第1章电路基本概念与定律精选文档.ppt
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1、第1章电路基本概念与定律本讲稿第一页,共三十七页绪绪 论论一、课程的地位和主要内容一、课程的地位和主要内容电工电子技术研究电工技术和电子技术 的理论及其应用的科学技术。电工技术电工技术 (上册)(上册)(电工学)(电工学)电工电子技术电工电子技术电子技术电子技术 (下册)(下册)电路分析基础电路分析基础 磁路与电机磁路与电机 模拟电子技术模拟电子技术 数字电子技术数字电子技术 本讲稿第二页,共三十七页 第第1章章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律1.11.1 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
2、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本讲稿第三页,共三十七页本章要求本章要求本章要求本章要求:1.了解电路模型及理想电路元件的意义;了解电路模型及理想电路元件的意义;了解电路模型及理想电路元件的意义;了解电路模型及理想电路元件的意义;2.理解电压与电流理解
3、电压与电流理解电压与电流理解电压与电流参考方向参考方向参考方向参考方向的意义;的意义;的意义;的意义;3.3.理解理解理解理解电路的电路的电路的电路的基本定律基本定律基本定律基本定律并能正确应用;并能正确应用;并能正确应用;并能正确应用;4.4.了解电源的有载工作、开路与短路状态,了解电源的有载工作、开路与短路状态,理解电功率和额定值的意义;理解电功率和额定值的意义;理解电功率和额定值的意义;理解电功率和额定值的意义;5.5.掌握掌握掌握掌握分析与计算电路中各点电位分析与计算电路中各点电位分析与计算电路中各点电位分析与计算电路中各点电位的方法。的方法。本讲稿第四页,共三十七页1.1 电路的作用
4、与组成部分电路的作用与组成部分 (1)(1)实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换 (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大放大器器扬声器扬声器话筒话筒1.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设备或电路是电流的通路,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。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.输电线输电线本讲稿第五页,共三十七页2.2.电路的电路的电路的电路的组成部
5、分组成部分电源电源:提供提供电能的装置电能的装置负载负载:取用取用电能的装置电能的装置中间环节:中间环节:传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用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.输电线输电线本讲稿第六页,共三十七页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2.2.电路的电路的组成部分组成部分放大放大器器扬声器扬声器话筒话筒激励:激励:电源或信号源的电压或电流,推动电路工作电源或信号源的电压或电流,推动电路工作;响应响应:由激励所产生
6、的电压和电流由激励所产生的电压和电流;电路分析:电路分析:在电路结构、电源和负载等参数已知的条件在电路结构、电源和负载等参数已知的条件下,讨论激励和响应之间的关系。下,讨论激励和响应之间的关系。本讲稿第七页,共三十七页1.2 电路模型电路模型 为了便于用数学方法分析电路,将为了便于用数学方法分析电路,将实际电路模型化实际电路模型化,用理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件,从而构用理想电路元件或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。成与实际电路相对应的电路模型。实际电路实际电路实际器件(电阻器、电容器、实际器件(电阻器、电容器、电感线圈、晶体管、集成电路等)电感
7、线圈、晶体管、集成电路等)电路模型电路模型抽象抽象近似近似理想电路元件(电阻元件、电容元件、理想电路元件(电阻元件、电容元件、电感元件、电源、理想运放等)电感元件、电源、理想运放等)器件建模:器件建模:1.1.保留主要电磁特性保留主要电磁特性2.2.一个器件可由多个元件模型表示一个器件可由多个元件模型表示电路的建模过程电路的建模过程本讲稿第八页,共三十七页 电池电池是电源元件,其参数为是电源元件,其参数为电动势电动势 E 和内阻和内阻Ro;灯泡灯泡主要具有消耗电能主要具有消耗电能的性质,是电阻元件,其的性质,是电阻元件,其参数为电阻参数为电阻R;筒体筒体用来连接电池和灯泡,用来连接电池和灯泡,
8、其电阻忽略不计,认为是其电阻忽略不计,认为是无电阻的理想导体。无电阻的理想导体。开关开关用来控制电路的通断。用来控制电路的通断。今后分析的都是指电路模今后分析的都是指电路模今后分析的都是指电路模今后分析的都是指电路模型,简称电路。在电路图中,型,简称电路。在电路图中,型,简称电路。在电路图中,型,简称电路。在电路图中,各种电路元件都用规定的图各种电路元件都用规定的图各种电路元件都用规定的图各种电路元件都用规定的图形符号表示。形符号表示。形符号表示。形符号表示。手电筒的电路模型手电筒的电路模型R+RoES+UI电池电池导线导线灯泡灯泡开关开关 手电筒由电池、灯泡、开关手电筒由电池、灯泡、开关和筒
9、体组成。和筒体组成。本讲稿第九页,共三十七页1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 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低电位低电位 高电位高电位kV、V、mV、VkV、V、mV、V注
10、意:注意:它们是它们是标量标量,规定方向是为了便于电路的计算。,规定方向是为了便于电路的计算。本讲稿第十页,共三十七页(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,对电量任意在分析与计算电路时,对电量任意假定的方向。一种假定的方向。一种分析方法分析方法。Iab 双下标双下标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aRb箭箭 标标abRI正负极性正负极性+abU U+_关联参考方向关联参考方向关联参考方向关联参考方向负载负载 U U、I
11、 I参考方向相同;参考方向相同;参考方向相同;参考方向相同;电源电源电源电源 I参考方向与参考方向与参考方向与参考方向与E方向相同。方向相同。方向相同。方向相同。本讲稿第十一页,共三十七页实际方向与参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)值才有正负之分。值才有正负之分。若若 I=5A,则电流从则电流从 a 流
12、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,则电压的实际方向从,则电压的实际方向从 a 指向指向 b;若若 U=5V,则电压的实际方向从,则电压的实际方向从 b 指向指向 a。本讲稿第十二页,共三十七页1.4 欧姆定律欧姆定律U、I 参考方向相同时,参考方向相同时,U、I 参考方向相反时,参考方向相反时,参考方向相反时,参考方向相反时,RU+IRU+I 表达式中有两套正负号:表达式中有两套正负号:式前的正负号由式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定;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值本身的正负则说明实
13、际方向与参考 方向之间的关系。方向之间的关系。通常取通常取 U、I 参考方向相同,即参考方向相同,即关联参考方向关联参考方向。U=R I U=RI本讲稿第十三页,共三十七页解:解:对图对图(a)有有,U=RI例:例:应用欧姆定律对下图电路列出式子,并求电阻应用欧姆定律对下图电路列出式子,并求电阻R。对图对图(b)有有,U=RIRU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A本讲稿第十四页,共三十七页电路端电压与电流的关系称为伏安特性。电路端电压与电流的关系称为伏安特性。电路端电压与电流的关系称为伏安特性。电路端电压与电流的关系称为伏安特性。遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻,它表示该段电路遵循欧姆定
14、律的电阻称为线性电阻,它表示该段电路遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻,它表示该段电路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。电压与电流的比值为常数。电压与电流的比值为常数。电压与电流的比值为常数。I/AU/Vo线性电阻的伏安特性线性电阻的伏安特性线性电阻的概念:线性电阻的概念:线性电阻的概念:线性电阻的概念:线性电阻的伏安特性是线性电阻的伏安特性是线性电阻的伏安特性是线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。一条过原点的直线。一条过原点的直线。一条过原点的直线。本讲稿第十五页,共三十七页1.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路开关闭合开关闭合开关闭合开关
15、闭合,接通电源与负载接通电源与负载接通电源与负载接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 U=IR(1)特征)特征:1.5.1 电源有载工作电源有载工作IR0R EU I 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,在电源有内阻时,在电源有内阻时,I I U U 。或或或或 U U=E IR0 0电源的外特性电源的外特性电源的外特性电源的外特性EUI0 0 当当 R R0R R 时,则时,则时,则时,则U U E E ,表明当负,表明当负,表明当负,表明当负载变化时,电源的端电压变化不大,载变化时,电源的端电压变化不大,载变化时,电源的端电压变化
16、不大,载变化时,电源的端电压变化不大,即带负载能力强。即带负载能力强。即带负载能力强。即带负载能力强。本讲稿第十六页,共三十七页负载端电压负载端电压U=RI(1)特征)特征:或或或或 U=E RU=E Ro oI IUI=EI RUI=EI Ro oI P=P PE E P P负载负载负载负载取用取用取用取用功率功率功率功率电源电源电源电源产生产生产生产生功率功率功率功率内阻内阻内阻内阻消耗消耗消耗消耗功率功率功率功率IR0R EU I本讲稿第十七页,共三十七页(2)电源与负载的判别)电源与负载的判别)电源与负载的判别)电源与负载的判别根据根据根据根据 U、I I 的的的的实际方向判别实际方向
17、判别电源:电源:电源:电源:U U、I I 实际方向相反,实际方向相反,实际方向相反,实际方向相反,即电流从即电流从即电流从即电流从U U“+”端流出,端流出,端流出,端流出,(发出功率)(发出功率)(发出功率)(发出功率);负载:负载:负载:负载:U、I I 实际方向相同,实际方向相同,即电流从即电流从即电流从即电流从U U“+”端流入,端流入,端流入,端流入,(吸收功率)(吸收功率)(吸收功率)(吸收功率)。R U+_IIE+_U+_本讲稿第十八页,共三十七页例例1:已知:方框代表电源或负载,已知:方框代表电源或负载,已知:方框代表电源或负载,已知:方框代表电源或负载,U=220V,I I
18、=-1A=-1A试问试问:哪些方框是:哪些方框是电电源,哪些是源,哪些是负载负载?UI+-(a(a)UI+-(b(b)UI-+(c(c)UI-+(d(d)解:解:解:解:(a)电流从电流从“+”流出,故为电源;流出,故为电源;(b)(b)电流从电流从电流从电流从“+”“+”流入,故为负载;流入,故为负载;流入,故为负载;流入,故为负载;(c)(c)电流从电流从电流从电流从“+”“+”流入,故为负载流入,故为负载流入,故为负载流入,故为负载 ;(d)电流从电流从“+”流出,故为电源。流出,故为电源。本讲稿第十九页,共三十七页例例例例2 2:已知:已知:已知:已知:U1=9V=9V,I I=-1A
19、=-1A,R=3=3 求:元件求:元件求:元件求:元件1 1、2 2分分分分别别别别是是是是电电电电源源源源还还还还是是是是负载负载负载负载,并,并,并,并验证验证验证验证 电电电电路功率是否平衡?路功率是否平衡?路功率是否平衡?路功率是否平衡?解:解:解:解:I1R U1 U22因为因为因为因为U U2 2=-=-RIRI+U1=12V所以电流从元件所以电流从元件1的的“+”流入,从元件流入,从元件2的的“+”流流出,出,故故故故元件元件元件元件1 1为为为为负载负载负载负载,元件元件元件元件2 2为为电源电源电源电源。电源产生功率:电源产生功率:电源产生功率:电源产生功率:P P2 2=U
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