广石化电路课件-电路基础.ppt

一、基本要求：,掌握电流、电压及其参考方向的概念以及电功率和能量的概念。熟练掌握基尔霍夫定律。,重点：基尔霍夫定律难点：参考方向与实际方向的关系,本章说明：,二、重点、难点：,电路分析的主要内容,已知电路结构、元件参数，求电路中的电流(i)、电压(u)和功率P。,下面我们先看一个例子：,求图示电路中的电流IL。,IL=,?,US,R+RL,US-US1,?,不会的原因是：电路中出现了两个回路，我们对电路结构的约束关系不了解，所以不懂求。,1.1电路和电路模型,一、电路的组成：,1.电路：,电流流通的路径称为电路。,2.基本组成：,电源、负载和连接导线。,（1）电源：提供能量的设备。,（2）负载：转换（消耗）能量的设备。,（3）连接导线：连接元器件。起传送电能和传递信息的作用。,（4）其他组成：开关、保护装置等。,3.电路作用：,（1）电能的传输与转换。（2）信息的传输与处理。,二、电路元件和电路模型,1.电路元件：,实际电路都是由一些实际的元器件所组成。,理想元件指一个实际元件在特定的条件下，所表现的主要的电磁特性，而忽略其次要因素。,电阻R电感L电容C,电压源电流源,2.电路模型：,在分析电路时，我们要对实际电路建立数学模型-电路模型。,所谓电路模型就是由理想元件组成的电路。简称电路,(a)实际电路,(b)电路模型（电路图）,三、电路的工作状态：,a.通路：,b.开路：,c.短路：,电路构成闭合回路，有电流通过。,电路断开，电路中无电流通过。,短路是元件由导线直接构成闭合回路。,通路状态：,开路状态,引伸为支路电流为零,(端电压）,短路状态,负载短路,电源短路（事故）,1.2电流和电压的参考方向,电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。,一、电流、,？,U,？,U,电压的方向问题,设:Us=10V、R0=R=5,解得:I=1AUR=5V,人为确定的方向！,a：确定方法？,原则上是任意的。,(建议尽量与实际方向一致),b：正负值的意义？,正表示参考方向和实际方向一致。负表示参考方向和实际方向相反。,c：同一元件I、U方向的关系？,关联方向：非关联方向：,I,U,一般：负载-关联方向电源-非关联方向,二、参考方向,三、参考方向的表示方法,电流参考方向的两种表示：,用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。,用双下标表示：如iAB,电流的参考方向由A指向B。,电压参考方向的三种表示方式：,(1)用箭头表示：,(2)用正负极性表示,(3)用双下标表示,U,U,+,UAB,（高电位在前，低电位在后）,UAB=VAVB,UAB=UBA,例1：,已知：E=2V,R=1问：当Uab分别为3V和1V时，IR=?,E,IR,R,UR,a,b,Uab,解：（1）首先假设各物理量的参考方向，如图所示；,（2）列方程求解。,+,(3)数值计算,（实际方向与参考方向一致）,（实际方向与参考方向相反）,例2：,分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。,参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注(包括方向和符号)，在计算过程中不得任意改变。,参考方向不同时，其表达式相差一负号，但电压、电流的实际方向不变。,电压电流参考方向如图中所标，问：对A、B两部分电路电压电流参考方向关联否？,答：A电压、电流参考方向非关联；B电压、电流参考方向关联。,注意,电流知识：,电流,电流强度,带电粒子有规则的定向运动,单位时间内通过导体横截面的电荷量,电流方向,单位,1kA=103A1mA=10-3A1A=10-6A,A（安培）、kA、mA、A,规定正电荷的运动方向为电流的实际方向,1.3电功率和电能,电压知识：,电压U,单位,单位正电荷q从电路中一点移至另一点时电场力做功（W）的大小。,电位,单位正电荷q从电路中一点移至参考点（0）时电场力做功的大小。,V(伏)、kV、mV、V,电压方向,电位真正降低的方向。,电位：电位值是相对的，参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变；电压：电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变。,电位和电压的区别,a为参考点：Va=0Vb=10VUbc=Vb-Vc,+3V-,Vc=Vb-Ubc=10-3=7VVd=3V,b为参考点：Va=-10VVb=0VVc=Vb-Ubc=0-3=-3VVd=Vc-Ucd=-7V,a,b,c,d,10V,4V,6,6,定义：设备在单位时间内转换的电能就是电功率（功率）。,吸收能量：+正电荷,释放能量：正电荷+,功率的单位：W(瓦)(Watt，瓦特),功率的计算公式：,注意：完整电路的功率是平衡的。（发出功率=吸收功率）,直流电能的计算公式：W=Pt单位：J（焦）,kWh=度,能量的单位：J(焦)(Joule，焦耳),例3：,求图示电路中各方框所代表的元件吸收或产生的功率。,已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A,解：,发出发出吸收发出发出吸收,小结：,电路的基本组成。电路的三种状态。电路电流电压的方向问题。功率与功率平衡。,1-8基尔霍夫定律,基尔霍夫德国物理学家（18241887）,分析与计算电路的基本定律，除了欧姆定律外，还有基尔霍夫定律。,电流定律（KCL）-用于结点电流分配,电压定律（KVL）-用于回路电压分配,定义：在任一时刻，任一结点上的所有支路电流的代数和恒为零。,定义：在任一时刻，沿任一回路内所有支路或元件电压降的代数和恒为零。,名词解释：,A、结点：二个以上电路元件的连接点。,B、支路：二结点之间（不经过其他结点）的各分支路径。,C、回路：任意闭合的路径。,a,b,c,d,e,f,g,h,图例中有三个结点b、c、f。,（流过支路的电流称为支路电流）,（不含支路的回路称为网孔）,一、电流定律（KCL）：,1定义：,在任一时刻，任一结点上的所有支路电流的代数和恒为零。,公式：I=0,结点a:I1+I2-I3=0或-I1-I2+I3=0,（注意正负号的取法）,也可写成：I1+I2=I3,即：I入=I出,电流定律可以推广到任一假定的闭合面（即广义结点）上使用。,2、电流定律推广：,则：IA+IB+IC=0,图示电路中，已知I1=11mA，I4=12mA，I5=6mA。求I2，I3和I6。,解：,I3=I1I5=116=5（mA),I2=I3I4=512=7（mA),I6=I1I2=11(7)=18（mA),I6=I4+I5=12+6=18（mA),例题,二、电压定律（KVL）：,1定义：,在任一时刻，沿任一回路内所有支路或元件电压降的代数和恒为零。,公式：U=0,回路abca（回路I）:,R2I2+US2+R1I1US1=0,回路adbca（回路II）:,R3I3+US3+R1I1US1=0,另表达：US=RI,回路II：,US1US3=R3I3+R1I1,（注意方向取法）,2、电压定律推广：,电压定律可以推广到任一假定的闭合电路上使用。,I,则：RIUS+Uab=0,或：US=Uab+RI,注意：上式Uab的位置，放在负载一边！,例题,电路如图所示，已知UAB=5V，UBC=4V，UDA=3V。试求：（1）UCD；（2）UCA,解：,（2）UCA也可应用KVL直接求解。,（1）,UAB+UBC+UCD+UDA=0,5+（4）+UCD+（3）=0,UCD=2V,UAB+UBC+UCA=0,UCA=1V,小结：,KCL：电流平衡I=0应用于结点KVL：电压平衡U=0应用于回路两定律均可推广：KCL和KVL和欧姆定律一起构成了电路分析的两个基本依据。A、局部