 消耗电消耗电能能(电阻性电阻性)产生产生磁场磁场 储存磁场能量储存磁场能量(电感性电感性)忽略忽略 L LR 例：例：白炽灯通过电流白炽灯通过电流L 在实际分析中，可将实际电路理想化，即在一定条件在实际分析中，可将实际电路理想化，即在一定条件下突出主要的电磁性质下突出主要的电磁性质,忽略起次要因素的影响忽略起次要因素的影响,由一些理想由一些理想元件组成电路模型。元件组成电路模型。R R、L L、C C的标称值：的标称值：本讲稿第二十六页，共六十三页1.2 电路模型电路模型R 消耗电消耗电能能(电阻性电阻性)产生产生磁场磁场 储存磁场能量储存磁场能量(电感性电感性)忽略忽略 L LR 例：例：例：例：白炽灯通过电流白炽灯通过电流L 在实际分析中，可将实际电路理想化，即在一定条在实际分析中，可将实际电路理想化，即在一定条件下突出主要的电磁性质件下突出主要的电磁性质,忽略起次要因素的影响忽略起次要因素的影响,由一些理由一些理想元件组成电路模型。想元件组成电路模型。本讲稿第二十七页，共六十三页1.2 电路模型电路模型R 消耗电消耗电能能(电阻性电阻性)产生产生磁场磁场 储存磁场能量储存磁场能量(电感性电感性)忽略忽略 L LR 例：例：白炽灯通过电流白炽灯通过电流L 在实际分析中，可将实际电路理想化，即在一定条件下在实际分析中，可将实际电路理想化，即在一定条件下突出主要的电磁性质突出主要的电磁性质,忽略起次要因素的影响忽略起次要因素的影响,由一些理想由一些理想元件组成电路模型。元件组成电路模型。C C本讲稿第二十八页，共六十三页1.2 电路模型电路模型R 消耗电消耗电能能(电阻性电阻性)产生产生磁场磁场 储存磁场能量储存磁场能量(电感性电感性)忽略忽略 L LR 例：例：白炽灯通过电流白炽灯通过电流L 在实际分析中，可将实际电路理想化，即在一定条在实际分析中，可将实际电路理想化，即在一定条件下突出主要的电磁性质件下突出主要的电磁性质,忽略起次要因素的影响忽略起次要因素的影响,由一些理由一些理想元件组成电路模型。想元件组成电路模型。C C今后分析的都是指电路今后分析的都是指电路模型，简称电路。模型，简称电路。本讲稿第二十九页，共六十三页1.2 电路模型电路模型电阻器电阻器resistor电容器电容器capacitor电感电感inductor电池电池battery放大器放大器amplifier晶体管晶体管transistor保险管保险管fuse灯泡灯泡bulbLED(light-emitting diode)本讲稿第三十页，共六十三页1.2 电路模型电路模型本讲稿第三十一页，共六十三页手电筒的电路模型手电筒的电路模型干电池干电池导线导线灯泡灯泡例：例：例：例：电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。由激励所产生的电压和电流称为响应。电路分析电路分析电路分析电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨论是在已知电路结构和参数的条件下，讨论激励激励与与响应响应的关系。的关系。手电筒电路手电筒电路1.2 电路模型电路模型本讲稿第三十二页，共六十三页1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1.1.电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向 电流电流 I、电压、电压 U和电动势和电动势 E 是电路的基本物理量。关于电是电路的基本物理量。关于电压和电流的方向，有实际方向和参考方向之分。压和电流的方向，有实际方向和参考方向之分。I I+R0R开关开关E+U+R0R开关开关E+U 本讲稿第三十三页，共六十三页1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1.1.电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向 电流电流 I、电压、电压 U和电动势和电动势 E 是电路的基本物理量。关是电路的基本物理量。关于电压和电流的方向，有实际方向和参考方向之分。于电压和电流的方向，有实际方向和参考方向之分。习惯上规定习惯上规定电压的实际方向：电压的实际方向：由由高高电位端指向电位端指向低低电位端；电位端；电流的实际方向：电流的实际方向：正电荷运动的方向或负电荷运动正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；的反方向；电动势的实际方向：电动势的实际方向：由由低低电位端指向电位端指向高高电位端。电位端。本讲稿第三十四页，共六十三页1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1.电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向 电流电流 I、电压、电压 U和电动势和电动势 E 是电路的基本物理量。关于是电路的基本物理量。关于电压和电流的方向，有实际方向和参考方向之分。电压和电流的方向，有实际方向和参考方向之分。习惯上规定习惯上规定（1）为什么要引入参考方向？）为什么要引入参考方向？a）复杂电路很难确定电流的实际方向。）复杂电路很难确定电流的实际方向。b）在交流电路中，电流本身就是交变的。）在交流电路中，电流本身就是交变的。在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。本讲稿第三十五页，共六十三页1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1.1.电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向 电流电流 I、电压、电压 U和电动势和电动势 E 是电路的基本物理量。关于是电路的基本物理量。关于电压和电流的方向，有实际方向和参考方向之分。电压和电流的方向，有实际方向和参考方向之分。(2)参考方向的表示方法参考方向的表示方法Uab 双下标双下标电压：电压：正负极性正负极性+abU箭箭 标标abRI注意：注意：在参考方向选定后在参考方向选定后,电流电流(或电压或电压)值才有正负之分。值才有正负之分。电流：电流：箭箭 标标本讲稿第三十六页，共六十三页1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1.1.电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向 电流电流 I、电压、电压 U和电动势和电动势 E 是电路的基本物理量。关于是电路的基本物理量。关于电压和电流的方向，有实际方向和参考方向之分。电压和电流的方向，有实际方向和参考方向之分。(2)参考方向的表示方法参考方向的表示方法实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致，电流，电流(或电压或电压)值为值为正值正值；(3)实际方向与实际方向与实际方向与实际方向与参考方向的关系参考方向的关系参考方向的关系参考方向的关系实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反，电流，电流(或电压或电压)值为值为负值负值。本讲稿第三十七页，共六十三页I=1AI =1A 电动势电动势为为E=3V方向由负极方向由负极指向正极指向正极；U+U+例例:电路如图所示，电路如图所示，R0=1，RL=2。电流电流I的参考方向的参考方向与实际方向相同，与实际方向相同，I=1A,由由 流向流向,反之反之亦然。亦然。电压电压U的参考方向与实际方的参考方向与实际方向相反向相反,U=2V;即即:U=U 电压电压U的参考方向与实际方的参考方向与实际方向相同向相同,U=2V,方向由方向由 指向指向；2V 2V1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向本讲稿第三十八页，共六十三页U、I 参考方向相同时参考方向相同时（关联方向）（关联方向）U、I I 参考方向相反时参考方向相反时（非关联方向）（非关联方向）（非关联方向）（非关联方向）表达式中有两套正负号：表达式中有两套正负号：(1)式前的正负号由式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定。参考方向的关系确定。(2)U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向值本身的正负则说明实际方向与参考方向 之间的关系。之间的关系。通常取通常取 U、I 参考方向相同。参考方向相同。U=I R U=IRIR1.4 欧姆定律欧姆定律本讲稿第三十九页，共六十三页 解解:对图对图(a)有有,U=IR 例例:应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图对图(b)有有,U=IR电流的参考方向电流的参考方向与实际方向相反与实际方向相反电压与电流参电压与电流参考方向相反考方向相反1.4 欧姆定律欧姆定律本讲稿第四十页，共六十三页电路端电压与电流的关系称为伏安特性。电路端电压与电流的关系称为伏安特性。电路端电压与电流的关系称为伏安特性。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。压与电流的比值为常数。线性电阻的概念：线性电阻的概念：线性电阻的伏安特性是一线性电阻的伏安特性是一线性电阻的伏安特性是一线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。条过原点的直线。条过原点的直线。条过原点的直线。1.4 欧姆定律欧姆定律本讲稿第四十一页，共六十三页1.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路开关闭合开关闭合,接通电源与负载接通电源与负载负载端电压负载端电压U=IR 1.电压电流关系电压电流关系1.5.1 电源有载工作电源有载工作(1)电流的大小由负载决定电流的大小由负载决定(2)在电源有内阻时，在电源有内阻时，I U 。或或 U=E IR0 当当当当 R0 0R 时，则时，则时，则时，则U U E，表明当，表明当负载变化时，电源的端电压变化负载变化时，电源的端电压变化不大，即带负载能力强。不大，即带负载能力强。本讲稿第四十二页，共六十三页负载端电压负载端电压U=IR1.5.1 电源有载工作电源有载工作或或 U=E IRoUI=EI I2RoP=PE P负载负载取用取用功率功率电源电源产生产生功率功率内阻内阻消耗消耗功率功率电源输出的功率由负载决定。电源输出的功率由负载决定。负载大小的概念负载大小的概念:负载增加指负载取用的负载增加指负载取用的电流和功率增加电流和功率增加(电压一定电压一定)。1.电压电流关系电压电流关系 2.功率与功率平衡功率与功率平衡本讲稿第四十三页，共六十三页3.3.电源与负载的判别电源与负载的判别电源与负载的判别电源与负载的判别 U、I 参考方向不同，参考方向不同，P=-UI 0，电源；电源；P=-UI 0，负载负载。U、I 参考方向相同，参考方向相同，P=UI 0，负载负载；P=UI 0，电源。电源。(1)根据根据根据根据 U U、I I 的的实际方向判别实际方向判别实际方向判别实际方向判别(2)根据根据 U U、I 的的的的参考方向判别参考方向判别参考方向判别参考方向判别电源：电源：U、I 实际方向相反，即电流从实际方向相反，即电流从“+”+”端流出，端流出，（发出功率）（发出功率）负载：负载：U、I 实际方向相同，即电流从实际方向相同，即电流从“-”端流出。端流出。（吸收功率）（吸收功率）本讲稿第四十四页，共六十三页3.3.电源与负载的判别电源与负载的判别电源与负载的判别电源与负载的判别 U、I 参考方向不同，参考方向不同，P=-UI 0，负载负载;P=-UI 0，电源电源.U、I 参考方向相同，参考方向相同，P=UI 0，负载负载；P=UI 0，电源。电源。(1)(1)根据根据根据根据 U、I I 的的的的实际方向判别实际方向判别实际方向判别实际方向判别(2)(2)根据根据根据根据 U、I I 的的的的参考方向判别参考方向判别电源：电源：U、I 实际方向相反，即电流从实际方向相反，即电流从“+”+”端流出，端流出，（发出功率）（发出功率）负载：负载：U、I 实际方向相同，即电流从实际方向相同，即电流从“-”端流出。端流出。（吸收功率）（吸收功率）本讲稿第四十五页，共六十三页例例:已知已知:电路中电路中U=220V，I=5A，内阻，内阻R01=R02=0.6。求求:(1)电源的电动势电源的电动势 E1和负载的反电动势和负载的反电动势 E2；(2)说明功率的平衡关系。说明功率的平衡关系。解：解：(1)对于电源对于电源 U=E1 U1=E1 IR01 即即 E1=U+IR01=220+5 0.6=223V U=E2+U2=E2+IR02 即即 E2=U IR01=220 5 0.6=217V(2)功率的平衡关系功率的平衡关系 E1=E2+IR01+IR02 等号两边同时乘以等号两边同时乘以 I,则得则得 E1 I=E2 I+I2R01+I2R02代入数据有代入数据有 223 5=217 5+52 0.6+5+52 0.6 1115W=1085W+15W+15WR01E1UI+R01E2+R01E1UI+R02E+本讲稿第四十六页，共六十三页 电气设备的额定值电气设备的额定值电气设备的额定值电气设备的额定值 额定值额定值:电气设备在正常运行时的规定使用值电气设备在正常运行时的规定使用值 1.额定值反映电气设备的使用安全性；额定值反映电气设备的使用安全性；2.额定值表示电气设备的使用能力。额定值表示电气设备的使用能力。注意：注意：电气设备工作时的实际值不一定都等于其额定值，电气设备工作时的实际值不一定都等于其额定值，要能够加以区别。要能够加以区别。电气设备的三种运行状态电气设备的三种运行状态欠载欠载(轻载轻载)：I IN，P IN，P PN (设备易损坏设备易损坏)额定工作状态：额定工作状态：I=IN，P=PN (经济合理安全可靠经济合理安全可靠)本讲稿第四十七页，共六十三页在在220V电压下工作时的电阻电压下工作时的电阻一个月用电一个月用电W=Pt=60W(4 30)h =0.06kW 120h=7.2kW.h 例：例：一只一只220V,60W的白炽灯的白炽灯,接在接在220V的电源上，试求的电源上，试求通过电灯的电流和电灯在通过电灯的电流和电灯在220V电压下工作时的电阻。如果每电压下工作时的电阻。如果每晚工作晚工作4h(小时小时)，问一个月消耗多少电能，问一个月消耗多少电能?解解:通过电灯的电流为通过电灯的电流为本讲稿第四十八页，共六十三页特征特征:开关开关 断开断开I=0电源端电压电源端电压负载功率负载功率U0=EP=0电源外部端子被短接电源外部端子被短接 特征特征:端电压端电压负载功率负载功率电源产生的能量全被内阻消耗掉电源产生的能量全被内阻消耗掉短路电流短路电流(很大很大)U0=U=0 PE=P=IR0P=01.5.3 电源短路电源短路1.5.2 电源开路电源开路+-+UU0U=0负载端电压负载端电压+-+UU0-为防止事故发生，需在电为防止事故发生，需在电路中接入熔断器或自动断路路中接入熔断器或自动断路器，用以保护电路。器，用以保护电路。本讲稿第四十九页，共六十三页 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律123支路：支路：电路中的每一个分支。电路中的每一个分支。一条支路流过一个电流，称为支路电流。一条支路流过一个电流，称为支路电流。结点：结点：结点：结点：三条或三条以上支路的联接点。三条或三条以上支路的联接点。回路：回路：由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。网孔：网孔：内部不含支路的回路。内部不含支路的回路。I1I2I3+-本讲稿第五十页，共六十三页例例例例1：支路：支路：支路：支路：回路：回路：回路：回路：a a、b b、c c、d d (共共共共4个）个）网孔：网孔：网孔：网孔：abab、bcbc、caca、（共（共6 6条）条）条）条）结点结点结点结点：abdaabda、abcaabca、adbca adbca（共（共（共（共7 7 个）个）个）个）abdabd、abc、bcd bcd （共（共3 3 个）个）个）个）本讲稿第五十一页，共六十三页1.6.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL定律定律)1.定律定律定律定律 即即即即:入入入入=出出出出 在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。点的电流。实质实质:电流连续性的体现。电流连续性的体现。或或:=0对结点对结点 a：I1+I2=I3或或 I1+I2 I3=0 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（KCLKCL）反映了电路中任一结点反映了电路中任一结点处各支路电流间相互制约的关系。处各支路电流间相互制约的关系。本讲稿第五十二页，共六十三页 电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。的闭合面。的闭合面。的闭合面。2.2.推广推广I=?例例:I=0IA+IB+IC=0广义结点广义结点IAIBIIBCIABACBICIIBICAIBCIACBI本讲稿第五十三页，共六十三页图图 示示 电电 路路 中中，已已 知知 I1=30mA，I4=25mA，I5=15mA。求。求I2，I3和和I6。I1R1R2R3I2I3I4I5I6例题例题解：解：I3=I1I5=3015=15（mA)I2=I3I4=1525=10（mA)I6=I1I2=30(10)=40（mA)I6=I4+I5=25+15=40（mA)本讲稿第五十四页，共六十三页1.6.2 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL定律定律)1.1.定律定律 在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。压的代数和恒等于零。即：即：U=0对回路对回路1：对回路对回路2：I1 R1+I3 R3 E1=0 I2 R2+I3 R3 E2=0 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律（KVL）反映了电路中任一回反映了电路中任一回路中各段电压间相互制约的关系。路中各段电压间相互制约的关系。12本讲稿第五十五页，共六十三页1.列方程前列方程前标注标注回路循行方向；回路循行方向；2.应用应用 U=0列方程时列方程时，项前符号的确定：项前符号的确定：如果规定电位降取正号，则电位升就取负号。如果规定电位降取正号，则电位升就取负号。3.开口电压可按回路处理开口电压可按回路处理 注意：注意：1 U=0对回路对回路1：I2R2 E2+UBE=0本讲稿第五十六页，共六十三页例：例：对网孔对网孔abda：对网孔对网孔acba：对网孔对网孔bcdb：IG RG I3 R3+I1 R1=0I2 R2 I4 R4 IG RG=0I4 R4+I3 R3 E=0对回路对回路 adbca，沿逆时针方向循行：，沿逆时针方向循行：I1 R1+I3 R3+I4 R4 I2 R2=0应用应用 U=0列方程列方程对回路对回路 cadc，沿逆时针方向循行：，沿逆时针方向循行：I2 R2 I1 R1+E=0本讲稿第五十七页，共六十三页U1+U2 U3 U4+U5=0 例例 2：图中若图中若 U1=2 V，U2=8 V，U3=5 V，U5=3 V，R4=2 ，求电阻求电阻 R4 两端的电压及流过它的两端的电压及流过它的电流。电流。解：解：设电阻设电阻 R4 两端电压的极性及流过它的电流两端电压的极性及流过它的电流 I的参考的参考方向如图示。方向如图示。(2)+8 5 U4+(3)=0U4=2 VI=0.5 AU4+沿顺时针方向列写回路沿顺时针方向列写回路的的 KVL 方程式方程式代入数据，有代入数据，有U4=IR4I I本讲稿第五十八页，共六十三页1.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算电位：电路中某点至参考点的电压，电位：电路中某点至参考点的电压，电位：电路中某点至参考点的电压，电位：电路中某点至参考点的电压，记为记为记为记为“V VX X”。通常设参考点的电位为零。通常设参考点的电位为零。1.电位的概念电位的概念电位的概念电位的概念 电位的计算步骤电位的计算步骤电位的计算步骤电位的计算步骤:(1)任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；(2)标出各电流参考方向并计算；标出各电流参考方向并计算；标出各电流参考方向并计算；标出各电流参考方向并计算；(3)计算各点至参考点间的电压即为各点的电位计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负，说明该点电位比参考点低。某点电位为负，说明该点电位比参考点低。某点电位为负，说明该点电位比参考点低。某点电位为负，说明该点电位比参考点低。本讲稿第五十九页，共六十三页2.举例举例 求图示电路中各求图示电路中各点的电位点的电位:Va、Vb、Vc、Vd 。解：解：设设 a为参考点，为参考点，即即Va=0VV Vb=Ubaba=106=106=60V60VV Vc c=Ucaca=420=80 V=420=80 VVd d=U Uda=65=30