电路的基本物理量及其正方向.ppt

1.课程性质 是高等学校理工科非电类专业必修的一门技术基 础课程。 2.教学目标 通过本课程的学习，使学生获得电工和电子技术 必要的基本理论、基本知识和基本技能，了解电工和 电子技术的应用及发展概况，为学习后续课程以及从 事与本专业有关的工程技术等工作打下一定的基础。 前言 2 4.成绩评定 平时（考勤、作业、实验）：30% 考试：70% 3.学时 多学时：60+20 5.参考书 唐介主编电工学，高教 秦曾煌主编电工学(第六版上下册)，高教 电工学相关习题解答 少学时：40+16 3 6.教学网站 校外 7 南昌大学网络教学平台 校外 7.本课件适用专业 计计算机、机制、热热能、材料、车辆车辆 工程、物理 、光信息、金属材料、生物、生化、工业业工程、发发 酵、给给排水、土木、水电电、食品、食质质、环环工、高 分子、无机材料、汽车车机械基础础等专业专业 。 4 1.1 电路的基本物理量及其方向 1.2 电路的组成和作用 1.3 电路的基本定律 1.4 电路的三种工作状态 1.5 电路中电位的计算 第1章 电路的基本概念与基本定律 5 了解电路模型及其理想电路元件的意义；理解电 压、电流参考方向的意义；理解电路基本定律并能正 确应用；了解电源的有载工作、开路与短路状态，并 能理解电功率和额定值的意义；掌握分析与计算简单 直流电路和电路中各点电位的方法。 电压和电流的参考方向，基尔霍夫定律， 电路中电位的概念及计算。 难点： 6 项目一 直流电路的基本物理量 【知识要求】 了解电路的组成及基本电路模型。 了解电路的基本物理量。 理解和掌握欧姆定律及其计算。 了解电路的有载工作、开路与短路状态 。 【能力要求】 学会使用基本电工仪表。 学会测量电路的基本物理量。 7 一、相关知识 (一)电路及基本电路模型 电流经过的路径称为电路。最基本的电 路由电源、负载、开关和连接导线组成 。 (1) 电源是把非电能转换为电能并向外提供 的设备，如发电机、干电池、蓄电池等。 (2) 负载是电路中取用电能设备的总称，它 把电能转换成其他形式的能。 8 一、相关知识 如电灯把电能转换成光能，电炉把电能 转换成热能，电动机把电能转换成机械 能等。 (3) 开关属于控制电器，用于控制电路的 接通或断开。 (4) 连接导线将电源和负载连接起来，担 负着电能的传输和分配。 9 一、相关知识 图1-1(a)所示为由干电池、小电珠、开关和连接 导线构成的一个简单直流电路。 图1-1(b)所示为该电路的基本电路模型。 实物接线图 基本电路模型 10 第一节 电路的基本物理 量及其正方向 一、电流 电荷在电场作用下有规则的定向运动，称为电流。 在金属导体内的电流是由于导体的内部自由电子在 电场力的作用下有规则的运动而形成的。电流在数值 上等于单位时间内通过某一导体横截面的电荷量。如 果电流用 I 表示，电荷量用q表示，时间用t表示，则得 I=q/t 下一页 11 图1-1 金属导体中的电流方向 返回 式中q为时间t通过导体横截面S的电荷量。 如图1-1所示。 12 电流的方向 习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向， 自由电子和负离子移动的方向跟电流方向相反。 第一节 电路的基本物理量及其正方向 金属导体中的电流方向 13 第一节 电路的基本物理 量及其正方向 电流的正方向是电路中一个非常重要的概念，在学 习中应注意以下几点： （1）电流的实际方向是客观存在的，而其正方向是根 据计算的需要任意选取的，正方向一经选定后，在电 路分析和计算过程中就必须以此为依据，不能随意改 动。 （2）同一电流，若正方向选择不同，其数值相等而符 号相反。因此，电流值的正负只有在选定正方向下才 有意义。 （3）电路中的基本公式和结论，都是在一定的正方向 下得出来的。应用时必须注意正方向的选择。 下一页上一页 14 （4）电流是具有大小和流动方向的代数量，是标量， 不是失量。 二、电压、电位和电动势 1.电压 电压是衡量电场力作功本领大小的物理量。 电路中某两点间的电压，就是该两点间的电位差 ，所以电压又称电位差。 目录 页 前一 页 15 第一节 电路的基本物理 量及其正方向 1.电压 在导体内电荷的定向运动形成电流，它是在电场 力的作用下实现的。为了衡量电场力对电荷做功的能 力，引入电压这一物理量。如下图1-3所示电路中，A ，B两点间的电压UAB在数值上等于电场力把单位正电 荷从A点移到B点所作的功。在电场内两点间的电压也 常成为两点间的电位差，即电压。 下一页上一页 16 图1-3 电荷的运动回路 返回 电压的方向由正指向负 17 一、相关知识 常见电压值 a. 汽车蓄电池：12V b. 生活电压： 中国：220V 日本：110V c. 工业电压： 380V 对于电阻性负载来说，没有电流就没有电压，有电压 就一定有电流，电阻两端的电压又被称为电压降。 18 2).电位 电路中某点的电位，通常选定某一点作为参考 点，把正电荷从某点移动到参考点所作的功称 为该点的电位。 v电位与电压 目录 页 前一 页 19 一、相关知识 2)电位 参考点的电位通常规定为零，所以又叫零点位点。 （a） 接地 （b）接公共点或接机壳 20 小提示 在同一电路中，当选定不同的参考点时， 同一点的电位是不同的，那么，参考点应该如 何确定呢？原则上可以任意选定，但在研究实 际电场时，通常选搭铁点为参考点，必须注意 ，在研究同一问题时，参考点一经确定，各点 电位也就确定了。参考点也就不可更改了。 目录 页 前一 页 21 一、相关知识 3)电动势 为了维持AB两点间的电压恒定，则必须使B端增 加的正电荷经过另一路经流向A端，否则AB间 电压将降低。 22 第一节 电路的基本物理 量及其正方向 三、电功和电功率 1）电功 如果在电场中某两点A和B之间的电压为U ，当电荷q受到电场力的作用，在时间t内从A 点移到B点，那么电场力做的功为： W=Uq 即 W=UIt 下一页上一页 23 2）电功率 电功率就是电流在单位时间内所作的功， 简称功率，用符号P表示。 目录 页 前一 页 24 例题1-1：小明家有一台额定功率为1200W的热 水器，若每天打开4h，每度电的电费为0.50元， 一个月（30天）需要多少电费？ 目录 页 前一 页 25 第一节 电路的基本物理量及其正方向 例1.1 一只60W、220V的白炽灯泡，一个月要消耗多少 千瓦小时电能？按每月30天，每天以4小时计算。 解 根据式（1-5）和式（1-6）可知 W=Pt=60X4X30=7 200Wh=7.2kWh 必须指出：在电工技术里，负载的大小是指用电设备 吸收或消耗功