chapter1电路的基本概念与基本定律.ppt

电 工 学,电工技术,闽江学院电子系,2010.9,第一章 电路的基本概念与基本定律,第三章 电路的暂态分析,第二章 电路分析方法,第四章 正弦交流电路,第五章 三相电路,第六章 磁路与铁芯线圈电路,HOME,第七章 交流电动机,第九章 控制电机,第八章 直流电动机,第十章 继电接触器控制系统,第十一章 可编程控制器及其应用,第十三章 电工测量,第十二章 工业企业用电与安全用电,第一章 电路的基本概念与基本定律,介绍概念:,什么是电路 ?,电路元件?,电路模型?,电路参数 ?,参考方向?,什么是,什么是,KCL ?,KVL ?,第二节 电路模型,第四节 欧姆定律,第五节 电源的有载工作、开路与短路,第六节 基尔霍夫定律,第七节 电路中电位的概念及计算,第三节 电压和电流的参考方向,HOME,什么是电路?,电路是电流的通路。由电路器件(例如晶体管)和电路元件(例如电容、电感、电阻等）为了某种需要而按照一定方式组合起来的。,最简单的电路是由 电源、负载、中间环节构成的。 下面的就是这个简单电路和电路模型：,可以看到电流的通路：,电源,中间环节,负 载,电池,中间环节,负载,实际电路,电路模型,HOME,（1）电能的传输和转换,电路有什么作用呢?,（2）信号的传递和处理,实际的电路是很复杂的，本书只讨论电路模型而非实际电路本身。,比如上图的电池等效成了电压源；而灯泡等效成了电阻。,它从复杂实际电路等效而来, 是由理想电路元件构成的。,HOME,电 源,中间环节,负 载,电池,中间环节,负载,实际电路,电路模型,电容,电感,电压源,电流源,电阻,电路元件的理想化,在一定条件下突出元件主要的电磁性质，忽略其次要因素，把它近似地看作理想电路元件。,为什么电路元件要理想化?,便于对实际电路进行分析和用数学描述，将实际元件理想化（或称模型化）。,1、电流：,在导体中，自由电子在电场力的 作用下做有规则的移动形成电流。,正电荷移动的方向为电流的实际方向,规定：,电路理论中涉及的电路变量通常有：,HOME,2、电压：,电场力把单位正电荷由A 搬到B 所做的功,表示为 UAB,也叫电压降或电位差,单位 伏特 V,1V=1000mV ,1mV=1000V,与电压代表的意义相同，可以说电位是电压的一种特例。,定义：,A 点的电位是A 点与参考点间的电压，记做UA,方向为从A 至B,电场力将电位正电荷从电源的低电位点移到高电位点所做的功。,电动势用E 表示，实际方向为电位升的方向，与电压方向相反。,电压？,电位？,电动势？,电压？,电位？,电动势？,HOME,电压、电压降、电位差、电位、电动势,它们的相同点,它们的区别,单位相同 都是 伏特 （V）,仅电动势的方向与其它的相反,3. 电功率,注意电压的名称,电功率与电压和电流密切相关。当正电荷从元件上电压的“+”极经元件移至“-”极时，电场力要对电荷作功，这时，元件吸收能量；反之，正电荷从“-”极到“+”极时，电场力作负功，元件向外释放能量。,功率用 p 来表示,p(t) =u(t) i(t),单位为 W 、mW 、 kW,定义,HOME,电压、电流均是直流量，所以应有 P=UI,在直流 电路中,记住喽！,4. 参考方向,电路变量的参考方向原则上是可以任意假定的, 有了参考方向, 电流的正负才意义。一般地，无源电路元件的电流参考方向一旦确定, 则电压的参考方向也随之而定, 即取与电流相关联的参考方向。如：,电流参考方向,I,如此确定电流,才有如此的电压,I,UAB,UAB,HOME,从a 到b,从b 到a,有源元件上 自有方向,电压源,电流源,在这一节里要弄懂电路变量和变量的参考方向。,HOME,元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为关联参考方向;反之，称为非关联参考方向。,关联参考方向,非关联参考方向,5. 关联参考方向,i,+,-,+,-,i,U,U,HOME,欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。,当电压和电流的参考方向一致时 U=RI 当电压和电流的参考方向相反时 U=RI,注意喽！,伏安特性,线性电阻伏安特性,非线性电阻伏安特性,解：,HOME,1、电源有载工作,电源就是向电路提供能量的器件。,开关闭合,有载,开关断开,开路,cd短接,短路,看这个最简单的电路,(1)、电压和电流,由欧姆定律可列上图的电流,负载电阻两端电压,电源的外特性曲线,当,R0R时,由上两式得,返回,(2).功率与功率平衡,功率 设电路任意两点间的电压为 U ,流入此部分电路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为:,功率平衡：由UER0I得 UIEIR0I2,PPE P,电源输出 的功率,电源内阻上 损耗功率,电源产生 的功率,W为瓦特 KW为千瓦,返回,(3). 电源与负载的判别,分析电路时，如何判别哪个元件是电源？哪个是负载？,U和I 的参考方向与实际方向一致,U和I的实际方向相反，电 流从端流出，发出功率,电源,负载,U和I的实际方向相同，电 流从端流入，吸收功率,当,返回,或当,U和I两者的参考方向选得一致,电源 PUI0 负载 PUI0,电源 PUI0 负载 PUI0,U和I两者的参考方向选得相反,(4)、额定值与实际值,额定值是制造厂商为了使产品能在给定的条件下 正常运行而规定的正常允许值,注,在使用电气设备或元件时，电压、电流、功率的实际值不一定等于它们的额定值,返回,2、电源开路,特征：I0 UU0E P0,3、电源短路,特征：U0 IISER0 PEPR0I2 P0,返回,支路（Branch）：,电路中的每一条分支。,节点（Node）：,三条或者以上支路的交汇点。,回路（Loop）：,由支路构成的闭合路径。,6条支路 - b=6 4个节点 - n=4 7个回路 - L=7,该电路拥有,1、,HOME,基尔霍夫定律,基尔霍夫电流定律（Kirchhoffs Current Law）,基尔霍夫电压定律（Kirchhoffs Voltage Law）,简称 KCL,简称 KVL,KCL内容：,KVL内容：,对任意节点，任意时刻，,对任意闭合回路，任意时刻，沿一定方向绕行一周，各元件上电压降 的代数和为零。,流入（或流出）该节点 的电流代数和为零。,2、,HOME,基尔霍夫电流定律（KCL）的说明,KCL的依据：电流的连续性,例如在下图节点中可以根据KCL列写方程：,流入为正流出为负,3、,定律内容 i =o,KCL还可适用于任意封闭的面，对下面封闭面可列方程：,I1 +I2 -I3 =0,HOME,I=?,I=0,基尔霍夫电压定律（KVL）的说明,回路#1,回路#2：,回路#3：,第3个方程不独立,4、,对下图中各回路列写方程：,HOME,基尔霍夫电流方程：,节点a：,节点b：,独立方程只有 1 个,基尔霍夫电压方程：,独立方程只有 2 个,HOME,设：电路中有N个节点，B个支路,N=2、B=3,本节小结,HOME,（为后面的支路电流法使用）,HOME,在分析电子电路时，通常要用到电位的概念。例如，判断二极管或者晶体管的工作状态等。,Uab61060V Uca20480V Uda5630V Ucb140V Udb90V,VbVaUba Vb60V VcVaUca Vc80V VdVaUda Vd30V,E,1,=140V,4A,6A,5,20,6,a,b,c,d,E,2,90V,10A,Va=Uab=60V Vc=Ucb=140V Vd=Udb=90V,结论：（1）电路中某一点的电位等于该点与参考点 （电位为零）之间的电压 （2）参考点选得不同，电路中各点的电位值随着 改变，但是任意两点间的电位差是不变的。,各点电位的高低是相对的，而两点间电位的 差值是绝对的。,注：,返回,第一章 电路的基本概念和基本定律习题课,学习要点,本章学习要点是理解和掌握下述基本概念和知识点： 1、电路和电路模型的概念； 2、电压和电流的参考方向； 3、考虑参考方向后的欧姆定律； 4、电源的工作状态； 5、基尔霍夫定律； 6、电位的应用；,HOME,选择题,2、已知电路中,则A、B间的电压UAB为（ ）,c,-1V b) 0 c) 1V,HOME,1、在下图电路中，已知,则A、B两点间的电压UAB为（ ）。,-18V 18V c) - 6V,a,12V,2A,5、在下图电路中，当增大电阻R