基本概念与基本定律.ppt

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1、电工与电子技术基础1.11.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分1.21.2 电路模型电路模型电路模型电路模型1.31.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1.41.4 欧姆定律欧姆定律欧姆定律欧姆定律1.51.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.61.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.71.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算第第一一章章 电路的基本概念

2、与基本定律电路的基本概念与基本定律电工与电子技术基础 (1)(1)实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转换换换换 (2)(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒1.1.电路的作用电路的作用电路的作用电路的作用 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工电路是电流的通路，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。设备或电路元件按一定方式组合而成。发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线1.1 电路的作

3、用与组成部分电路的作用与组成部分电工与电子技术基础直流电源直流电源直流电源直流电源直流电源直流电源:提供能源提供能源信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等负载负载信号源信号源:提供信息提供信息放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒 电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路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。工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。电路的组成部分电路的组成部分电路的组成部分电路的组成部分电工与电子技术基础1.2 电路模型电源电源负负载载负负载载电电源源开关开关实体电路实体电路ISUS+_R0中间环节中间环节电路模型电

4、路模型与实体电路相对应的与实体电路相对应的与实体电路相对应的与实体电路相对应的电路图电路图电路图电路图称为实体电路的称为实体电路的称为实体电路的称为实体电路的电路模型电路模型电路模型电路模型。RL+U导线导线1.2 电路模型电工与电子技术基础大写大写大写大写 I I 表示直流电流，小写表示直流电流，小写表示直流电流，小写表示直流电流，小写 i i 表示电流的一般符号表示电流的一般符号表示电流的一般符号表示电流的一般符号（1 1）电流电流电流电流 电流强度等于单位时间内通过导体横截面电流强度等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。的电荷量。电流的单位及换算电流的单位及换算电流的单位及换算电流的单位

5、及换算：1A=103mA=106A=109nA 电荷的定向移动形成电流。电荷的定向移动形成电流。电流的大小用电流强度表示，简称电流电流的大小用电流强度表示，简称电流。或或或或1.3 电压、电流及其参考方向电压、电流及其参考方向电工与电子技术基础（2 2）电压电压电压电压 电路中电路中a、b两点间的电压定义为单位正电两点间的电压定义为单位正电 荷由荷由a点移至点移至b点电场力所做的功。点电场力所做的功。电压是电路中产生电流的根本原因。电压是电路中产生电流的根本原因。电压等于电路中两点电位之差。电压等于电路中两点电位之差。或或或或大写大写大写大写 U U 表示直流电压，小写表示直流电压，小写表示直

6、流电压，小写表示直流电压，小写 u u 表示电压的一般符号表示电压的一般符号表示电压的一般符号表示电压的一般符号电压的单位及换算电压的单位及换算电压的单位及换算电压的单位及换算：1V=101V=103 3mV=10mV=10-3-3KVKV电工与电子技术基础图中若图中若图中若图中若 I I=3 A=3 A，则表明电流的则表明电流的则表明电流的则表明电流的实际方向与参考方向相同；反实际方向与参考方向相同；反实际方向与参考方向相同；反实际方向与参考方向相同；反之，若之，若之，若之，若 I I=3 A=3 A，则表明电流的则表明电流的则表明电流的则表明电流的实际方向与参考方向相反实际方向与参考方向相

7、反实际方向与参考方向相反实际方向与参考方向相反 。I+US电压、电流的参考方向：电压、电流的参考方向：当电压、电流参考方向与实当电压、电流参考方向与实当电压、电流参考方向与实当电压、电流参考方向与实际方向相同时，其值为正，反之际方向相同时，其值为正，反之际方向相同时，其值为正，反之际方向相同时，其值为正，反之则为负值。则为负值。则为负值。则为负值。电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向电流的参考方向用箭头表示；电压的参考方向除用极性除用极性除用极性除用极性“+”、“”外，还可用双下标或箭头外，还可用双下标或箭头外

8、，还可用双下标或箭头外，还可用双下标或箭头表示表示表示表示原则上：原则上：原则上：原则上：任意假定。任意假定。RR0电压、电流的参考方向电压、电流的参考方向电工与电子技术基础欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。或者表示为：欧姆定律的单位：在SI中，电阻为欧姆()或者为千欧(k)、兆欧(M)UIR1.4 欧姆定律欧姆定律电工与电子技术基础根据电路上所选电压和电流方向的不同，欧姆定律的表达式有着不同的符号：当电流电流和电压电压的正方向定义为关联方向时，欧姆定律如(1)式 当电流电流和电压电压的正方向定义为非关联方向时欧姆定律如(2)式(1)(2)UIR电工与电子技术基础最简单的电路为直

9、流电路，本节讨论电源的有载运行、开路状态和短路状态，所讨论的内容有电流、电压及功率等方面的特性。本节讨论问题的理论依据是欧姆定律欧姆定律R0EUabR如图电路：E 为电源的电动势为电源的电动势U 为电源的端电压为电源的端电压R0 为电源的内阻为电源的内阻R 为电路负载电阻为电路负载电阻1.5 电源的工作状态电源的工作状态电工与电子技术基础 开关闭合开关闭合,接接通电源与负载。通电源与负载。负载端电压负载端电压负载端电压负载端电压U=IR 电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。在电源有内阻时，在电源有内阻时，I U 。或或 U=E IRoUI=EI IRoP=PE P负载负载取用取用功率功

10、率电源电源产生产生功率功率内阻内阻消耗消耗功率功率 电源输出的功率由负载决定。电源输出的功率由负载决定。负载大小的概念负载大小的概念:负载增加指负载取用的电流和功负载增加指负载取用的电流和功率增加率增加(电压一定电压一定)。IR0R+-EU+-I1.5.1 电源有载工作电源有载工作电工与电子技术基础对于电阻R，其消耗的功率P=UI 或 P=U2/R=I2R0 作为负载其电流与电压方向相同，符合关联定义方向。由此，功率值的正负与电流、电压的参考方向的选择有关。电源：U与I的实际方向相反，I 从“+”端流出，发出功率。负载：U与I的实际方向相同，I 从“+”端流入，吸收功率。R01E1UIR02E

11、2电源电源负载能量的传输和电源、负载的判定电工与电子技术基础特征特征:开关开关 断开断开I=0电源端电压电源端电压(开路电压开路电压)负载功率负载功率U=U0=EP=01.开路处的电流等于零；开路处的电流等于零；I =02.开路处的电压开路处的电压 U 视电路情况而定。视电路情况而定。电路中某处断开时的特征电路中某处断开时的特征:I+U有有源源电电路路IRoR+-EU0+-1.5.2 电源开路电源开路电工与电子技术基础电源外部端子被短接电源外部端子被短接 特征特征:电源端电压电源端电压电源端电压电源端电压负载功率负载功率负载功率负载功率电源产生的能量全被内阻消耗掉电源产生的能量全被内阻消耗掉电

12、源产生的能量全被内阻消耗掉电源产生的能量全被内阻消耗掉短路电流（很大）短路电流（很大）短路电流（很大）短路电流（很大）U=0 PE=P=IR0P=01.1.短路处的电压等于零；短路处的电压等于零；U =02.2.短路处的电流短路处的电流 I 视电路情况而定。视电路情况而定。电路中某处短路时的特征电路中某处短路时的特征电路中某处短路时的特征电路中某处短路时的特征:I+U有有源源电电路路IR0R+-EU0+-1.5.3 电源短路电源短路电工与电子技术基础支路：支路：电路中的每一个分支。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。一条支路流过一个电流，称为支路电流。结点：结点：结点：结点

13、：三条或三条以上支路的联接点。三条或三条以上支路的联接点。回路：回路：回路：回路：由支路组成的闭合路径由支路组成的闭合路径。I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E11 12 23 31.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律电工与电子技术基础 结点共结点共a、b 2个个支路共支路共3条条回路共回路共3个个例例#1#2#3回路几个？回路几个？abI1I2I3U2+-R1R3R2+_U1+_几条几条支路支路？结点几个？结点几个？网孔数网孔数？网孔共网孔共2个个电工与电子技术基础 用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系,其中其中包括包括电流定律电流定律和和

14、电压定律电压定律两个定律。两个定律。对任意结点，在任一时刻，流入结点的电流之对任意结点，在任一时刻，流入结点的电流之对任意结点，在任一时刻，流入结点的电流之对任意结点，在任一时刻，流入结点的电流之和等于由结点流出的电流之和。或者说，和等于由结点流出的电流之和。或者说，和等于由结点流出的电流之和。或者说，和等于由结点流出的电流之和。或者说，在任一瞬间，流入在任一瞬间，流入在任一瞬间，流入在任一瞬间，流入一个结点上的电流的代数和恒等于零。一个结点上的电流的代数和恒等于零。一个结点上的电流的代数和恒等于零。一个结点上的电流的代数和恒等于零。电流定律电流定律电流定律电流定律:例例I1I2I3I4 I=

15、0即：即：或：或：或：或：流入为正流入为正流入为正流入为正流出为负流出为负流出为负流出为负1.6.1基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律电工与电子技术基础I=?广义节点广义节点广义节点广义节点I1I2I3例例例例I1+I2=I3I=0IU2RU3+_U2+_U1+_RRR广义节点广义节点广义节点广义节点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。基尔霍夫电流定律的推广基尔霍夫电流定律的推广电工与电子技术基础 对电路中的任一回路，沿任意方向循环一周，对电路中的任一回路，沿任意方向循环一周，对电路中的任一回路，沿任意方向循环一周，对电路中的任一回路，沿任意方向循环一周，

16、所有电位降等于电位升（或电压的代数和恒为零所有电位降等于电位升（或电压的代数和恒为零所有电位降等于电位升（或电压的代数和恒为零所有电位降等于电位升（或电压的代数和恒为零)。对题图回路对题图回路对题图回路对题图回路#1列列列列KVLKVL方程：方程：方程：方程：电位降电位降电位降电位降即：即：即：即：#1#2电位降为正电位降为正电位降为正电位降为正 电位升为负电位升为负电位升为负电位升为负电压定律电压定律电压定律电压定律:I1I2I3R3US1+_US2_+R1R2例例电位升电位升电位升电位升 IR=IR=U US S 或或或或 U=U=0 0#3对题图回路对题图回路对题图回路对题图回路#2列列

17、列列KVLKVL方程：方程：方程：方程：电位降电位降电位降电位降电位降电位降电位降电位降等于等于等于等于电位升电位升电位升电位升电位升电位升电位升电位升对题图回路对题图回路对题图回路对题图回路#3列列列列KVLKVL方程：方程：方程：方程：电位降电位降电位降电位降第三个方程式不独立第三个方程式不独立第三个方程式不独立第三个方程式不独立电位升电位升电位升电位升省略省略电压定律电压定律电压定律电压定律:电工与电子技术基础1.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算 在分析电路时，常常要用到电位这个概念(与物理学中电势的概念相同)。l两点间的两点间的电压电压就是这两点的就是这两点的电位差电位

18、差(电势差电势差)。l电压电压是两点的是两点的电位差电位差，在计算电路问题时存在确切值。，在计算电路问题时存在确切值。l而电路中某点的而电路中某点的电位电位在计算中与零电位点的选择有在计算中与零电位点的选择有关，没有确切值，只是一个相对值。应特别注意！关，没有确切值，只是一个相对值。应特别注意！l因此，在计算因此，在计算电位电位时，必须选择电路中某点作为时，必须选择电路中某点作为参参考点考点，其电位称为参考电位，通常设其为零。，其电位称为参考电位，通常设其为零。电工与电子技术基础1.7 1.7 电路中的电位及其计算方法电路中的电位及其计算方法电路中的电位及其计算方法电路中的电位及其计算方法1.

19、1.电位电位电位电位ab1 5AVb=5V b b点电位：点电位：点电位：点电位：ab1 5A例例例例电位具有电位具有相对性相对性相对性相对性，相对于参考点较高的电位点是，相对于参考点较高的电位点是正电位正电位正电位正电位，比参考点低的电位点为比参考点低的电位点为负电位负电位负电位负电位。参考点的电位一般。参考点的电位一般取零取零取零取零 。电位实际上就是电路中电位实际上就是电路中某点到参考点的电压某点到参考点的电压某点到参考点的电压某点到参考点的电压，电压常用，电压常用双双双双下标下标下标下标，而电位则用，而电位则用单下标单下标单下标单下标，电位的单位也是，电位的单位也是伏特伏特伏特伏特【V V】。电工与电子技术基础baS S打开时，打开时，a a 点电位点电位？S闭合时闭合时a点电位点电位？S S闭合时闭合时闭合时闭合时b b点电位为点电位为点电位为点电位为“地地地地”电位电位电位电位0 0则则则则例例12V6K4K20K12VSS6K4K20K12V12VbaS S打开时电路为一个闭合全电路打开时电路为一个闭合全电路打开时电路为一个闭合全电路打开时电路为一个闭合全电路求求求求S S打开和闭合时打开和闭合时打开和闭合时打开和闭合时a a点电位为多少？点电位为多少？点电位为多少？点电位为多少？则则则则