电工学-第1章直流电路(修改)复习进程.ppt
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1、第第第第1 1章章章章 直流电路直流电路直流电路直流电路 电工学-第1章直流电路(修改)第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 二、电路的作用二、电路的作用 +mA 一是实现能量的输送和转换。一是实现能量的输送和转换。二是实现信号的传递和处理。二是实现信号的传递和处理。E三、电路的组成三、电路的组成 电源：电源：将非电形态的能量将非电形态的能量 转换为电能。转换为电能。负载：负载：将电能转换为将电能转换为 非电形态的能量。非电形态的能量。导线等：导线等：起沟通电路和起沟通电路和 输送电能的作用。输送电能的作用。S E ES 2大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程
2、系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 从电源来看，电源本身的电流通路称为从电源来看，电源本身的电流通路称为内电路内电路，电源以外的电流通路称为电源以外的电流通路称为外电路外电路。当电路中的电流是不随时间变化的直流电流时，当电路中的电流是不随时间变化的直流电流时，这种电路称为这种电路称为直流电路直流电路。当电路中的电流是随时间按正弦规律变化的交当电路中的电流是随时间按正弦规律变化的交 流电流时，这种电路称为流电流时，这种电路称为交流电路交流电路。无源网络无源网络有源网络有源网络二端二端网络网络二端二端网络网络3大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1
3、1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量I1.1.电流电流电流电流电流的实际方向：规定为正电荷运动的方向。电流的实际方向：规定为正电荷运动的方向。EUS UL 直流电路中：直流电路中：I =Qti =dqdt（A）4大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 2.2.电位电位电位电位电场力将单位正电荷从电路电场力将单位正电荷从电路的某一点移至参考点时所消的某一点移至参考点时所消耗的电能。耗的电能。参考点的电位为零。参考点的电位为零。I EUS UL 直流电路中电位用直流电路中
4、电位用 V 表示，单位为伏表示，单位为伏特特（V）。）。参考点的选择：参考点的选择：选选大地为参考点：大地为参考点：选元件汇集的公共端或公共线为参考点：选元件汇集的公共端或公共线为参考点：5大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 3.电压电压电场力将单位正电荷从电路电场力将单位正电荷从电路的某一点移至另一点时所消的某一点移至另一点时所消耗的电能。耗的电能。电压就是电位差。电压就是电位差。IUS E UL直流电路中电压用直流电路中电压用 U 表示，单位为伏表示，单位为伏特特（V）。）。US 是电源两端的电压，是电源两端的电压，
5、UL 是负载两端的电压。是负载两端的电压。4.4.电动势电动势电动势电动势电源中的局外力（非电场力）将单位正电荷从电源负极电源中的局外力（非电场力）将单位正电荷从电源负极移至电源正极时所转换而来的电能称为电源的移至电源正极时所转换而来的电能称为电源的电动势电动势。电动势的实际方向：由低电位指向高电位。电动势的实际方向：由低电位指向高电位。符号：符号：E 或或 e，单位：，单位：V。6大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 5.5.电功率电功率电功率电功率定义：单位时间内所转换的电能。定义：单位时间内所转换的电能。电源产生的功
6、率：电源产生的功率：PE=E I符号：符号：P（直流电路）。（直流电路）。单位：单位：W。负载取用的功率：负载取用的功率：PL=UL II EUS UL 6.6.电能电能电能电能定义：在时间定义：在时间 t 内转换的电功率称为内转换的电功率称为电能：电能：W=P t 符号：符号：W（直流电路）。（直流电路）。单位：单位：J。单位转换：千瓦时（单位转换：千瓦时（kWh）1 千瓦时为千瓦时为 1 度电，度电，1 kWh3.6 106 J。电源输出的功率：电源输出的功率：P =US IUS7大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路
7、当电源与负载接通，电路中有当电源与负载接通，电路中有了电流及能量的输送和转换。了电流及能量的输送和转换。电路的这一状态称为电路的这一状态称为通路通路。1.3 电路的状态电路的状态一、通路一、通路 IEUS UL S通路时，电源向负载输出电功率，电源这时的状态称通路时，电源向负载输出电功率，电源这时的状态称为为有载有载或称电源处于负载状态。或称电源处于负载状态。各种电气设备在工作时，其电压、电流和功率都有一各种电气设备在工作时，其电压、电流和功率都有一定的限额，这些限额是用来表示它们的正常工作条件定的限额，这些限额是用来表示它们的正常工作条件和工作能力的，称为电气设备的和工作能力的，称为电气设备
8、的额定值额定值。8大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 二、开路二、开路 S1S2EEL1EL2当某一部分电路与电源断开，当某一部分电路与电源断开，该部分电路中没有电流，亦无该部分电路中没有电流，亦无能量的输送和转换，这部分电能量的输送和转换，这部分电路所处的状态称为路所处的状态称为开路开路。有有源源电电路路 开路的特点：开路的特点：开路处的电流等于零开路处的电流等于零I0开路处的电压应视电路情况而定开路处的电压应视电路情况而定电源既不产生也不输出电功率，电源这时的状态称为电源既不产生也不输出电功率，电源这时的状态称为空载
9、空载。U 视电视电路而定路而定9大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 三、短路三、短路 当某一部分电路的两端用电当某一部分电路的两端用电阻可以忽略不计的导线或开阻可以忽略不计的导线或开关连接起来，使得该部分电关连接起来，使得该部分电路中的电流全部被导线或开路中的电流全部被导线或开关所旁路，这一部分电路所关所旁路，这一部分电路所处的状态称为处的状态称为短路短路或或短接短接。S1S2电源短路电源短路 短路的特点：短路的特点：短路处的电压等于零短路处的电压等于零U0短路处的电流应视电路情况而定短路处的电流应视电路情况而定I 视电
10、路而定视电路而定有有源源电电路路EL1EL210大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 物理中对基本物理量规定的方向物理中对基本物理量规定的方向物理中对基本物理量规定的方向物理中对基本物理量规定的方向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物理量物理量实实 际际 方方 向向电流电流 I正电荷运动的方向正电荷运动的方向电动势电动势E (电位升高的方向电位升高的方向)电压电压 U(电位降低的方向电位降低的方向)高电位高电位 低电位低电位 单单 位位kA、A、mA、A
11、低电位低电位 高电位高电位kV、V、mV、VkV、V、mV、V1.4 电路中的参考方向电路中的参考方向11大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 (1)(1)在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；电路分析的一般步骤电路分析的一般步骤(3)(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：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
12、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。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)(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；系的代数表达式；系的代数表达式；12大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直
13、直流流流流电电电电路路路路 (2)(2)参考方向的表示方法参考方向的表示方法参考方向的表示方法参考方向的表示方法电流：电流：Uab 双下标双下标电压：电压：(1)(1)参考方向参考方向参考方向参考方向IE+_ 在分析与计算电路时，对在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。电量任意假定的方向。Iab 双下标双下标2.2.电路基本物理量的参考方向电路基本物理量的参考方向电路基本物理量的参考方向电路基本物理量的参考方向aRb箭箭 标标abRI正负极性正负极性+abU U+_13大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 实际方向与参
14、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；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。(3)(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注意：注意：在参考方向选定后，电流在参考方向选定后，电流(或电压或电压)值才有正负值才有正负之分。之分。若若 I=5A，则电流从则电流从 a 流向流向 b；例：例：若若 I=5A，则电流从，则电流从 b 流向流向 a。abRIabRU+若若 U=5V，则电压的实际方向，则电压的实际方向从从 a 指向指向 b；若若 U=5V
15、，则电压的实际方向，则电压的实际方向从从 b 指向指向 a。14大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 II原则上参考方向可任意选择。原则上参考方向可任意选择。在分析某一个电路元件的电压与电流的关系在分析某一个电路元件的电压与电流的关系时，需要将它们联系起来选择，这样设定的时，需要将它们联系起来选择，这样设定的参考方向称为参考方向称为关联参考方向关联参考方向。U电电源源负负载载 U15大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 关于关于 电路中参考点电路中参考
16、点将电路中的某一点选作将电路中的某一点选作参考点参考点，并规定其电位为，并规定其电位为零零。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”。1.1.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)(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)(2)标出各电流方向并计算；标出各电流方向并计算；标出各电流
17、方向并计算；标出各电流方向并计算；(3)(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。16大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流
18、电电电电路路路路 2.举例举例 求图示电路中求图示电路中各点的电位各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd 。解：解：设设 a为参考点，为参考点，即即Va=0VV Vb b=U=Ubaba=106=106=60V60VV Vc c=U=Ucaca =420=80 V=420=80 VV Vd d =U Udada=65=30 V=65=30 V设设 b为参考点，即为参考点，即Vb=0VV Va a =U Uabab=106=60 V=106=60 VV Vc c =U Ucbcb=E E1 1=140 V=140 VV Vd d =U Udbdb=E E2 2=90 V=90 Vbac20 4A6
19、10AE290V E1140V5 6A dU Uabab =106=60 V106=60 VU Ucbcb =E E1 1=140 V=140 VU Udbdb =E E2 2=90 V=90 VU Uabab =106=60 V106=60 VU Ucbcb =E E1 1=140 V=140 VU Udbdb =E E2 2=90 V=90 V17大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 结论：结论：结论：结论：(1)(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中电位值是相对的，参考
20、点选取的不同，电路中电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中 各点的电位也将随之改变；各点的电位也将随之改变；各点的电位也将随之改变；各点的电位也将随之改变；(2)(2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考 点的不同而变，点的不同而变，点的不同而变，点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关。即与零电位参考点的选取无关。即与零电位参考点的选取无关。即与零电位参考点的选取无关。借助电位的概念可以简化电路作图借助电位的概念可以简化电路作图借助电位的概念可以简化电路作图借助电位的
21、概念可以简化电路作图bca20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d+90V20 5+140V6 cd18大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 例例例例1:1:图示电路，计算开关图示电路，计算开关S S 断开和闭合时断开和闭合时A点点 的电位的电位VA解解:(1)当开关当开关S S断开时断开时(2)当开关闭合时当开关闭合时,电路电路 如图（如图（b）电流电流 I2=0，电位电位 VA=0V 。电流电流 I1=I2=0，电位电位 VA=6V 。电流在闭合电流在闭合路径中流通路径中流通2K A+I I1 12k
22、I I2 26V(b)2k+6VA2k SI I2 2I I1 1(a)19大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 1.5 理想电路元件理想电路元件理想电路元件理想电路元件理想有源元件理想有源元件理想无源元件理想无源元件电电压压源源电电流流源源电电阻阻元元件件电电容容元元件件电电感感元元件件20大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 一、理想有源元件一、理想有源元件 1.1.电压源电压源电压源电压源 US I U US 定值定值USU O I 电压源的特点
23、：电压源的特点：输出电流输出电流 I 不是定值，与输出电压和外电路的情况有关。不是定值，与输出电压和外电路的情况有关。可提供一个固定的电压可提供一个固定的电压 US，称为，称为源电压源电压。输出电压输出电压 U 等于源电压等于源电压 US，是由其本身所确定的定值，是由其本身所确定的定值，与输出电流和外电路的情况无关。与输出电流和外电路的情况无关。21大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 2.2.电流源电流源电流源电流源IS U I IS定值定值ISU O I 电流源的特点：电流源的特点：输出电流输出电流 I 等于源电流等于
24、源电流 IS，是由其本身所确定的定值，是由其本身所确定的定值，与输出电压和外电路的情况无关。与输出电压和外电路的情况无关。输出电压输出电压 U 不是定值，与输出电流和外电路的情况有关。不是定值，与输出电流和外电路的情况有关。电激电激流流可提供一个固定的电流可提供一个固定的电流 IS，称为，称为源电流源电流。22大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时，当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时，它们输出（产生）电功率，起它们输出（产生）电功率，起电源电源作用。作用。US I U
25、IS U I US I U IS U I 当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时，当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时，它们取用（消耗）电功率，起它们取用（消耗）电功率，起负载负载作用。作用。23大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系第第第第1 1 1 1章章章章 直直直直流流流流电电电电路路路路 二、理想无源元件二、理想无源元件 电阻元件电阻元件当电路的某一部分只存在电当电路的某一部分只存在电能的消耗而没有电场能和磁能的消耗而没有电场能和磁场能的储存，这一部分电路场能的储存，这一部分电路可用可用电阻元件电阻元件来代替。来代替。R i u R =ui（）线性电阻与非线性电阻
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