电路概念及定律

,第一章电路的基本概念和基本定律,1.1电路的作用与组成部分,1.2电路模型,1.3电压和电流的参考方向,1.4欧姆定律,1.5电路有载工作、开路与短路,1.6基尔霍夫定律,1.7电路中电位的概念及计算,电路的基本概念和基本定律,第一章,1.1电路的作用与组成部分,电路：就是电流所通过的路径。它是由电路元件按一定方式组合而成的。,电路的作用：实现电能的传输和转换，（作用之一）,电路的结构形式和所完成的任务多种多样的，举例：,电路的组成：电源、负载、中间环节三部分,电源：将非电能转换成电能的装置，例如：发电机、干电池,负载：将电能转换成非电能的装置，例如：电动机、电炉、灯,中间环节：连接电源和负载的部分，其传输和分配电能的作用。例如：输电线路,举例：（电子电路，即信号电路）,电路的作用之二：传递和处理信号。,1.2电路模型,理想电路元件：在一定条件下，突出其主要电磁性能，忽略次要因素，将实际电路元件理想化（模型化）。主要有电阻、电感、电容元件、电源元件。电路模型：由理想电路元件所组成的电路，就是实际电路的电路模型。,1.3电压和电流的参考方向,电路中物理量的方向,物理量的方向：,实际方向：物理中对电量规定的方向。,参考方向：在分析计算时，对电量人为规定的方向。,物理量的实际方向,电路分析中的参考方向,问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？,电流方向AB？,电流方向BA？,(1)在解题前先设定一个方向，作为参考方向；,解决方法,(3)根据计算结果确定实际方向：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，列出物理量间相互关系的代数表达式；,例,已知：E=2V,R=1问：当U分别为3V和1V时，IR=?,E,IR,R,a,b,+,_,(3)为了避免列方程时出错，习惯上把I与U的方向按相同方向假设。,(1)“实际方向”是物理中规定的，而“参考方向”则是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。,(2)在以后的解题过程中，注意一定要先假定物理量的参考方向，然后再列方程计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的.,提示,注意：用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明参考方向。,欧姆定律,1.4,1.内容：流过电阻R的电流与电阻两端的电压U成正比。,2.表达式：,I与U的方向不一致,（2）,（3）“+”“-”号的含义：式中“+”“-”号是对电压电流参考方向是否一致而言；同时，I、U本身数值也有“+”“-”号之分，是由物理量所设参考方向与实际方向是否一致决定。,广义欧姆定律(支路中含有电动势时的欧姆定律),当UabE时，I0表明方向与图中参考方向一致当UabE时，I0表明方向与图中参考方向相反,3.电阻和电导的概念：,电阻,具有对电流起阻碍作用性质。单位,电导,单位S（西门子）,4.使用范围：线性电阻即电阻值与它所通过的电流和所施加的电压无关。即电阻值固定不变.也可以说满足欧姆定律的电阻为线性电阻.,5.伏安特性曲线：电路元件U、I之间函数关系，表现在直角坐标系中,线性电阻伏安特性曲线为一通过原点的直线。,5.伏安特性曲线：电路元件U、I之间函数关系，表现在直角坐标系中,线性电阻伏安特性曲线为一通过原点的直线。,1.5电源有载工作、开路与短路,伏安特性,1.5.1电源有载工作（开关和上）,1.电压与电流关系,R0R时，UE,单位：w、Kw,式中：PE=EI-是电源产生的功率P=R0I2-是电源内阻上所损耗的功率P=UI-是电源输出的功率,2.功率与功率平衡,3.电源与负载的判别,方法一：由电压电流的实际方向判别（如图）电源：和的实际方向相反，电流从电源“+”端流出，发出功率负载：和的实际方向相同，电流从电源“+”端流入，取用功率,方法二：由U、I参考方向判别：,(1)当U和I参考方向选择一致的前提下,()当U和I参考方向选择不一致的前提下,4.额定值与实际值,额定值概念：在实际电路中，电气设备的电压、电流都有一个额定值，它是制造厂家综合考虑了用电设备的工作能力、运行性能、经济性、可靠性及其使用寿命等命等因素制定的。电路中通常以UN、IN、PN表示。在使用时，电压、电流、功率的实际值不一定等于它们的额定值。,1.5.2.电源开路（开关断开）,I=0U=U0=EP=0,PE=0，P=0,1.5.3.电源短路,U=0I=IS=E/R0P=0PE=P=R0I2,1.6克希荷夫定律（克氏定律）,支路：ab、ad、.（共6条）,回路：abda、bcdb、.（共7个）,节点：a、b、c、d(共4个）,例,1.6.1克氏电流定律（KCL方程）,对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为0。,克氏电流定律的依据：电流的连续性,或：,电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。,闭合面；I1+I2=I3,I=0,克氏电流定律的扩展,I=?,1.6.2克氏电压定律（KVL方程）,对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位升等于电位降。或，电压的代数和为0。,例如：回路a-d-c-a,即：,或：,克氏电压定律也适合开口电路。,例,+,_,节点电位的概念：,1.7电路中电位的概念及计算,电压的概念：两点间的电压就是两点的电位差,某点电位值是相对的，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。,注意：电位和电压的区别,Uab=610=60VUca=204=80VUda=56=30VUcb=140VUdb=90V,以a电为参考点Vv-Va=UbaVb=Uba=-60VVc-Va=UcaVc=Uca=+80VVd-Va=UdaVd=Uda=+30V,例,电位在电