电路分析与应用学习情境二-电路的基本概念与定律课件.ppt
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1、电路分析与应用电路分析与应用精品教材精品教材学习情境二学习情境二 指针式万用表的组装与调试指针式万用表的组装与调试 项目项目1 1 电路的基本概念与定律电路的基本概念与定律目目 录录电电路模型路模型与电与电路路变变量量2基尔霍夫定律基尔霍夫定律3电电阻元件及其串阻元件及其串并联并联4 电圧电圧源源与电与电流源流源 5学习项学习项目目导导入入指指针针式万用表式万用表电电路的特点路的特点1任务一任务一 学习项目导入学习项目导入指针式万用表电路的特点指针式万用表电路的特点 因此,因此,电路如何进行等效是我们学习的内容之一。电路如何进行等效是我们学习的内容之一。一、万用表的电路特点一、万用表的电路特点
2、任务一任务一 学习项目导入学习项目导入指针式万用表电路的特点指针式万用表电路的特点 1.万用表电原理图可以等效为:万用表电原理图可以等效为:2.测量直流电压的电路特点测量直流电压的电路特点 一只电流表也是一只电一只电流表也是一只电压表,但其所能测量电压的压表,但其所能测量电压的范围很小,用串联电阻分压范围很小,用串联电阻分压的原理来扩大电压量程。的原理来扩大电压量程。任务一任务一 学习项目导入学习项目导入指针式万用表电路的特点指针式万用表电路的特点3.测量直流电流的电路特点测量直流电流的电路特点 万用表头可以直接测量直流电流万用表头可以直接测量直流电流,但由于测量机构中的游丝允许通过,但由于测
3、量机构中的游丝允许通过的电流较小,所以可测量的直流电流的电流较小,所以可测量的直流电流范围很小,在实际使用中,应用在表范围很小,在实际使用中,应用在表头并联分流电阻的原理扩大量程。经头并联分流电阻的原理扩大量程。经转换开关切换接入不同的分流电阻,转换开关切换接入不同的分流电阻,以实现不同量程电流的测量。以实现不同量程电流的测量。任务一任务一 学习项目导入学习项目导入指针式万用表电路的特点指针式万用表电路的特点任务一任务一 学习项目导入学习项目导入指针式万用表电路的特点指针式万用表电路的特点4.测量直流电阻的电路特点测量直流电阻的电路特点任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量一、电路
4、一、电路 人们在日常生活或在生产和科研中广泛地使用着各种人们在日常生活或在生产和科研中广泛地使用着各种实际电路。这些电路的形式、特性和作用各不相同。实际电路。这些电路的形式、特性和作用各不相同。1电路的组成电路的组成 所谓电路,就是由电源、负载和中间环节等元器件按所谓电路,就是由电源、负载和中间环节等元器件按一定方式连接起来,为电流的流通提供路径的总体,也称一定方式连接起来,为电流的流通提供路径的总体,也称为网络。图为网络。图1-1所示为一个手电筒电路。所示为一个手电筒电路。图图1-1 手电筒电路手电筒电路任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量图图1-1 手电筒电路手电筒电路 电路
5、由三个部分组成:电路由三个部分组成:(1)电源:电路中电能或电信号的发生器称为电源。电源:电路中电能或电信号的发生器称为电源。(2)负载:电路中的用电器称为负载。负载:电路中的用电器称为负载。(3)中间环节:其作用是将电源和负载连接起来,形中间环节:其作用是将电源和负载连接起来,形成闭合路径,并实现对整个电路的控制、保护和测量。成闭合路径,并实现对整个电路的控制、保护和测量。主要包括:连接导线、控制电器主要包括:连接导线、控制电器(如开关、继电器、接触如开关、继电器、接触器等器等)、保护电器、保护电器(如熔断器如熔断器)、测量仪表、测量仪表(如电压表、电流如电压表、电流表等表等)。任务二任务二
6、 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 2电路的作用电路的作用 电路的作用大致可分为:电路的作用大致可分为:(1)电能的传输与转换电能的传输与转换 例如:电力网络将电能从发电厂输送到各个工厂、广大例如:电力网络将电能从发电厂输送到各个工厂、广大农村和千家万户,再通过负载把电能转换成其他形式的能量农村和千家万户,再通过负载把电能转换成其他形式的能量。(2)实现信号的传输、处理和存贮实现信号的传输、处理和存贮 例如:电视接收天线将含有图像和声音信息的高频电视例如:电视接收天线将含有图像和声音信息的高频电视信号通过高频传输线送到电视机中,经过选择、变频、放大信号通过高频传输线送到电视机中,经过选择、
7、变频、放大和检波等处理,恢复出原来的图像和声音信息,在显像管上和检波等处理,恢复出原来的图像和声音信息,在显像管上呈现图像并在扬声器中发出声音。呈现图像并在扬声器中发出声音。任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量二、电路模型 1.理想电路元件理想电路元件 理想元件理想元件实际元件的理想化模型实际元件的理想化模型 实际器件的应用中一般同时存在以下三种现象:实际器件的应用中一般同时存在以下三种现象:(1)电能的消耗现象)电能的消耗现象 (2)电磁能存贮现象)电磁能存贮现象 (3)电场能量的储存)电场能量的储存 实际电阻器实际电阻器电阻与电感的性质电阻与电感的性质 实际电源实际电源含有内
8、阻含有内阻 实际电感器实际电感器电感、电阻、电容电感、电阻、电容图图1-2 理想电路元件理想电路元件任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 2.电路模型电路模型 是实际电路抽象而成,它近似地反映实际电路的电气是实际电路抽象而成,它近似地反映实际电路的电气特性,它由理想元件组成。特性,它由理想元件组成。如图为晶体管放大电路。如图为晶体管放大电路。(a)实际电路实际电路 (b)电原理图电原理图 (c)电路模型电路模型任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量三、三、电路变量电路变量 电路的特性是由电流、电压和电功率等物理量描述的。电电路的特性是由电流、电压和电功率等物理量描述的
9、。电路分析的基本任务是计算电路中的电流、电压和电功率。路分析的基本任务是计算电路中的电流、电压和电功率。(一)电流(一)电流 1电流电流 电荷的定向移动便形成了电流。电流的实际方向规定为电荷的定向移动便形成了电流。电流的实际方向规定为正电荷的运动方向,电流的大小常用电流强度来表示。电流正电荷的运动方向,电流的大小常用电流强度来表示。电流强度指单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流强度常简强度指单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流强度常简称为电流,即称为电流,即dtdqi(1-1)任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量电流分类:直流电流、交变电流电流分类:直流电流、交变电流 直流电
10、流:直流电流:如果电流的大小和方向不随时间而变化,则如果电流的大小和方向不随时间而变化,则这种电流称为直流电流,简称直流这种电流称为直流电流,简称直流(dc或或DC)。交变电流:交变电流:量值和方向随时间作周期性变化且在一个周量值和方向随时间作周期性变化且在一个周期内平均值为零的时变电流称为交流期内平均值为零的时变电流称为交流(ac或或AC)。电流的单位:电流的单位:在国际单位制中,电流的单位是安在国际单位制中,电流的单位是安培培(A),电荷量的单,电荷量的单位是库位是库仑仑(c),时间的单位是秒,时间的单位是秒(s),所以,所以1 A=1 Cs。电力。电力系统中常用系统中常用kA作为电流单位
11、,换算关系如下:作为电流单位,换算关系如下:A10A1000kA13A10mA13A10A16任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 2电流的参考方向电流的参考方向 为了电路分析和计算的需要,我们为了电路分析和计算的需要,我们任意选定一段电路任意选定一段电路或一个元件中电流的方向,用带箭头的实线段表示,称为或一个元件中电流的方向,用带箭头的实线段表示,称为电流的参考方向。电流的参考方向。若电流实际方向与参考方向相同,电流若电流实际方向与参考方向相同,电流取正值;若电流实际方向与参考方向相反,电流取负值取正值;若电流实际方向与参考方向相反,电流取负值。根据电流的参考方向以及电流量值的
12、正负,就能确定电流根据电流的参考方向以及电流量值的正负,就能确定电流的实际方向。如图的实际方向。如图1-31-3中所示。中所示。图图1-3 电流的方向电流的方向任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 电流的测量:电流的测量:电流的大小可用电流表来测量,对直流电路用直流电流的大小可用电流表来测量,对直流电路用直流电流表测量。测量时,应将电流表串入被测电路中,电流表测量。测量时,应将电流表串入被测电路中,并要保证电流表从电流表的正端流入,负端流出。并要保证电流表从电流表的正端流入,负端流出。任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 (二)电压(二)电压 电荷在电路中移动,就会
13、有能量的交换发生。单位正电电荷在电路中移动,就会有能量的交换发生。单位正电荷由电路中荷由电路中a点移动到点移动到b点时所获得或失去的能量,称为点时所获得或失去的能量,称为a、b两点间的电压。两点间的电压。在电路中任选一点为参考点,则某点到参考点的电压称在电路中任选一点为参考点,则某点到参考点的电压称为这一点为这一点(相对于参考点相对于参考点)的电位。电位用符号的电位。电位用符号 表示,如表示,如a点点电位记作电位记作 。当选择。当选择o点为参考点时,则点为参考点时,则 。若若a、b两点的电位分别记作两点的电位分别记作 ,则,则 (1-3)即两点间的电压就是该两点的电位之差。电压也称为电即两点间
14、的电压就是该两点的电位之差。电压也称为电位差或电位降。位差或电位降。电压的单位为伏电压的单位为伏特特(V)aoauV VaVbaabVVubaVV、任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 2.2.电压的参考方向电压的参考方向 在分析电路时,必须选定电压的参考方向或参考极性,在分析电路时,必须选定电压的参考方向或参考极性,用用“+”+”号和号和“-”-”号分别标注在电路图的号分别标注在电路图的a a点和点和b b点,或用点,或用带下标的字母表示。以后若无特殊说明,电路图中的带下标的字母表示。以后若无特殊说明,电路图中的“+”+”和和“-”-”标注,或标注,或 都表示电压的参考极性都表
15、示电压的参考极性(参考方向参考方向)。规定:规定:电压的实际方向是从高电位指向低电位。将高电压的实际方向是从高电位指向低电位。将高电位点称为正极,低电位点称为负极。电位点称为正极,低电位点称为负极。规定:规定:若计算出的电压值为正值,则电压的实际方向若计算出的电压值为正值,则电压的实际方向与参考极性相同;若计算出的电压值为负值,则电压的实与参考极性相同;若计算出的电压值为负值,则电压的实际方向与参考极性相反。际方向与参考极性相反。abu任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量关联参考方向关联参考方向电压与电流的参考方向一致电压与电流的参考方向一致任务二任务二 电路模型与电路变量电路模
16、型与电路变量 电压的测量:电压的测量:直流电路中,测量电压用电压表并联接入电路,注意直流电路中,测量电压用电压表并联接入电路,注意电压表的电压表的“+”极接高电位或电流流入点,极接高电位或电流流入点,“-”极接低电极接低电位点或电流流出点。位点或电流流出点。任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 (三)电功率和电能(三)电功率和电能 1.1.电功率电功率 电路中,电功率是单位时间内电场力所作的功,则电路中,电功率是单位时间内电场力所作的功,则 dtdp(1-4)功率的单位是瓦功率的单位是瓦特特(w),除瓦之外,也可用,除瓦之外,也可用kw(千瓦千瓦)或或mw(毫瓦毫瓦)作单位。作单
17、位。计算功率的公式为:计算功率的公式为:uipUIP 根据功率的计算结果,若根据功率的计算结果,若p0则吸收功率;则吸收功率;p0则发出、则发出、产生功率。产生功率。所以,从所以,从 P 的的+或或-可以区分器件的性质,或是可以区分器件的性质,或是电源,或是负载。电源,或是负载。任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 例题例题 如图电路中,已知如图电路中,已知U U1 1=1V,=1V,U U2 2=-6V,=-6V,U U3 3=-4V,=-4V,U U4 4=5V,=5V,U U5 5=-10V,=-10V,I I1 1=1A,=1A,I I2 2=-3A,=-3A,I I3
18、3=4A,=4A,I I4 4=-1A,=-1A,I I5 5=-3A=-3A。试求:试求:(1)(1)各二端元件吸收的功率;各二端元件吸收的功率;(2)(2)整个电路吸收的功率。整个电路吸收的功率。解:解:各二端元件吸收的功率为各二端元件吸收的功率为W1)A1()V1(111IUPW18)A3()V6(222IUPW16)A4()V4(333IUP30W)(W30)A3()V10(555发出IUP5W)(W5)A1()V5(444发出IUP51543210W)30516181(kkPPPPPP整个电路吸收的功率为:整个电路吸收的功率为:任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 2.
19、2.电能电能 生活中我们还需要计算一段时间内电路所消耗生活中我们还需要计算一段时间内电路所消耗(或产或产生生)的电能。的电能。在在 段时间内,电路消耗的电能为段时间内,电路消耗的电能为 10ttpdtW 国际单位制中,电能的单位是焦国际单位制中,电能的单位是焦耳耳(J),时间为秒,时间为秒(s)。工程上,电能的单位一般用。工程上,电能的单位一般用kWh表示。表示。日常生活和生产实践常用的千瓦时表,也称电度表,日常生活和生产实践常用的千瓦时表,也称电度表,就是用来测量电能消耗量的仪表。就是用来测量电能消耗量的仪表。10tt 到直流时,直流时,W=P t=UIt 1度度(电电)=1 kW h=3.
20、6 106 J任务二任务二 电路模型与电路变量电路模型与电路变量 例例 有一个电饭锅,额定功率为有一个电饭锅,额定功率为750W750W,每天使用,每天使用2 2小时;一小时;一台台2525吋电视机,功率为吋电视机,功率为150W150W,每天使用,每天使用4 4小时;一台电冰箱小时;一台电冰箱,输入功率为,输入功率为120W120W,电冰箱的压缩机每天工作,电冰箱的压缩机每天工作8 8小时。试计小时。试计算每月(算每月(3030天)耗电多少度?天)耗电多少度?解:解:(0.75kW0.75kW2 h2 h0.15kW0.15kW4h 4h 0.12kW0.12kW8h8h)3030天天 (1
21、.51.5度度 0.60.6度度 0.960.96度)度)3030 91.891.8度度 答答:每月耗电每月耗电91.891.8度度任务三任务三 基尔霍夫定律基尔霍夫定律主要内容主要内容一、几个有关的电路名词一、几个有关的电路名词二、基尔霍夫电流定律二、基尔霍夫电流定律三、基尔霍夫电压定律三、基尔霍夫电压定律四、基尔霍夫定律验证实训四、基尔霍夫定律验证实训任务三任务三 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 一、几个有关的电路名词一、几个有关的电路名词 1 1支路支路 电路中具有两个端钮且通过同电路中具有两个端钮且通过同一电流的每个分支叫做支路。一电流的每个分支叫做支路。2节点节点 电路中三条和三条以上支路
22、的联接点叫做节点。电路中三条和三条以上支路的联接点叫做节点。初学者往往把图中的初学者往往把图中的a点与点与4点看成是两个节点,这是点看成是两个节点,这是错误的,因为错误的,因为a点与点与4点是用理想导体相联的,从电的角度点是用理想导体相联的,从电的角度来看,它们是相同的端点,可以合并成一点。电路图可以来看,它们是相同的端点,可以合并成一点。电路图可以改画,只要保证各元件间的联接关系不变即可。改画,只要保证各元件间的联接关系不变即可。任务三任务三 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 3.3.回路回路 电路中任一闭合路径叫做回电路中任一闭合路径叫做回路。只有一个回路的电路称为单路。只有一个回路的电路称为单回
23、路电路。回路电路。4 4网孔网孔 内部不含有支路的回路叫网内部不含有支路的回路叫网孔。孔。5 网络网络 一般把含元件较多的电路称一般把含元件较多的电路称为网络。实际上,电路与网络这为网络。实际上,电路与网络这两个名词并无明确的区别,通常两个名词并无明确的区别,通常可以混用。可以混用。支路:共支路:共3条条节点:节点:a、b(共共2个)个)回路:共回路:共3个个aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1#1#2#3任务三任务三 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 二、基尔霍夫电流定律二、基尔霍夫电流定律 基尔霍夫电流定律简称基尔霍夫电流定律简称KCLKCL,它描述电路中各电流的,它描述电路中各电流的约束
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