电路基本概念和定律课件.ppt

1、跳转到第一页跳转到第一页 为了某种需要而由电源、导线、开关和负载按为了某种需要而由电源、导线、开关和负载按一定方式组合起来的电流的通路称为电路。一定方式组合起来的电流的通路称为电路。n一：进行能量的转换、传输和分配。一：进行能量的转换、传输和分配。n二：实现信号的传递、存储和处理。二：实现信号的传递、存储和处理。跳转到第一页变电站变电站大型工厂大型工厂商店商店学校学校小型电能用户小型电能用户输电线输电线水力发电厂水力发电厂变电站变电站小型配电站小型配电站配电站配电站住宅乡村住宅乡村电电能能的的产产生生和和输输送送跳转到第一页电能的输送和分配电能的输送和分配发电厂发电厂主传输线主传输线500 k

2、V升压升压降压降压电压分配电压分配10 kV降压降压变电站变电站三三 相相单相单相 主设备主设备(380V)插座插座(220V)仪表控制盘仪表控制盘仪表仪表单单 相相跳转到第一页电源：电源：提供电能或信号的器件。提供电能或信号的器件。例如：发电机、干电池例如：发电机、干电池，键盘、编码器，键盘、编码器负载：负载：使用电能或者电信号的设备。使用电能或者电信号的设备。例如：电动机、电炉、电灯、显示器例如：电动机、电炉、电灯、显示器中间环节：中间环节：连接电源和负载的部分，起传输和分配电连接电源和负载的部分，起传输和分配电能的作用。能的作用。例如：输电线路例如：输电线路发电机发电机 电灯电灯电动机电

3、动机 电炉电炉 升压升压变压器变压器 降压降压变压器变压器 输电线输电线 电源电源中间环节中间环节 负载负载 跳转到第一页架空输电线架空输电线跳转到第一页电能的应用电能的应用跳转到第一页早期的通讯早期的通讯现代通信现代通信电能的应用电能的应用跳转到第一页早期的通讯早期的通讯现代通信现代通信电能的应用电能的应用跳转到第一页电能的应用电能的应用跳转到第一页1.1.2 电路模型电路模型电池电池灯泡灯泡负载负载电源电源理想电路元件：理想电路元件：在一定条件下，突出其主要电磁性能，忽略次要因在一定条件下，突出其主要电磁性能，忽略次要因素，将实际电路元件理想化（模型化）。素，将实际电路元件理想化（模型化）

4、。主要有电阻、电感、电容元件。主要有电阻、电感、电容元件。电路模型：电路模型：由理想电路元件所组成的电路，就是实由理想电路元件所组成的电路，就是实 际电路的电际电路的电路模型。路模型。EIRU+_+_+_跳转到第一页1.2 电路变量电路变量n-描述电路特性的物理量n常见变量n电流 电压 功率跳转到第一页电荷的定向移动形成电流。电荷的定向移动形成电流。电流的大小用电流的大小用表示，简称电流。表示，简称电流。电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量。电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量。大写大写 I 表示直流电流表示直流电流小写小写 i 表示电流的一般符号表示电流的一般符号dtdqi 跳转到第

5、一页正电荷运动方向规定为正电荷运动方向规定为电流的实际方向电流的实际方向。电流的方向用一个箭头表示。电流的方向用一个箭头表示。任意假设的电流方向称为任意假设的电流方向称为电流的参考方向电流的参考方向。如果求出的电流值为正，说明参考方向如果求出的电流值为正，说明参考方向与实际方向一致，否则说明参考方向与实际与实际方向一致，否则说明参考方向与实际方向相反。方向相反。跳转到第一页 电路中电路中a a、b b点两点间的点两点间的电压电压定义为单位正定义为单位正电荷由电荷由a a点移至点移至b b点电场力所做的功。点电场力所做的功。dqdWuabab 电路中某点的电路中某点的电位电位定义为单位正电荷由该

6、定义为单位正电荷由该点移至参考点电场力所做的功。点移至参考点电场力所做的功。电路中电路中a a、b b点两点间的电压等于点两点间的电压等于a a、b b两点两点的电位差。的电位差。baabuuu跳转到第一页电压的实际方向电压的实际方向规定由电位高处指向电位低处。规定由电位高处指向电位低处。与电流方向的处理方法类似，与电流方向的处理方法类似，可任选一方向为可任选一方向为电压的参考方向电压的参考方向u1=1V最后求得的最后求得的u为正值，说明电压的实际方向为正值，说明电压的实际方向与参考方向一致，否则说明两者相反。与参考方向一致，否则说明两者相反。u2=1V跳转到第一页 电动势是衡量外力即非静电力

7、做功能力电动势是衡量外力即非静电力做功能力的物理量。外力克服电场力把单位正电荷从的物理量。外力克服电场力把单位正电荷从电源的负极搬运到正极所做的功，称为电源的负极搬运到正极所做的功，称为电源电源的电动势的电动势。dqdWe 电动势的实际方向与电压实际方向相反，电动势的实际方向与电压实际方向相反，规定为由负极指向正极。规定为由负极指向正极。跳转到第一页电路中物理量的方向电路中物理量的方向物理量的物理量的方向：方向：实际方向实际方向参考方向参考方向实际方向实际方向：物理中对电量物理中对电量规定规定的方向。的方向。参考方向：参考方向：（正方向）：（正方向）：在分析计算时，对电量人为在分析计算时，对电

8、量人为任意设定任意设定的方的方向。向。跳转到第一页物理量的实际方向物理量的实际方向 物物理理量量单单位位实实际际正正方方向向电电流流 IA、kA、mA、A正正电电荷荷移移动动的的方方向向电电动动势势 E V、kV、mV、V电电源源驱驱动动正正电电荷荷的的方方向向 (低低电电位位 高高电电位位)电电压压 UV、kV、mV、V电电位位降降落落的的方方向向 (高高电电位位 低低电电位位)跳转到第一页物理量实际方向的表示方法物理量实际方向的表示方法电池电池灯泡灯泡u_+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uab电压电压+-IR电流电流：从高电位

9、：从高电位 指向低电位。指向低电位。IRUabE+_ab+_跳转到第一页电路分析中的电路分析中的参考方向参考方向（正方向）（正方向）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量在复杂电路中难于判断元件中物理量 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？E1ABRE2IR+_+_跳转到第一页(1)在解题前先设定一个方向，作为参考方向；在解题前先设定一个方向，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：若计算结果为若计算结果为正正，则实际方向与假设方向，则实际方向与假设方向一致一致；若计算结

10、果为若计算结果为负负，则实际方向与假设方向，则实际方向与假设方向相反相反。(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；跳转到第一页 对一个元件，电流参考方向和电压参考对一个元件，电流参考方向和电压参考方向可以相互独立地任意确定，但为了方便方向可以相互独立地任意确定，但为了方便起见，常常将其取为一致，称起见，常常将其取为一致，称关联方向关联方向；如；如不一致，称不一致，称非关联方向非关联方向。如果采用关联方向，在标示时标出一种即如果采用关联方向，在标示时标出一种即可。如果采用非关联方向，则必须全部标示。可。如果采用非关联

11、方向，则必须全部标示。跳转到第一页电场力在单位时间内所做的功称为电场力在单位时间内所做的功称为电功率电功率，简称功率。简称功率。dtdWp 功率与电流、电压的关系：功率与电流、电压的关系：关联方向时：关联方向时：p=ui非关联方向时：非关联方向时：p=uip0时吸收功率，时吸收功率，p0时放出功率。时放出功率。跳转到第一页：求图示各元件的功率：求图示各元件的功率.（a）关联方向，）关联方向，P=UI=52=10W，P0，吸收，吸收10W功率。功率。（b）关联方向，）关联方向，P=UI=5(2)=10W，P0，吸收，吸收10W功率。功率。跳转到第一页)()(titupp0时吸收功率，时吸收功率，

12、p0时放出功率。时放出功率。功率功率 单位单位 瓦特（瓦特（W）电能电能（工程上）单位（工程上）单位 千瓦小时（千瓦小时（kWh）“+”关联方向关联方向 “-”非关联方向非关联方向跳转到第一页dtdWp pdtdW 若元件吸收功率为若元件吸收功率为p(t)，并设，并设W(-)=0 ，则，则dptWt)()(表示从表示从-开始到时刻开始到时刻t元件所吸收的电能。元件所吸收的电能。一个元件，如果对任意时刻一个元件，如果对任意时刻t均有均有0)()(dptWt则称该元件为则称该元件为“无源元件无源元件”否则为否则为“有源元件有源元件”跳转到第一页跳转到第一页伏安关系（欧姆定律）：伏安关系（欧姆定律）

13、：关联方向时：关联方向时：u=Ri非关联方向时：非关联方向时：u=Ri符号：符号：功率：功率：RuRiuip22电阻元件是一种消耗电能的元件。电阻元件是一种消耗电能的元件。跳转到第一页注意注意：用用欧姆定律列方程时，一定要在欧姆定律列方程时，一定要在 图中标明参考方向。图中标明参考方向。IRU 欧姆定律1.内容：流过电阻内容：流过电阻R的电流与电阻两端的电压的电流与电阻两端的电压U成正比。成正比。I与与 U的方向一致的方向一致2.表达式：表达式：（1）RUI+_跳转到第一页 I与与 U 的方向不一致的方向不一致（2）IRUIRU（3）“+”“-”号的含义：式中号的含义：式中“+”“-”号式对号

14、式对 参考方向而言；同时，参考方向而言；同时，I、U本身也有本身也有“+”“-”号之分。号之分。RUI-+RUI+_跳转到第一页 广义欧姆定律广义欧姆定律 (支路中含有电动势时的欧姆定律支路中含有电动势时的欧姆定律)EIRUabREUIab当当 UabE 时，时，I 0 表明方向与图中假设方向一致表明方向与图中假设方向一致当当 UabE 时，时，I 0 P 0 吸收功率吸收功率,相当于负载相当于负载P 0 P 0 P 0 发出功率发出功率,相当于电源相当于电源P 0 P 0 发出负功率发出负功率,相当于负载相当于负载例计算例计算吸收功率吸收功率：瓦安伏吸收20210210PIU例计算例计算发出

15、功率发出功率：IU瓦安伏发出20210210PIU或或E E与与I I为关联方向：为关联方向：P=EI P=EI 代表是元件代表是元件 发出功率发出功率，若：若：则为负载瓦安发出20 ,2PIIUP=UI P=UI 代表元件代表元件 吸收功率吸收功率，P=UI P=UI 代表是元件代表是元件 发出功率发出功率，跳转到第一页如一个灯泡额定值为：如一个灯泡额定值为：WPVUNN60220安27.022060 NNNNNNUPIIUP 80760220R ;222RIRUPRIUNNN 5.额定值:电器设备的安全使用值电器设备的三种运行状态：电器设备的三种运行状态：欠载欠载（轻载）：（轻载）：NNP

16、PII（不经济）（不经济）过载过载（超载）：（超载）：NNPPII（设备易损坏）（设备易损坏）额定工作状态：额定工作状态：NNPPII（经济安全可靠）（经济安全可靠）额定额定电压电压 U UN N额定额定功率功率 P PN N额定额定电流电流 I IN N 实际值实际值:电器设备实际运行时的电器设备实际运行时的电压、电流和功率电压、电流和功率值，值，跳转到第一页实际电源的伏安特性实际电源的伏安特性oIRUUs或或oRUIIs 可见一个实际电源可可见一个实际电源可用两种电路模型表示：一用两种电路模型表示：一种为电压源种为电压源Us和内阻和内阻Ro串串联，另一种为电流源联，另一种为电流源Is和和内

17、阻内阻Ro并联。并联。跳转到第一页同一个实际电源的两种模型对同一个实际电源的两种模型对等效，等效，等效条件为：等效条件为：oRUIssoRIUss或或且两种电源模型的内阻相等且两种电源模型的内阻相等跳转到第一页例：用电源模型等效变换的方法求图（例：用电源模型等效变换的方法求图（a）电路）电路的电流的电流i1和和i2。解：将原电路变换为图（解：将原电路变换为图（c）电路，由此可得：）电路，由此可得：(a)电路2Ai1i2 +5V 105(b)(a)的等效电路2Ai21051A3Ai210 5(c)(b)的等效电路A1351052iA121221 ii跳转到第一页例例已知：已知：E=2V,R=1问：问：当当U分别为分别为 3V 和和 1V 时，时，IR=?解：解：(1)假定电路中物理量的正方向如图所示；假定电路中物理量的正方向如图所示；(2)列电路方程：列电路方程：EUURREURUIRREUUR IRURU+_+_E Rab+_跳转到第一页(3)数值计算数值计算A1121 V1A112-3 3VRRIUIU（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向相反）（实际方向与假设方向相反）REUIRE IRRURabU+_+_+_A1121 V1A112-3 3VRRIUIU