1电路组成及基本物理量.ppt

电工与电子技术基础 电气工程系汤雨Email tangyu 第一章直流电路 本章内容 本章以直流电路为分析对象 着重讨论电路的基本知识 基本特性 基本定律以及电路的分析和计算方法 具体体现在 1 基本知识 电路的作用和组成 基本物理量 电路状态 理想电路元件 参考方向等 2 基本特性 元件的伏安特性 3 基本定理 叠加定理 等效电源定理 4 基本定律 KCL KVL 5 电路的分析和计算方法 支路电流法 1 1 1 2电路的作用和组成以及基本物理量 一 电路的作用和组成 由某些电气元器件为完成一定功能 按一定方式组合而成的电流通路 连续电流的通路必须是闭合的 电路的定义 二 电路的作用和组成 作用1 实现电能的输送和转换 作用2 实现信号的传递和处理 二 电路的基本物理量 电流 电流的定义 电荷的定向移动将形成电流 带电粒子 电子 离子 的有秩序运动将形成电流 单位时间内穿过某一截面的电荷量 是电流强度的简称 用符号表示 国家标准规定 不随时间变化的物理量用大写字母 而随时间变化的物理量用小写字母来表示 对于直流电路 其电流方向不变 包括恒定和时变电流 其电流用大写字母I来表示 I Q t 对于交流电路 其电流的大小和方向都随时间变化 其电流用小写字母i来表示 i dq dt 电流的参考方向 任意规定的方向 电流的方向有实际方向和参考方向之分 其中实际方向为正电荷运动的方向 或负电荷运动的相反方向 参考方向可以任意假定 当参考方向与实际方向相同时 数值为正 当参考方向与实际方向相反时 数值为负 标注电流参考方向的方法 iab iba 问题的提出 在复杂电路中 如何判断某元件电流的实际方向 请看下例 电路简单时 电流的实际方向容易直接判断出 但当电路比较复杂时 其电流实际方向往往很难事先确定 在解题前 先设定一个正方向 并将其作为参考方向 问题的解决 3 根据计算结果 进而判断实际方向 若计算结果为正 则实际方向与假设方向一致 若计算结果为负 则实际方向与假设方向相反 2 根据电路的定律 定理 列出各物理量间相互关系的方程式 并计算出结果 只有在参考方向选定之后 电流之值才有正负之分 如上例 由如图I的参考正方向 求得 I 0 292A 从而判断出电流的实际方向向上 参考方向一经指定并在图上标明后 在分析 计算过程中必须以此为准 不可改 参考方向未标注 则算式及结果的正 负均无意义 电位 电压和电动势 电位的定义电场力将单位正电荷从电路的某一点移至参考点 零电位点 时所消耗的电能 称为该点的电位 即为该点与参考点之间的电压 在直流电路中电位用 V 来表示 单位为伏特 电位的计算在计算电位时必须首先选定参考点 而且其选定具有任意性 电路中某点的电位 即为该点与参考点之间的电压 参考点 接地点 即认为该点的电位为零 参考点 零电位点或零点 在计算电位时必须首先选定参考点 参考点在电路中用符号 表示 例1 有时 也可略去电源不画 只标出各端的电位值 结论 1 电位是所求点与参考点之间的电压 2 参考点不同 则电位值不同 即各点电位是相对的 而任意两点间的电压值却不变的 即电压是绝对的 解 令VC 0 则 例3 分别计算开关S合上及断开时的VA 解 S合上 电路如图 则 则 例4 分别求出图A中S闭合和断开时的Vb 解 S闭合时 S断开时 按回路abcda 有 例5 已知Uac 5V Ubc 3V 若选择c点为参考点 则 Vc 0V Va Vc Uac 5V Vb Vc Ubc 3V 若选择b点为参考点 对于某一给定的电路 对不同的参考点 虽然各点的电位不同 但任意两点间的电压值是不变的 电压的定义电路中任意两点间 a b 的电压uab等于电场力将单位正电荷q由a点移至b点所做的功 电压又称为电位降 电路中任意两点a b的电压Uab等于这两点的电位之差 即Uab Va Vb 电压的实际方向为高电位指向低电位 标注电压参考方向的方法 1 极性表示法 又称参考极性 电压U的参考正方向 2 箭头表示法 此时 电压参考方向 电位降 3 双下标表示法 Uab表示电压参考方向由a指向b 电动势的定义 电源力将低电位 负极 的正电荷移到高电位 正极 上 电动势是衡量电源力做功能力的物理量 直流电动势 E 单位 伏特 V 电动势的实际作用方向 在电源内部由低电位端指向高电位端 即电位升的方向 Eba Va Vb Eba 电源力把单位正电荷从低电位的b端经电源内部移到高电位a端所做的功 电场力把正电荷从高电位移向低电位 关联参考方向的定义 同一元件的参考方向取为一致 称为关联参考方向 如下图亦可只标一个 另一个隐含为关联方向 功率的定义 电流与电压的乘积 即每单位时间内电场力所作的功 称为电功率 用p或P表示 或 从而 又 单位 瓦 特 W 量纲 W V A 对于直流电路 P UI 问题的提出 某段电路具体是吸收还是产生功率 如何判断 问题的解决 方法一 按其电压与电流的实际方向判别 1 若电压与电路方向关联 即电流由高电位点流向低电位点 则电路吸收功率 为负载 2 若电压与电路方向非关联 即电流由低电位点流向高电位点 则电路发出功率 为电源 方法二 通过u i的参考方向关联与非关联的情况下 由p的实际值来决定 显然 p与u i关联否 u i各自数值的正 负有关 例3 a P1 U1I1 6 2 12W 实际吸收12W b P2 U2