广石化电路课件-电路基础.ppt

《广石化电路课件-电路基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《广石化电路课件-电路基础.ppt（36页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律一、基本要求：1.掌握电流、电压及其参考方向的概念以及电功率和能量的概念。2.熟练掌握基尔霍夫定律。重点：基尔霍夫定律难点：参考方向与实际方向的关系本章说明：二、重点、难点：第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律电路分析的主要内容 已知电路结构、元件参数，求电路中的电流已知电路结构、元件参数，求电路中的电流(i)、电压电压(u)和功率和功率P。下面我们先看一个例子：下面我们先看一个例子：USRRLIL求图示电路中的电流求图示电路中的电流 IL。（需要知识：（需要知识：）2：电阻连接：电阻连接1、欧姆定律、欧姆定律IL=?U US S

2、R+RR+RL LU US1S1U US S-U US1S1U US2S2R R2 2?不会的原因是：不会的原因是：电路中出现了两个电路中出现了两个回路，我们对电路回路，我们对电路结构的约束关系不结构的约束关系不了解，所以不懂求。了解，所以不懂求。第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律1.1 电路和电路模型一、电路的组成：1.电路：电路：电流流通的路径称为电路。电流流通的路径称为电路。电流流通的路径称为电路。电流流通的路径称为电路。电电源源负负载载开关开关2.基本组成：基本组成：电源、负载和连接导线。电源、负载和连接导线。（1 1）电源电源：提供能量的设备。：提供能量的设备。（2

3、2）负载负载：转换（消耗）能量的设备。：转换（消耗）能量的设备。（3 3）连接导线：连接元器件。起传：连接元器件。起传送 电 能 和 传 递 信 息 的 作 用。送 电 能 和 传 递 信 息 的 作 用。（4）其他组成：开关、保护装置等。3.电路作用：电路作用：（1 1）电能的传输与转换。）电能的传输与转换。（2 2）信息的传输与处理。）信息的传输与处理。如：声音处理电路等。放大器话筒扬声器发电机升压变压器降压变压器用户负载如：输配电电路。第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律二、电路元件和电路模型1.1.电路元件：电路元件：实际电路都是由一些实际的元器件所组成。分类：分类：电源

4、元件电源元件无源元件无源元件耗能元件耗能元件 储能元件储能元件 理想元件指一个实际元件在特定的条件下，所表现的主理想元件指一个实际元件在特定的条件下，所表现的主要的电磁特性，而忽略其次要因素。要的电磁特性，而忽略其次要因素。实际元件实际元件理想元件理想元件理想理想元件元件电阻电阻 R电感电感 L电容电容 C电压源电压源电流源电流源第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律2.2.电路模型：电路模型：在分析电路时，我们要对实际电路建立数学模型-电路模型。所谓电路模型就是由理想元件组成的电路。简称电路所谓电路模型就是由理想元件组成的电路。简称电路S+-ER0UR(a)实际电路实际电路(b)

5、电路模型（电路图）电路模型（电路图）导线导线电电池池开关开关灯泡灯泡第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律三、电路的工作状态：a.通路：通路：b.开路：开路：c.短路：短路：电路构成闭合回路，有电流有电流通过。电路断开，电路中无电流无电流通过。短路是元件由导线直接构成闭合回路直接构成闭合回路。第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律通路状态：cR0USURabd+-IS第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律开路状态cR0USURabd+-IS引伸为支路电流为零特征特征I=0 U=0Uab=Us（开路电压）开路电压）(端电压）端电压）第一章第一章 电路模型和电路

6、定律电路模型和电路定律短路状态cR0USURabd+-IIs 特征特征U=0 I=0 IS=Us/R0 (很大）很大）负载短路电源短路（事故）第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律1.2 电流和电压的参考方向 电电路路分分析析中中人人们们主主要要关关心心的的物物理理量量是是电电流流、电电压和功率。压和功率。一、电流、一、电流、R1U1R+-IR2U2-+？U？R0USR+-IU电压的方向问题电压的方向问题设:Us=10V、R0=R=5解得:I=1A UR=5V第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律人为确定的方向！人为确定的方向！a a：确定方法？确定方法？原则上是任意的

7、。原则上是任意的。(建议尽量与实际方向一致建议尽量与实际方向一致)b b：正负值的意义？正负值的意义？正正表示参考方向和实际方向一致。表示参考方向和实际方向一致。负负表示参考方向和实际方向相反。表示参考方向和实际方向相反。c c：同一元件同一元件I I、U U方向的方向的关系？关系？关联方向：关联方向：非关联方向：非关联方向：元件元件I+-U元件元件I+-U一般：一般：负载负载-关联方向 电源电源-非关联方向二、参考方向第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律三、参考方向的表示方法参考方向的表示方法电流参考方向的两种表示：电流参考方向的两种表示：用箭头表示：箭头的指向为用箭头表示：箭

8、头的指向为电流的参考方向。电流的参考方向。用双下标表示：如用双下标表示：如 iAB,电流的参考方向由电流的参考方向由A指向指向B。i 参考方向参考方向ABiABAB第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律电压参考方向的三种表示方式：电压参考方向的三种表示方式：(1)(1)用箭头表示：用箭头表示：(2)(2)用正负极性表示用正负极性表示(3)(3)用双下标表示用双下标表示UU+ABUAB（高电位在前，低电位在后）（高电位在前，低电位在后）UAB=VA VBUAB=UBA第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律例1：已知：已知：E=2V,R=1问：问：当当Uab分别为分别为 3

9、V 和和 1V 时，时，IR=?E IRRURabUab解：（解：（1 1）首先假设各物理量的参考方向，如图所示；）首先假设各物理量的参考方向，如图所示；（2）列方程求解。）列方程求解。+第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律(3)数值计算数值计算（实际方向与参考方向一致）（实际方向与参考方向一致）（实际方向与参考方向相反）（实际方向与参考方向相反）E IRRURabUab+第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律例2：分析电路前必须选定分析电路前必须选定电压电压和和电流电流的参考方向。的参考方向。参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注参考方向一经选定，必须在图中相应位

10、置标注(包包括方向和符号括方向和符号)，在计算过程中不得任意改变。，在计算过程中不得任意改变。参考方向不同时，其表达式相差一负号，但参考方向不同时，其表达式相差一负号，但电压、电流的实际方向不变。电压、电流的实际方向不变。电压电流参考方向如图中所标，电压电流参考方向如图中所标，问：对问：对A、B两部分电路电压电两部分电路电压电流参考方向关联否？流参考方向关联否？答：答：A电压、电流参考方向非关联；电压、电流参考方向非关联；B电压、电流参考方向关联。电压、电流参考方向关联。注意uBAi第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律电流知识：l电流电流l电流强度电流强度带电粒子有规则的定向运动

11、带电粒子有规则的定向运动单位时间内通过导体横截面的电荷量单位时间内通过导体横截面的电荷量l电流方向电流方向l单位单位1kA=103A1mA=10-3A1 A=10-6AA（安培）、（安培）、kA、mA、A规定正电荷的运动方向为电流规定正电荷的运动方向为电流的实际方向的实际方向1.3 电功率和电能第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律电压知识：l电压电压Ul单位单位单单位位正正电电荷荷q 从从电电路路中中一一点点移移至至另另一点时电场力做功一点时电场力做功（W）的大小。的大小。l电位电位 单位正电荷单位正电荷q 从电路中一点移至参考从电路中一点移至参考点（点（0）时电场力做功的大小。

12、时电场力做功的大小。V(伏)、kV、mV、Vl电压方向电压方向 电位真正降低的方向。电位真正降低的方向。第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律电位：电位：电位值是电位值是相对相对的，参考点选得不同，电路的，参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变；中其它各点的电位也将随之改变；电压：电压：电路中两点间的电压值是电路中两点间的电压值是固定固定的，不会因的，不会因参考点的不同而改变。参考点的不同而改变。电位和电压的区别电位和电压的区别第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律a为参考点：为参考点：Va=0Vb=10VUbc=Vb-Vc+3V -Vc=Vb-Ubc=10-

13、3=7VVd=3Vb为参考点：为参考点：Va=-10VVb=0VVc=Vb-Ubc =0-3=-3VVd=Vc-Ucd =-7Vabcd10V4V66第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律定义：设备在单位时间内转换的电能就是电功率（功率）。定义：设备在单位时间内转换的电能就是电功率（功率）。吸收能量：+正电荷 释放能量：正电荷 +功率的单位：功率的单位：W(瓦瓦)()(Watt，瓦特，瓦特)功率的计算公式：功率的计算公式：第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律功率功率发出功率发出功率吸收功率吸收功率P0(关联方向）关联方向）注意：完整电路的功率是平衡的。（发出功率发出功

14、率=吸收功率）吸收功率）直流电能的计算公式：直流电能的计算公式：W=Pt 单位：单位：J （焦）焦）kWh=度度能量的单位：能量的单位：J (焦焦)()(Joule，焦耳，焦耳)第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律例3：求图示电路中各求图示电路中各方框所代表的元件吸方框所代表的元件吸收或产生的功率。收或产生的功率。已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A 564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律解：解：564123I2I3I1+U6U5U4

15、U3U2U1发出发出吸收发出发出吸收第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律小结：电路的基本组成。电路的三种状态。电路电流电压的方向问题。功率与功率平衡。第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律1-8 基尔霍夫定律基尔霍夫基尔霍夫 德国物理学家德国物理学家（18241887）分析与计算电路的基本定律，除了欧姆定律外，还有分析与计算电路的基本定律，除了欧姆定律外，还有基尔霍夫定律。基尔霍夫定律。电流定律电流定律（KCL）-用于结点电流分配用于结点电流分配电压定律（电压定律（KVL）-用于回路电压分配用于回路电压分配定义：定义：在任一时刻，任一结点上的所在任一时刻，任一结点上的

16、所有有支路电流支路电流的代数和的代数和恒为零恒为零。定义：定义：在任一时刻，沿任一回路内所在任一时刻，沿任一回路内所有支路或元件有支路或元件电压降电压降的代数和的代数和恒为零恒为零。第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律名词解释：U1+-U2R2R1R4R5R3A、结点：结点：二个以上电路元件的连接点。二个以上电路元件的连接点。B、支路：支路：二结点之间二结点之间（不经过其他结点）（不经过其他结点）的各分支路径的各分支路径。C、回路：回路：任意闭合的路径。任意闭合的路径。I1I4I2I5I3abcdefghU1+-U2R2R1R4R5R3图例中有三个结点b、c、f。（流过支路的电流

17、称为（流过支路的电流称为支路电流支路电流）（不含支路的回路称为（不含支路的回路称为网孔网孔）第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律U1+-U2R2R1R4R5R3第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律一、电流定律（一、电流定律（KCLKCL）：）：1 1定义：定义：在任一时刻，任一结点上的所有支路电流的代在任一时刻，任一结点上的所有支路电流的代数和恒为零。数和恒为零。公式：公式：I=0U2+-U1R2R1R3I1I2I3ab结点结点a:I1+I2-I3=0 或或 -I1-I2+I3=0（注意正负号的取法）（注意正负号的取法）（注意正负号的取法）（注意正负号的取法）也可写

18、成：也可写成：I1+I2 =I3即：即：I入入=I出出第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律 电流定律可以推广到任一假定的闭电流定律可以推广到任一假定的闭合面（即广义结点）上使用。合面（即广义结点）上使用。2 2、电流定律推广：、电流定律推广：IAIBICIABIBCICAABC则：则：IA+IB+IC=0第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律图图示示电电路路中中，已已知知I1=11mA，I4=12mA，I5=6mA。求求I2，I3和和I6。I1R1R2R3I2I3I4I5I6解：解：I3=I1I5=116=5（mA)I2=I3I4=512=7（mA)I6=I1I2=1

19、1(7)=18（mA)I6=I4+I5=12+6=18（mA)例题例题第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律二、电压定律（二、电压定律（KVLKVL）：）：1 1定义：定义：在任一时刻，沿任一回路内所有支路或元件电压降在任一时刻，沿任一回路内所有支路或元件电压降的代数和恒为零。的代数和恒为零。公式：公式：U=0U US3S3U US1S1R R2 2+-I1I2I3ab+-+-U US2S2R R3 3R R1 1cd回路回路abca（回路回路I）:I R2 I2+US2+R1 I1 US1=0回路回路adbca（回路回路II ）:IIR3I3+US3+R1 I1 US1=0另表达

20、：另表达：US=RI回路回路II：US1 US3=R3I3+R1 I1（注意方向取法）（注意方向取法）第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律2 2、电压定律推广：、电压定律推广：电压定律可以推广到任一假定的闭合电路电压定律可以推广到任一假定的闭合电路上使用。上使用。+-USR R+aUab-bI I则：则：RI US+Uab=0或：或：US=Uab+RI 注意：注意：上式上式Uab的位置，放在负载一边！的位置，放在负载一边！第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律例题例题 电路如图所示，已知电路如图所示，已知UAB=5V，UBC=4V，UDA=3V。试求：（试求：（1）U

21、CD；（；（2）UCA+-UABUDAUCDUBCABCD+-UCA解：解：（2）UCA 也可应用也可应用KVL直直接求解。接求解。（1）UAB+UBC+UCD+UDA=05+（4）+UCD+（3）=0UCD=2VUAB+UBC+UCA=0UCA=1V第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律小结：小结：KCL：电流平衡 I=0 应用于结点KVL：电压平衡 U=0 应用于回路两定律均可推广：KCL和KVL和欧姆定律一起构成了电路分析的两个基本依据。A、局部约束方程：U=RI B、整体约束方程：KCL和KVL第一章第一章 电路模型和电路定律电路模型和电路定律电阻电路的分析方法电阻电路的分析方法电路的分析方法可以归为三大类：电路的分析方法可以归为三大类：1、等效电路分析法、等效电路分析法 所谓电路的分析方法，实际上就是使用怎所谓电路的分析方法，实际上就是使用怎样的方法去求解电路中的电压、电流和功率。样的方法去求解电路中的电压、电流和功率。第二章2、电阻电路的一般分析法、电阻电路的一般分析法第三章3、电阻电路的性质、电阻电路的性质第四章不论是哪种方法，分析电不论是哪种方法，分析电路时都要依据两类约束方路时都要依据两类约束方程程:局部的约束方程局部的约束方程 整体的约束方程整体的约束方程