电路的基本概念与定律优秀课件.ppt

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1、电路的基本概念与定律第1页，本讲稿共60页海南风光第1章 电路的基本概念与定律第2页，本讲稿共60页第第1 1章电路的基本概念与定律章电路的基本概念与定律1.1 1.1 电路中的物理量电路中的物理量1.2 1.2 基尔霍夫定律基尔霍夫定律第3页，本讲稿共60页1.11.1 电路中的物理量电电池池灯灯泡泡电流电流电压电压电动势电动势电功率电功率EIRU+_电源电源负载负载电流电流电电路路中中的的物物理理量量实际电路实际电路电路模型电路模型电压电压第4页，本讲稿共60页电路中物理量的正方向电路中物理量的正方向物理量的物理量的正方向正方向：实际正方向实际正方向假设正方向假设正方向实际正方向实际正方向

2、：物理中对电量规定的方向。物理中对电量规定的方向。假设正方向假设正方向（参考正方向）：（参考正方向）：在分析计算时，对电量人为规定的方向。在分析计算时，对电量人为规定的方向。电电路路中中的的物物理理量量第5页，本讲稿共60页物理量的实际正方向物理量的实际正方向电电路路中中的的物物理理量量第6页，本讲稿共60页物理量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法电电池池灯灯泡泡Uab_+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Uabab 电电 压压+-IR电流电流：从高电位：从高电位 指向低电位。指向低电位。IRUabE+_abU+_电电路路中中的的

3、物物理理量量第7页，本讲稿共60页物理量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法IRUab+_abU+_电压的正方向箭头和正负号是等价的电压的正方向箭头和正负号是等价的,只用只用其中之一其中之一.IRUababU电电路路中中的的物物理理量量第8页，本讲稿共60页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在复杂电路中难于判断元件中物理 量量 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？U1ABRU2IR电电路路中中的的物物理理量量第9页，本讲稿共60页(1)在解题前先设

4、定一个正方向，作为参考方向；在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；解决方法解决方法(3)根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式；系的代数表达式；电电路路中中的的物物理理量量第10页，本讲稿共60页设定正方向的情况下欧姆定律的写法设定正方向的情况下欧姆定律的写法I与与U的方向一致的方向一致U=IRaIRUbI与与U

5、的方向相反的方向相反U=IRaIRUb电电路路中中的的物物理理量量关联参考方向关联参考方向非关联参考方向非关联参考方向第11页，本讲稿共60页设定正方向的情况下电功率的写法设定正方向的情况下电功率的写法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，则这部分电路则这部分电路消耗消耗的功率为的功率为:IUP=如果如果U I方向不一方向不一致写法如何？致写法如何？电压电流正方向一致电压电流正方向一致aIRUb电电路路中中的的物物理理量量关联参考方向关联参考方向第12页，本讲稿共60页设设定定正正方方向向的的情情况况下

6、下电电功功率率的的写写法法aIRUb电压电流正方向相反电压电流正方向相反P=UI功率有正负？功率有正负？电电路路中中的的物物理理量量非关联参考方向非关联参考方向第13页，本讲稿共60页吸收功率或消耗功率（起负载作用）吸收功率或消耗功率（起负载作用）若若 P 0输出功率（起电源作用）输出功率（起电源作用）若若 P 0电阻消耗功率肯定为正电阻消耗功率肯定为正电源的功率可能为正（吸收功率），电源的功率可能为正（吸收功率），也可能为负（输出功率）也可能为负（输出功率）功率有正负功率有正负电电路路中中的的物物理理量量第14页，本讲稿共60页电源的功率电源的功率I Uab+-P=UIP=UIIUab+-电

7、压电流方向一致（关联参考方向）电压电流方向一致（关联参考方向）电压电流方向不一致（非关联参考方向）电压电流方向不一致（非关联参考方向）电电路路中中的的物物理理量量第15页，本讲稿共60页 当当 计算的计算的 P 0 时时,则说明则说明 U、I 的实际方向一的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，致，此部分电路消耗电功率，为为负载负载。所以，从所以，从 P 的的 +或或-可以区分器件的性质，可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。或是电源，或是负载。结结 论论在进行功率计算时，在进行功率计算时，如果假设如果假设 U U、I I 正方向一致正方向一致。当计算的当计算的 P 0 时时,则说明则说明 U

8、、I 的实际方向相的实际方向相反，此部分电路发出电功率，反，此部分电路发出电功率，为电源为电源。电电路路中中的的物物理理量量第16页，本讲稿共60页含源网络的功率含源网络的功率P=UIIU+-含源含源网络网络电电路路中中的的物物理理量量电电路路中中的的物物理理量量IU+-含源含源网络网络P=UI电压电流正电方向一致（关联参考方向）电压电流正电方向一致（关联参考方向）电压电流正电方向不一致（非关联参考方向）电压电流正电方向不一致（非关联参考方向）第17页，本讲稿共60页 电源有载工作电源有载工作开关开关闭合闭合有载有载开关开关断开断开开路开路cdcd短接短接短路短路电源有载工作、开路与短路电源有

9、载工作、开路与短路第18页，本讲稿共60页1电压和电流电压和电流由由欧姆定律欧姆定律可列上图的电流可列上图的电流负载电阻两端电压负载电阻两端电压电源的外特性曲线电源的外特性曲线当当R0R时时由上两式得由上两式得第19页，本讲稿共60页 1.2 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 （克希荷夫定律，克氏定律）（克希荷夫定律，克氏定律）用来描述电路中各部分电压或各部分电用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系流间的关系,其中包括其中包括克氏电流定律克氏电流定律和和克氏克氏电压定律电压定律两个定律。两个定律。名词注释：名词注释：节点：节点：三个或三个以上支路的联结点三个或三个以上支路的联结点支路：支路：电路

10、中每一个分支电路中每一个分支回路：回路：电路中任一闭合路径电路中任一闭合路径基基尔尔霍霍夫夫定定律律第47页，本讲稿共60页例例支路：共支路：共3条条回路：共回路：共3个个节点：节点：a、b (共共2个）个）aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1基基尔尔霍霍夫夫定定律律第48页，本讲稿共60页I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-例例支路：共支路：共？条？条回路：共回路：共？个？个节点：共节点：共？个？个6条条4个个基基尔尔霍霍夫夫定定律律7个个第49页，本讲稿共60页(一一)克氏电流定律克氏电流定律 对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流之和对任何节点

11、，在任一瞬间，流入节点的电流之和等于由节点流出的电流之和。或者说，在任一瞬间，等于由节点流出的电流之和。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为一个节点上电流的代数和为 0。I1I2I3I4克氏电流定律的克氏电流定律的依据依据：电流的连续性：电流的连续性 I=0即：即：或或：流入为正流入为正流出为负流出为负基基尔尔霍霍夫夫定定律律例例第50页，本讲稿共60页电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。I1+I2=I3I=0克氏电流定律的扩展克氏电流定律的扩展I=?I1I2I3U2U3U1+_RR1R+_+_R广义节点广义节点基基尔尔霍霍夫夫定定律律例例例例第

12、51页，本讲稿共60页(二二)克氏电压定律克氏电压定律 对电路中的任一回路，沿任意循行对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位降等于电位升。或，方向转一周，其电位降等于电位升。或，电压的代数和为电压的代数和为 0。即：即：电位降为正电位降为正电位升为负电位升为负基基尔尔霍霍夫夫定定律律克氏电克氏电 压定律的压定律的依据依据：电位不能突变：电位不能突变第52页，本讲稿共60页对对回路回路#1：I1R1+I3R3 =U1#1aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1#2#3对对回路回路#2：U2 =I2R2+I3R3对对回路回路#3：I1R1+U2 =U1+I2R2电位降电位降电位升电位

13、升基基尔尔霍霍夫夫定定律律例例第53页，本讲稿共60页关于独立方程式的讨论关于独立方程式的讨论 问题的提出：在用克氏电流定律或电压定律列方程时，问题的提出：在用克氏电流定律或电压定律列方程时，究竟可以列出多少个独立的方程？究竟可以列出多少个独立的方程？例例aI1I2U2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bU1分析以下电路中应列几个电流方程？几个分析以下电路中应列几个电流方程？几个电压方程？电压方程？基基尔尔霍霍夫夫定定律律第54页，本讲稿共60页克氏电流方程克氏电流方程：节点节点a：节点节点b：独立方程只有独立方程只有 1 个个克氏电压方程克氏电压方程：#1#2#32211213322233

14、111RIRIUURIRIURIRIU-=-+=+=独立方程只有独立方程只有 2 个个aI1I2U2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bU1基基尔尔霍霍夫夫定定律律第55页，本讲稿共60页 设：电路中有设：电路中有N个节点，个节点，B个支路个支路N=2、B=3bR1R2U2U1+-R3+_a小小 结结独立的独立的节点电流方程节点电流方程有有 (N-1)个个独立的独立的回路电压方程回路电压方程有有(B-N+1)个个则：则：（一般为网孔个数）（一般为网孔个数）独立电流方程：独立电流方程：个个独立电压方程：独立电压方程：个个基基尔尔霍霍夫夫定定律律第56页，本讲稿共60页电位的概念电位的概念：Va

15、=+5V a 点电位：点电位：ab1 5Aab1 5AVb=-5V b 点电位：点电位：（注意：电位为单下标）（注意：电位为单下标）在电路中任选一点，设其电位为零，用在电路中任选一点，设其电位为零，用 标，标，此点称为参考点。其它各点对参考点的电压，此点称为参考点。其它各点对参考点的电压，便是该点的电位。记为：便是该点的电位。记为：“VX”电电路路的的分分析析方方法法第57页，本讲稿共60页 电位值是相对的电位值是相对的,参考点选得不同，参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变；电路中其它各点的电位也将随之改变；电路中两点间的电压值是固定的，电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变。不会因参考点的不同而改变。注意：电位和电压的区别注意：电位和电压的区别电电路路的的分分析析方方法法第58页，本讲稿共60页