电工电子课件四.ppt

第4章电路的基本概念及基本定律 4 1电路的基本概念 任务告知 1电路的组成及其功能 2电路的基本概念及其计算 3电流 电压的参考方向的意义 负载 1 电路的组成与功能 电路 由实际元器件构成的电流的通路 1 电路的组成 电源 电路中提供电能的装置 如发电机 蓄电池等 在电路中接收电能的设备 如电动机 电灯等 中间环节 电源和负载之间不可缺少的连接 控制和保护部件 如连接导线 开关设备 测量设备以及各种继电保护设备等 电路可以实现电能的传输 分配和转换 电力系统中 电子技术中 电路可以实现电信号的传递 存储和处理 2 电路的功能 2 电路中的电压 电流及其参考方向 1 电流 电流的国际单位制是安培 A 较小的单位还有毫安 mA 和微安 A 等 它们之间的换算关系为 1A 103mA 106 A 109nA 电荷有规则的定向移动形成电流 电流的大小用电流强度表征 定义式为 大小 方向均不随时间变化的稳恒直流电可表示为 在电工技术分析中 仅仅指出电流的大小是不够的 通常以正电荷移动的方向规定为电流的参考正方向 直流情况下 2 电压 高中物理课对电压的定义是 电场力把单位正电荷从电场中的一点移到另一点所做的功 其表达式为 注意 变量用小写字母表示 恒量用大写字母表示 电压的国际单位制是伏特 V 常用的单位还有毫伏 mV 和千伏 KV 等 换算关系为 1V 103mV 10 3KV 电工技术基础问题分析中 通常规定电压的参考正方向由高电位指向低电位 因此电压又称作电压降 从工程应用的角度来讲 电路中电压是产生电流的根本原因 数值上 电压等于电路中两点电位的差值 即 3 电流 电压的参考方向 对电路进行分析计算时应注意 列写电路方程式之前 首先要在电路中标出电流 电压的参考方向 电路图上电流 电压参考方向的标定 原则上任意假定 但一经选定 在整个分析计算过程中 这些参考方向就不允许再变更 非关联参考方向 关联参考方向 实际电源上的电压 电流方向总是非关联的 实际负载上的电压 电流方向是关联的 因此 假定某元件是电源时 应选取非关联参考方向 假定某元件是负载应选取关联参考方向 在电路图上预先标出电压 电流的参考方向 目的是为解题时列写方程式提供依据 因为 只有参考方向标定的情况下 方程式各电量前的正 负号才有意义 为什么要在电路图中预先标出参考方向 例如 设参考方向下US 100V I 5A 则说明电源电压的实际方向与参考方向一致 电流为负值说明其实际方向与图中所标示的参考方向相反 参考方向一经设定 在分析和计算过程中不得随意改动 方程式各量前面的正 负号均应依据参考方向写出 而电量的真实方向是以计算结果和参考方向二者共同确定的 思考回答 1 在电路分析中 引入参考方向的目的是什么 2 应用参考方向时 你能说明 正 负 加 减 及 相同 相反 这几对词的不同之处吗 电路分析中引入参考方向的目的是 为分析和计算电路提供方便和依据 应用参考方向时 正 负 是指在参考方向下 电压 电流数值前面的正负号 如某电流为 5A 说明其实际方向与参考方向相反 某电压为 100V 说明该电压实际方向与参考方向一致 加 减 指参考方向下电路方程式中各量前面的加 减号 相同 是指电压 电流为关联参考方向 相反 指的是电压 电流参考方向非关联 4 电动势E定义 是度量电源的非静电力做功本领 定义式 E W Q单位 与电压单位相同 方向 由 指向 4电路中的电位及其计算方法 1 电位的概念 电位实际上就是电路中某点到参考点的电压 电压常用双下标 而电位则用单下标 电位的单位也是伏特 V 电位具有相对性 规定参考点的电位为零电位 因此 相对于参考点较高的电位呈正电位 较参考点低的电位呈负电位 2 电位与电压之间的关系 a b两点之间电压等于a b两点的电位差 Uab Ua Ub 求开关S打开和闭合时a点的电位值 画出S打开时的等效电路 b a d c c 显然 开关S打开时相当于一个闭合的全电路 a点电位为 S闭合时的等效电路 b a c S闭合时 a点电位只与右回路有关 其值为 d d 3 电位的计算 电路如下图所示 分别以A B为参考点计算C和D点的电位及UCD 以A点为参考电位时 VC 3 3 9V VD 3 2 6V UCD VC VD 15V 以B点为参考电位时 VD 5V VC 10V UCD VC VD 15V 电路中某一点的电位等于该点到参考点的电压 电路中各点的电位随参考点选的不同而改变 但是任意两点间的电压不变 检验学习结果 下图电路中若选定C为参考点 当开关断开和闭合时 判断各点的电位值 求下图电路中开关S闭合和断开时B点的电位 试述电压和电位的异同 若电路中两点电位都很高 则这两点间电压是否也很高 日常生产和生活中 电能 或电功 也常用度作为量纲 1度 1KW h 1KV A h 3 电能 电功率和效率 1 电能 电能的转换是在电流作功的过程中进行的 因此 电流作功所消耗电能的多少可以用电功来量度 电功 式中单位 U V I A t s 时 电功W为焦耳 J 1度电的概念 1000W的电炉加热1小时 100W的电灯照明10小时 40W的电灯照明25小时 电功率反映了电路元器件能量转换的本领 如100W的电灯表明在1秒钟内该灯可将100J的电能转换成光能和热能 电机1000W表明它在一秒钟内可将1000J的电能转换成机械能 2 电功率 电工技术中 单位时间内电流所作的功称为电功率 电功率用 P 表示 直流电路中 国际单位制 U V I A 电功率P用瓦特 W P UI 0 吸收功率 即是负载 P UI 0 发出功率 即是电源 通常情况下 用电器的实际功率并不等于额定电功率 当实际功率小于额定功率时 用电器实际功率达不到额定值 当实际功率大于额定功率时 用电器易损坏 用电器额定工作时的电压叫额定电压 额定电压下的电功率称为额定功率 额定功率通常标示在电器设备的铭牌数据上 作为用电器正常工作条件下的最高限值 右下图电路 若已知元件吸收功率为 20W 电压U 5V 求电流I 分析 由图可知UI为关联参考方向 因此 举例2 右下图电路 若已知元件中电流为I 100A 电压U 10V 求电功率P 并说明元件是电源还是负载 解 UI非关联参考 因此 元件吸收正功率 说明元件是负载 I为负值 说明它的实际方向与图上标示的参考方向相反 想想练练 1 某用电器的额定值为 220V 100W 此电器正常工作10小时 消耗多少焦耳电能 合多少度电 2 一只标有 220V 60W 的电灯 当其两端电压为多少伏时电灯能正常发光 正常发光时电灯的电功率是多少 若加在灯两端的电压仅有