电路的基本概念与基本定律.ppt

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1、电路基础关于电路的基本概念与基本定律现在学习的是第1页，共54页电路基础现在学习的是第2页，共54页电路基础现在学习的是第3页，共54页电路基础阐明电路的基本约束关系元件间联接关系的约束元件自身特性的约束基尔霍夫定律元件伏安特性中心内容拓扑约束电磁约束现在学习的是第4页，共54页电路基础放大器扬声器话筒 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。发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉.输电线现在学习的是第5页，共54页电路基础电源:提供电能的装置负载:取用电能的装置中间环节：传递、分配和控制电能的作用发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉.输电线现在学习的是第

2、6页，共54页电路基础直流电源:提供能源信号处理：放大、调谐、检波等负载信号源:提供信息放大器扬声器话筒 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。现在学习的是第7页，共54页电路基础 各种蓄电池和干电池由化学能转换成电能。电源现在学习的是第8页，共54页电路基础 汽轮发电机和风力发电机将机械能转换成电能。现在学习的是第9页，共54页电路基础电动机手电钻吸尘器负载 实际的负载包括电动机、电动工具和家用电器等等。现在学习的是第10页，共54页电路基础手电筒的电路模型 为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或

3、其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。R+RoES+UI电池导线灯泡开关 手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。现在学习的是第11页，共54页电路基础R+RoES+UI电池导线灯泡开关 电池：是电源元件，其参数为电动势 E 和内阻Ro；灯泡：主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数为电阻R；中间环节：用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。开关：用来控制电路的通断。现在学习的是第12页，共54页电路基础电路参数 实际电路的形式和作用是多种多样的。但不论哪一种实际电路，随着电流的通过，电路中总是进行着电能与其它形式的能量相互转换的过程。三种基本的能

4、量过程：电 场储 能磁 场储 能能 量损 耗 理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。现在学习的是第13页，共54页电路基础磁 场储 能能 量损 耗电 场储 能电 阻电 容电 感电路参数分布参数电路集中参数电路现在学习的是第14页，共54页电路基础+abUEI物理量实 际 方 向单 位关 系 式电 流 I正电荷运动的方向kA、AmA、Adtdqi tQI kV、VmV、VQWUabab 电 压 U(电位降低的方向)高电位 低电位dqdwuabab kV、VmV、V电动势 E(电位升高的方向)低电位 高电位UE kV、VmV、V电 位 V电路中某节点到参考节点间的电压baab

5、VVU 现在学习的是第15页，共54页电路基础电流：Uab 双下标电压：IUs+_ 在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。Iab 双下标aRb箭 标abRI正负极性+abU U+_现在学习的是第16页，共54页电路基础实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。注意：在参考方向选定后，电流(或电压)值才有正负之分。若 I=5A，则电流从 a 流向 b；例：若 I=5A，则电流从 b 流向 a。abRIabRU+若 U=5V，则电压的实际方向从 a 指向 b；若 U=5V，则电压的实际方向 从 b 指向 a。现在学习的是第17页，共54页电

6、路基础现在学习的是第18页，共54页电路基础 例1：求图示电路中各点的电位:a、b、c、d 。解：设 a为参考点，即a=0V设 b为参考点，即b=0Vbac204A610AUs290VUs1140V56Ad现在学习的是第19页，共54页电路基础bca204A610AUs290VUs1140V56Ad+90V205+140V6cd现在学习的是第20页，共54页电路基础图示电路，计算开关S 断开和闭合时A点 的电位VA解:(1)当开关S断开时(2)当开关闭合时,电路 如图（b）电流 I2=0，电位 A=0V。电流 I1=I2=0，电位 A=6V。电流在闭合路径中流通2KA+I12kI26V(b)2

7、k+6VA2kSI2I1(a)现在学习的是第21页，共54页电路基础四、电路元件的功率1.电功率twpdd uitqqwtwp dddddd功率的单位：W(瓦特)能量的单位：J (焦耳)单位时间内电场力所做的功。qwudd tqidd 现在学习的是第22页，共54页电路基础2.电路吸收或发出功率的判断l u、i 取关联参考方向P=ui 表示元件吸收的功率P 0 吸收正功率 (实际吸收)P 0 发出正功率 (实际发出)P 0 发出负功率 (实际吸收)l u、i 取非关联参考方向+-iu+-iu现在学习的是第23页，共54页电路基础例：564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1求：图示电路

8、中各方框所代表元件消耗或产生的功率。已知：U1=1V、U2=-3V、U3=8V U4=-4V、U5=7V、U6=-3V I1=2A、I2=1A、I3=-1A 解：（发发出出）WIUP221111 （发发出出）WIUP62)3(122 （消消耗耗）WIUP1628133 （消消耗耗）WIUP3)1()3(366 （发发出出）WIUP7)1(7355 （发发出出）WIUP41)4(244 注：对一完整的电路，发出的功率消耗的功率，称为能量守恒635421PPPPPP W193167462 现在学习的是第24页，共54页电路基础欧姆定律U、I 参考方向相同时RU+IRU+I表达式中有两套正负号：式前

9、的正负号由U、I 参考方向的关系确定；U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考 方向之间的关系。通常取 U、I 参考方向相同，称为关联参考方向。U=I R欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比现在学习的是第25页，共54页电路基础解：对图(a)有,U=IR例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图(b)有,U=IR326 :IUR所所以以326:IUR所以所以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A现在学习的是第26页，共54页电路基础 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。I/AU/Vo线性电阻的伏安特性常数常数即：即：IUR SlR

10、导体的长度导体的截面积电阻率现在学习的是第27页，共54页电路基础非线性电阻元件 iu 不服从欧姆定律的电阻元，即u i 特性不能用通过坐标原点的直线来表示的电阻元件。电流控电阻元件)i(fu 为单值函数电压控电阻元件)u(gi 为单值函数ui)u(gi 0二极管的伏安特性分类现在学习的是第28页，共54页电路基础 OSRUIs 电压源现在学习的是第29页，共54页电路基础Us现在学习的是第30页，共54页电路基础电压源的串联ab Us1Us2Usn abUs Us=Us1+Us2+Usn=UsK现在学习的是第31页，共54页电路基础abUs1Us2UsnabUS满 足电压源的并联电压源的并联

11、各电源的参考方向相同各电源大小相等现在学习的是第32页，共54页电路基础RabUS电压源与电阻并联ISabUSR电压源与电阻及电流源并联电压源的并联abUS注意：这些并联等效都是对ab端以外的电路等效。现在学习的是第33页，共54页电路基础0SRUII 电流源现在学习的是第34页，共54页电路基础设 IS=10 A，接上RL 后，恒流源对外输出电流。RL IUISOIISU+_现在学习的是第35页，共54页电路基础abIS电流源的并联电流源的并联ISnabIS1IS2Is=Is1+Is2+Isn=Isk现在学习的是第36页，共54页电路基础abIS1IS2ISnabIS电流源的串联电流源的串联

12、满 足各电源的参考方向相同各电源大小相等现在学习的是第37页，共54页电路基础abISR电流源与电阻串联电流源与电阻及电压源串联abIS abISRUS电流源的串联注意：这些串联等效都是对ab端以外的电路等效。现在学习的是第38页，共54页电路基础开关闭合,接通电源与负载RRUIs 0负载端电压:U=IR 特征:IR0RUsUI 电流的大小由负载决定。在电源有内阻时，I U。或 U=Us IR0电源的外特性UsUI0现在学习的是第39页，共54页电路基础UI=UsI IRoP=Ps P负载取用功率电源产生功率内阻消耗功率 电源输出的功率由负载决定。负载大小的概念:负载增加是指(电压一定)时，负

13、载取用的电流和功率的大小。IR0RUsU 电流的大小由负载决定。在电源有内阻时，I U。电源的外特性UsUI0现在学习的是第40页，共54页电路基础U、I 参考方向不同，P=UI 0，电源；P=UI 0，负载。U、I 参考方向相同，P=UI 0，负载；P=UI 0，电源。电源：U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出，（发出功率）；负载：U、I 实际方向相同，即电流从“-”端流出。（吸收功率）。现在学习的是第41页，共54页电路基础额定值:电气设备在正常运行时的规定使用值：I IN，P IN，P PN 额定工作状态：I=IN，P=PN 1.额定值反映电气设备的使用安全性；2.额定值表示电气设

14、备的使用能力。例：灯泡：UN=220V，PN =60W电阻：RN=100，PN =1 W 现在学习的是第42页，共54页电路基础10V5AN1N2例：计算二端网络N1和N2的电功率PN1=105=50 W 网络 N1 吸收的电功率：PN2=105=50 W 网络 N2 发出的电功率：网络 N1 吸收的电功率=网络 N2 放出的电功率功率守恒。现在学习的是第43页，共54页电路基础特征:开关 断开I=0电源端电压(开路电压)负载功率U=U0=EP=01.开路处的电流等于零；I =02.开路处的电压 U 视电路情况而定。电路中某处断开时的特征:I+U有源电路IRoREU0现在学习的是第44页，共5

15、4页电路基础电源外部端子被短接 特征:0SRUIIs U=0 Ps=P=IR0P=01.短路处的电压等于零；U =02.短路处的电流 I 视电路情况而定。I+U有源电路IR0RUsU0现在学习的是第45页，共54页电路基础支路：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。三条或三条以上支路的联接点。由支路组成的闭合路径。内部不含支路的回路。I1I2I3baUs2R2R3R1Us1123现在学习的是第46页，共54页电路基础现在学习的是第47页，共54页电路基础 在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。实质:或:=0I1I2I3baUs2R2R3R1Us1对结点 a：I1

16、+I2=I3或 I1+I2I3=0现在学习的是第48页，共54页电路基础I=?例:广义结点I=0IA+IB+IC=0ABCIAIBIC2+_+_I51156V12V现在学习的是第49页，共54页电路基础即：U=0 在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。对回路1：对回路2：Us1=I1 R1+I3 R3I2 R2+I3 R3=Us2或 I1 R1+I3 R3 Us1=0 或 I2 R2+I3 R3 Us2=0 I1I2I3baUs2R2R3R1Us112现在学习的是第50页，共54页电路基础1列方程前标注回路循行方向；电位升=电位降 Us2=UB

17、E +I2R2 U=0 I2R2 Us2+UBE=02应用 U=0项前符号的确定：3.开口电压可按回路处理 注意：1对回路1：Us1UBEE+B+R1+Us2R2I2_现在学习的是第51页，共54页电路基础对网孔abda：对网孔acba：对网孔bcdb：R6I6 R6 I3 R3+I1 R1=0I2 R2 I4 R4 I6 R6=0I4 R4+I3 R3 Us=0对回路 adbca，沿逆时针方向循行：I1 R1+I3 R3+I4 R4 I2 R2=0应用 U=0列方程对回路 cadc，沿逆时针方向循行：I2 R2 I1 R1+Us=0adbcUs+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I现在学习的是第52页，共54页电路基础作作 业业P14 1、3、7、8、9、10现在学习的是第53页，共54页电路基础感谢大家观看现在学习的是第54页，共54页