《直流电路分析》PPT课件.ppt

第一章第一章 直流电路分析直流电路分析1 第一章第一章 直流电路分析直流电路分析直流电路实验实训直流电路实验实训一、认识实验一、认识实验二、二、1.1.基尔霍夫基尔霍夫定律的验证定律的验证 2.2.验证戴维南定理及电路最大功率传输的研究验证戴维南定理及电路最大功率传输的研究三、蓄电池的研究与性能测试三、蓄电池的研究与性能测试一、电源及等效电路一、电源及等效电路1.11.1 电路图与电路基本物理量电路图与电路基本物理量1.2 1.2 电路的工作状态电路的工作状态1.3 1.3 电压源与电流源的等效变换电压源与电流源的等效变换1.4 1.4 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.5 1.5 支路电流法支路电流法1.6 1.6 叠加定理叠加定理1.7 1.7 电位的计算电位的计算1.8 1.8 蓄电池蓄电池21.1 电路的基本概念1.1.1 1.1.1 电路与电路基本物理量电路与电路基本物理量【课前提问】【课前提问】人类对电工技术的认识和实践人类对电工技术的认识和实践,经历了不断发现、不断发经历了不断发现、不断发 的过程。电路的理论和实践也经历的过程。电路的理论和实践也经历 了从直流电路到交流再到网络了从直流电路到交流再到网络理认的发展过程。那么分析和计算直流电路的的基础是什么？理认的发展过程。那么分析和计算直流电路的的基础是什么？【参考答案】【参考答案】电路的组成、电路模型、电压和电流的参考方向、电源及电源电路的组成、电路模型、电压和电流的参考方向、电源及电源的工作状态、电位的概念的工作状态、电位的概念3负载负载中间环节中间环节开关实际电路 电路模型1.1 电路的基本概念1.1.1 1.1.1 电路与电路基本物理量电路与电路基本物理量1.电路电路：电流的通路电流的通路.电源电源电路图电路是由电路元件（电器设备）按照一定的方式连接的整体电路是由电路元件（电器设备）按照一定的方式连接的整体4（1）电源电源：供给电能的设备。供给电能的设备。（2）负载负载：消耗电能的设备。消耗电能的设备。（3）中间环节中间环节（又称传输控制环节）：（又称传输控制环节）：把其它形式的能量转换为电能。把其它形式的能量转换为电能。把电能转换为其它形式的能量把电能转换为其它形式的能量各种控制电器和导线，起传输、分配、控制电能的各种控制电器和导线，起传输、分配、控制电能的作用。作用。电路的作用可分为电路的作用可分为 两大类两大类电路一般由以下三个部分组成电路一般由以下三个部分组成（1）实现能量的转换、传送与分配，常用于供电系统中；）实现能量的转换、传送与分配，常用于供电系统中；（2）实现信号的传送和处理，如扩音机电路等设备中。）实现信号的传送和处理，如扩音机电路等设备中。52.电流电流 电流强度（简称电流）：电流强度（简称电流）：电路中的物理量电路中的物理量导电体中电荷的定向运动形成电流导电体中电荷的定向运动形成电流 单位时间内流过某一单位时间内流过某一截截面积面积 的电荷量。的电荷量。单位单位定义定义安培安培A，毫安，毫安mA，1kA=103A=106mA=109A。方向方向（1）正电荷定向移动的方向规定为电流实际方向）正电荷定向移动的方向规定为电流实际方向电流方向电流方向6电路分析中的电路分析中的假设假设正方向正方向（参考方向）（参考方向）问题的提出问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量在复杂电路中难于判断元件中物理量 的实际方向，电路如何求解？的实际方向，电路如何求解？电流方向电流方向AB？电流方向电流方向BA？E1ABRE2IR7（2）参考正方向参考正方向：任意假定；若实际方向与参考正方向相同，则I为正值；若实际方向与参考正方向相反，则I为负值；I=1AI=-1A8IR箭箭 头头双下标双下标baIab 电流电流：（3）表示方法 在分析电路时,首先要假定电流的参考正方向,并以此为准去分析计算,最后从答案的正负来判定电流的实际方向.=-Iba92.电压电压+Uab -ba定义定义电路中两点间的电位差电路中两点间的电位差单位单位伏特伏特 V,kV,mV V,kV,mV，1kV=103V=106mV=109V。方向方向 实际方向规定实际方向规定:从从高高电位点指向电位点指向低低电位电位点，即电压降的方向。点，即电压降的方向。参考正方向参考正方向:任意假定任意假定；若实际方向与参考正方向若实际方向与参考正方向相相同同,则则U为为正正值；否则值；否则U为为负负值值10 表示方法表示方法u_+正负号正负号abUab（高电位在前，高电位在前，低电位在后）低电位在后）双下标双下标箭箭 头头uab电压电压 关联参考方向关联参考方向:元件的电压和电流取一致的元件的电压和电流取一致的参考方向参考方向.即满足即满足“水水”往低往低处流的方向处流的方向.11 IRURab假设假设:与与 的方向一致的方向一致例例假设假设:与与 的方向相反的方向相反 IRURab12与电压相同与电压相同,伏特伏特 V VE=U+E-U3 3、电动势、电动势(E)(E)：单位单位负极指向正极负极指向正极.方向方向表示方法:电动势电动势正负极性正负极性箭箭 头头abab+E -E 用来衡量电源力对电荷做功的能用来衡量电源力对电荷做功的能力，即力，即把其它形式的能量转换为电能的能力把其它形式的能量转换为电能的能力13小结小结:物理量的实际正方向物理量的实际正方向 在以后的解题过程中，注意一定要在以后的解题过程中，注意一定要先假定先假定“正方正方向向”(即在图中表明物理量的参考方向即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方然后再列方程程 计算计算。缺少。缺少“参考方向参考方向”的物理量是无意义的的物理量是无意义的.14例例已知：已知：E=2V,R=1问：问：当当Uab分别为分别为 3V 和和 1V 时，时，IR=?解：解：(1)假定电路中物理量的正方向如图所示；假定电路中物理量的正方向如图所示；=Uac+Ucb(2)列电路方程：列电路方程：E IRRURabUab+-c(3)数值计算数值计算当当Uab=3V时，时，A（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向一致）当当Uab=1V时，时，A（实际方向与假设方向相反）（实际方向与假设方向相反）154 4、电、电 功功 率率aIRUb功率的概念功率的概念：设电路任意两点间的电压为：设电路任意两点间的电压为 U,流入此流入此 部分电路的电流为部分电路的电流为 I，则这部分电路消耗的功率为则这部分电路消耗的功率为:功率有无正负？功率有无正负？如果如果U I方向不一方向不一致结果如何？致结果如何？1kW=103W 1W=103mW=106W电能的单位则常用千瓦时（电能的单位则常用千瓦时（kWh）表示。）表示。1kWh是指是指1kW功率的设备，使用功率的设备，使用1h所消耗所消耗的电能。如的电能。如50W的灯泡，工作的灯泡，工作20h，则消耗的，则消耗的电能就是电能就是1kWh。1kWh也叫也叫1度电。度电。1kWh=1000W 3600s=3.6106J=3.6MJ16 在在 U、I 正正方向方向选择一致选择一致的前提下，的前提下，“吸收功率吸收功率”（负载）（负载）“发出功率发出功率”（电源）（电源）IUab+-根据能量守衡关系根据能量守衡关系P（吸收）（吸收）=P（发出）（发出）（1）若）若 P=UI 0，为消，为消耗或吸取电能。耗或吸取电能。（2 2）若）若 P=UI 0，U、I一正一负，一正一负，则为放出电能则为放出电能IRLUab或或IRLUabU、I均为负均为负U、I均为正均为正对于负载：对于负载：对于电源：对于电源：P=UI 0P=UI 017由以上分析可知电源与负载的判定方法根据电压电流的实际方向确定某一元件是电源还是负载：电源：U和和I实际方向相反，电流由实际方向相反，电流由“+”流流出出，发出功，发出功率率负载：负载：电流从电流从“+”端流端流入入，取用功率，取用功率例：例：在下图中,方框代表电源或负载.已知U=220V,I=-1A,试问那些方框是电源,哪些是负载?+U U-U U+U U-U U+I I II电源电源负载负载18例例某电路中的一段支路含有电源,如图,支路电阻R=0.6,测得该有源支路的端电压为230V,电路中的电流I=5A,试求:(1)此有源支路的电动势;(2)此有源支路在电路中属于电源性质还是负载性质?解:(1)E=U+RI=233V(2)此支路向外电路提供电能,属于电源的性质.R+-+_IEU19【思考题】1.电路如图示，已知电路如图示，已知U1=7V,I1=4A,I2=-1A,I3=5A,试确定试确定各段电路电压，电流的实际方向。各段电路电压，电流的实际方向。I I1I I3123I I2+-U U1U U2 2U U3 3图图1 1解：解：I I1 1、I I3 3实际方向与参考方向一致实际方向与参考方向一致 I I2 2实际方向与参考方向相反实际方向与参考方向相反 U U1 1的实际方向与参考方向一致的实际方向与参考方向一致202.一段电路如图一段电路如图2所示，已知该电路吸收电功率所示，已知该电路吸收电功率12，电流，电流2=2A，计算，计算U=？并指出哪一点是高电位点，哪一点是低电？并指出哪一点是高电位点，哪一点是低电位点。位点。IUABP=2-12=-6V A点是低电位点点是低电位点 B点是高电位点点是高电位点解：解：由图可知由图可知 U和和I P=-IUAB +U-IAB图图2213.有一台直流发电机有一台直流发电机,其铭牌上标有其铭牌上标有40KW,230V,174A.试问试问:什么是发电机的空载运行什么是发电机的空载运行,轻载运行轻载运行,满载运行和满载运行和 过载运行过载运行?负载的大小负载的大小,一般指什么而言一般指什么而言?答答:空载运行空载运行:指电机对外开路指电机对外开路,无功率输出无功率输出 轻载运行轻载运行:指发电机带负载取用功率小于或远小于额定功率指发电机带负载取用功率小于或远小于额定功率40KW,40KW,或或 输出电流小于或远小于输出电流小于或远小于174A174A 满载运行满载运行:发电机带负载取用功率基本与发电机额定功率发电机带负载取用功率基本与发电机额定功率(40KW)(40KW)相当相当 过载运行过载运行:负载从发电机取用的功率大于发电机的额定功率负载从发电机取用的功率大于发电机的额定功率,这种情况这种情况 对发电机的运行有较大的危害对发电机的运行有较大的危害.负载的大小负载的大小:一般指负载从电源取用功率的大小一般指负载从电源取用功率的大小.显然显然,此时此时R R愈小负愈小负 载愈大载愈大,反之亦然反之亦然.224.在图在图3的电路中，若以的电路中，若以“0”点为参考点，点为参考点，VA=21V，VB=15VVC=5V，现重选，现重选C点为参考点，求点为参考点，求VO，VA，VB，并计算两种，并计算两种情况下的情况下的UAB和和UBO解：解：UAO=21V，UBO=15V，UCO=5V 由电位定义：由电位定义：UOC=-UCO=-5V 则则VO=-5V 由电位与电压的关系可设：由电位与电压的关系可设：UAB=VA VB=（21-15）V=6V UBC=VBO UCO=（15-5）V=10V VB=10V UAC=UAO UCD=（21-5）V=16V VA=16V图图3CBR2R3R1A235.如电路图如电路图4所示，已知电流所示，已知电流I IS=1.4A，电压源，电压源US=6V，电阻，电阻R=10，计算电阻的端电压计算电阻的端电压Ui i和电流源的端电压和电流源的端电压U2解解：I I=I IS=1.4A U1=I IR=1.410=14V U2=U1+US=14+6=20V图图4USU1U2I IS SUSR-+I I24