电工基础与材料识别复习(一).ppt

电工基础与材料识别复习（一）,直流电路部分,第一章 电路的基本概念与定律,1、电路的基本电量 2、理想电路元件 3、基尔霍夫定律 4、例题解析,基本电量,电流的实际方向 规定：正电荷移动的方向 电压的实际方向 规定：高电位指向低电位 电位定义 电路中某点到参考点的电压 电压与电位的关系 UAB=VA-VB,参考方向 任意假定的方向,若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反； 若未标参考方向，则结果的正、负无意义！,若求得的 u为正值，说明电压的实际极性与参考极性一致，否则说明两者相反。,关联参考方向：电流与电压的参考方向一致。,关联参考方向,非关联参考方向,若 P 0，电路实际吸收功率，元件为负载；,若 P 0，电路实际发出功率，元件为电源。,当元件电流和电压的参考方向关联情况下，吸收的电功率为：,（U和I的实际方向相反，提供能量，是电源）,（U和I的实际方向相同，吸收能量是负载）,非关联,关联,电功率,电功单位：1kWh（1千瓦小时称为1度）=3.6 MJ,根据 电压和电流的实际方向判断器件的性质，或是电源，或是负载。,当元件上的U、I 的实际方向一致，则此元件消耗电功率，为负载。,当元件上的U、I 的实际方向相反，则此元件发出电功率，为电源。,实际方向根据参考方向和计算结果的正、负得到。,结 论,根据 P 的 + 或 - 可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。,在进行功率计算时，如果假设 U、I 正方向一致。,当P 0 时, 说明 U，I 实际方向一致，电路消耗电功率，为负载。,当P 0 时, 说明 U、I 实际方向相反，电路发出电功率，为电源。,理想电路元件,电阻（耗能元件） 电容（储能元件，储存电场能量） 伏安特性 电感（储能元件，储存磁场能量） 伏安特性,理想电压源,理想电压源伏安特性,特点：电流及电源的功率由外电路确定，输出电 压不随外电路变化。,实际电压源,实际电压源伏安特性,U0 = US,特点：输出电压随外电路变化。,实际电压源的两种特殊情况:,开路:,实际电源不接负载时,端电压等于Us,内阻Rs不消耗功率,电压降为零,称为开路状态.,开路时,端电压为Uoc =Us(可直接测得),电流I=0., 短路:,实际电源被短路时,端电压U=0 ,短路电流Isc = Us / Rs.(Rs一般很小,所以短路电流很大,以至损坏电源) .,理想电流源,理想电流源伏安特性,Is,特点：电源的端电压及电源的功率由外电路确定， 输出电流不随外电路变化。,实际电流源,实际电流源伏安特性,特点：输出电流随外电路变化。,基尔霍夫定律,几个名词 支路、节点、回路、网孔 网孔是回路，回路不一定是网孔 KCL定律 在任何时刻，流入任一结点的支路电流恒等于流出该结点的支路电流。,I入= I出,KCL推广应用,在任一时刻，流出一封闭面的电流之和等于流入该封闭面的电流之和。,?,0,KVL定律,在任一瞬间，沿任一回路绕行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。,U1 -U3 -U2+ U4 =0,注意：运用KVL时，需要任意指定一个回路的绕行方向，若元件电压的参考方向与回路的绕行方向一致，则该电压前取“+”号，否则取“-”号。,可将该电路假想为一个回路列KVL方程：,u= us+u1,电路中任意两点间的电压等于这两点间沿任意路径各段电压的代数和。,KVL推广应用,根据 U = 0,UAB= UA UB,UA UB UAB=0,任意时刻电路中各支路电流服从KCL定律的约束； 回路上各电压关系则服从KVL定律的约束。,基尔霍夫定律的应用支路电流法,(1) 在图中标出各支路电流的参考方向，对选定的回路标出回路循行方向。,(2) 应用 KCL 对节点列出 ( n1 )个独立的节点电流 方程。,(3) 应用 KVL 对回路列出 b( n1 ) 个独立的回路 电压方程（通常可取网孔列出） 。,(4) 联立求解 b 个方程，求出各支路电流。,支路电流法的解题步骤:,例题解析,一盏“220V，100W”的电灯正常发光50小时消耗多少度电。,图示电路中的支路数、节点数、和网孔数分别为（ ）。,A、5、3、3 B、6、4、3 C、7、5、3 D、8、6 、6,电路元件的电路电流方向如图所示问：元件是吸收还是释放功率。,如图所示电路中电流I=（ ）。 A、0A B、1A C、1A D、1/3A,在图中，电流I值为( ) A、-4A B、8A C、4A D、-8A,已知电路中A点的对地电位是65V，B点的对地 电位是35V，则UBA=（ ）V A、100 B、30 C、30 D、35,图中五个元件代表电源或负载。参考方向如图所示。已知：I1=4A、I2=6A、U1=140V、U2=90V、U3=60V、U4=80V、U5=30V。,U,I,（1）试标出各电流和电压的实际方向； （2）判断哪些元件是电源，哪些是负载； （3）计算各元件功率。,第二章 直流电路分析方法,1、电阻的串、并联 2、电位的计算 3、电压与电流源的等效变换 4、戴维南定理 5、例题解析,电阻的串与并,1、等效电阻的求法 2、电阻串联具有分压的作用（电压表扩大量程） 3、电阻并联具有分流的作用（电流表扩大量程）,两并联电阻的分流：,电位计算,电位的计算步骤: (1) 任选电路中某一点为参考点，设其电位为零； (2) 标出各电流参考方向并计算； (3) 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。,对外电路而言，如果将同一负载R分别接在两个电源上，R上得到相同的电流、电压，则两个电源对R而言是等效的。,电压源与电流源的等效变换,有源支路的简化,原则：简化前后，端口的电压电流关系不变。,1. 电压源串联,U = (Us1 + Us2 ) (Rs1+Rs2)I,= Us - Rs I,Us = Us1 + Us2,Rs = Rs1 + Rs2,2. 电流源并联,Is = Is1 + Is2,Gs = Gs1 +Gs2,4. 电流源与其它元件串联,3. 电压源与其它元件并联,任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势为E的理想电压源和内阻 R0 串联的电源来等效代替。,等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源均除去（理想电压源短路，理想电流源开路）后所得到的无源二端网络 a 、b两端之间的等效电阻。,等效电源的电动势E 就是有源二端网络的开路电压U0，即将负载断开后 a 、b两端之间的电压。,戴维南定理,例题解析,1、如图所示电路，R1 =R2=R3=20，R4=30，则Rab等于（ ）。 A、22 B、90 C、60 D、52,2、图示电路中A点的电位为（ ）V。电压UCA=( )V,如图所示电路中，电位VA等于（ ）。,若把电路中原来为-3V的点改为电位的参考点，则其它 各点的电位将（ ） A、变高 B、变低 C、不变 D、不能确定,任何一个有源二端线性网络的戴维南等效电路是( )。 A、一个理想电流源和一个电阻的并联电路 B、一个理想电流源和一个理想电压源的并联电路 C、一个理想电压源和一个理想电流源的串联电路 D、一个理想电压源和一个电阻的串联电路,理想电压源和理想电流源间( )。 A、有等效变换关系 B、没有等效变换关系 C、有条件下的等效变换关系,图示电路中，用一个等效电源代替，应该是一个( )。 A、2A的理想电流源 B、2V的理想电压源 C、不能代替，仍为原电路,例：用戴维南定理求图示电路的电流I。,解：(1)断开待求支路，得有源二端网络如图(b)所示。由图可求得开路电压UOC为：,(2)将图(b)中的电压源短路，电流源开路，得到无源二端网络如图(c)所示，由图可求得等效电阻Ro为：,(3)根据UOC和Ro画出戴维南等效电路并接上待求支路，如图(d)所示，由图可求得I为：,用电源等效变换方法求图示电路中电流I3 。,+,_,+,_,I,90V,140V,20,5,6,20,7A,5,18A