电工学电工技术高教第七版第2讲

1、小结小结 1、电路模型、电路模型：在一定条件下，用足以反映其电磁性质的在一定条件下，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。构成与实际电路相对应的电路模型。 2、参考方向：假设某一方向为电压、电流的参考方向，假设某一方向为电压、电流的参考方向，也叫其正方向。计算时按照参考方向进行计算。当实际也叫其正方向。计算时按照参考方向进行计算。当实际方向与其参考方向一致时，其值为正；当实际方向与其方向与其参考方向一致时，其值为正；当实际方向与其参考方向相反时，其值为负。参考方向相反时，其值为负。

2、3 3、关联参考方向：如果电流是从电压的正极流向电压的、关联参考方向：如果电流是从电压的正极流向电压的负极，则这样设定的参考方向称为电流与电压是关联参负极，则这样设定的参考方向称为电流与电压是关联参考方向。否则，为非关联参考方向。考方向。否则，为非关联参考方向。 RIU 或表达式：RUIRIU或表达式：RUI4 4、欧姆定律、欧姆定律 小结小结 关联参考方向：关联参考方向： 非关联参考方向：非关联参考方向： 练习：练习： 的表达式及其数值。试求已知：I,5,5,10RVEVUab小结小结 A35510REUIEIRUabab得：A15510REUIEIRUabab得：小结小结 A35510RE

3、U-IEIRUabab得：A15510REU-IEIRUabab得：1 1、内、外电路的概念：电路可分为内电路和外电路。、内、外电路的概念：电路可分为内电路和外电路。对于电源来说，电源内部的电路称为内电路，电源以对于电源来说，电源内部的电路称为内电路，电源以外的电路称为外电路。外的电路称为外电路。 五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 对闭合电路：对闭合电路：R R0 0为电源内阻，虚线内的电路称为内电路。为电源内阻，虚线内的电路称为内电路。 R RL L为负载电阻，虚线外的电路称为外电路。为负载电阻，虚线外的电路称为外电路。0RREIL全电路欧姆定律：全电路欧姆定律：五、

4、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 2 2、电源有载工作、电源有载工作电源与负载连接，负载上有电流通过，就是电源有电源与负载连接，负载上有电流通过，就是电源有载工作。载工作。 如图闭合开关就是有载工作。如图闭合开关就是有载工作。 通常实际电压源都有内阻，通常用通常实际电压源都有内阻，通常用R R0 0表示。虚线框表示。虚线框内为实际电源。内为实际电源。 五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 对于外电路：对于外电路： 0RREIL输出电流：IRU 负载电压：0RREIL负载电流：对于内电路：对于内电路： 0IR-EU 输出电压：（1）、电路分析）、电路分析

5、五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 元件的电压与电流之间关系的曲线称为元件的伏元件的电压与电流之间关系的曲线称为元件的伏安特性曲线。安特性曲线。 电源的输出电压与电流之间关系的曲线称为电源电源的输出电压与电流之间关系的曲线称为电源的外特性曲线。的外特性曲线。 电源的外特性曲线电源的外特性曲线 元件的伏安特性曲线元件的伏安特性曲线 五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 从电源的外特性曲线可以看出电源性质的好坏。如从电源的外特性曲线可以看出电源性质的好坏。如果曲线斜率大，说明电源内阻较大，电源不好。果曲线斜率大，说明电源内阻较大，电源不好。 如果如果R R

6、0 00 0，曲线为水平。不论电流怎样变化，输，曲线为水平。不论电流怎样变化，输出电压保持不变。这样的电源称为理想电源。出电压保持不变。这样的电源称为理想电源。 注意：在电路中，负载大，电流大；负载小，电注意：在电路中，负载大，电流大；负载小，电流小。流小。 五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 例：例： 。，。求：电流表读数为闭合时，断开、，闭合后电流表为，如图已知：021121RE1ASSA2S5 . 5R6 . 2R教材教材P30,习题习题1.5.14五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 解：解： )6 . 2(2)(0111RRRIESo闭合：)

7、5 . 5(1)(0222RRRIESo闭合：3 . 0R8 . 50，联立求解得：VE例：如图当开关例：如图当开关S S断开时，电压表读数为断开时，电压表读数为18V18V，当开关，当开关S S闭闭合时，电流表读数为合时，电流表读数为1.8A1.8A。求：（求：（1 1）E E、R R0 0。（。（2 2）S S闭合时，电压表的读数。闭合时，电压表的读数。 教材教材P30,P30,习题习题1.5.161.5.16五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 解：解： 等效电路等效电路 。，断开时：当V18EU0ISoIREU198 . 118RRIES0RIERo）。（闭合时：当

8、VIRU2 .1698 . 1或：VIREUo2 .1618 . 118电压表读数：五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 （2 2）、功率与功率平衡）、功率与功率平衡、功率的概念、功率的概念单位时间内电流所做的功称为电功率，简称功率，单位时间内电流所做的功称为电功率，简称功率，用符号用符号P P示。示。 dtdWp 即：、功率的计算、功率的计算 关联参考方向：则元件吸收的功率为关联参考方向：则元件吸收的功率为:P=UI:P=UI。非关联参考方向：则元件吸收的功率为非关联参考方向：则元件吸收的功率为:P=-UI:P=-UI。五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与

9、短路 说明：说明：如果如果P0P0，电流流过元件时电位降低，正电荷，电流流过元件时电位降低，正电荷失去能量，元件为负载性质。如果失去能量，元件为负载性质。如果P0P0,P0,则表示元件吸收或消耗功率，即元件为负载性质。若则表示元件吸收或消耗功率，即元件为负载性质。若P0,P0， 吸收吸收10W10W功率功率 （b b）关联方向，）关联方向， P=UI=5(2)=10W，P0P0， 消耗消耗10W10W功率。功率。 五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 、功率平衡功率平衡如上图中负载如上图中负载R R消耗的功率：消耗的功率： 200)(IREIIIREUIPEIPE电源产生的

10、功率：电源产生的功率： 20IRP 电源内阻损耗的功率电源内阻损耗的功率 ：五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 得出功率平衡式：得出功率平衡式： PPPE功率平衡式：负载消耗的功率等于电源产生的功率减功率平衡式：负载消耗的功率等于电源产生的功率减去电源内阻损耗的功率。去电源内阻损耗的功率。 例：例： 6 . 0A5IV220U0201RR，在图示电路中，试求：试求：（1 1）电源的电动势）电源的电动势E E1 1和和负载的反电动势负载的反电动势E E2 2； （2 2）试说明功率平衡。）试说明功率平衡。教材教材P16P16例例1.5.11.5.1 五、电源有载工作、开路与

11、短路五、电源有载工作、开路与短路 解解（1） IREU011VIRUE22356 . 0220011所以：IREU022VIRUE21756 . 0220022所以： （2 2） E E1 1是非关联参考方向是非关联参考方向 WIEPEE11155223111电源吸收的功率：E E1 1发出功率发出功率 E E2 2是关联参考方向是关联参考方向 WIEPEE10855217222电源吸收的功率：E E2 2吸收功率吸收功率 WIR1556 . 0R220101吸收的功率：WIR1556 . 0R220202吸收的功率：五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 电源发出的功率：电

12、源发出的功率：1115W1115W负载吸收的功率：负载吸收的功率：10851085151515151115W1115W。电源产生的功率负载吸收的功率，电源产生的功率负载吸收的功率，所以功率平衡。所以功率平衡。（3 3）、电源与负载的判别）、电源与负载的判别、根据电压与电流的实际方向判断、根据电压与电流的实际方向判断 电源：电流的实际方向从低电位流向高电位。电源：电流的实际方向从低电位流向高电位。 负载：电流的实际方向从高电位流向低电位。负载：电流的实际方向从高电位流向低电位。 五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 解解: : 例：教材例：教材P20P20练习练习1.5.41

13、.5.4 是负载？。问哪个是电源？哪个，如图已知：A1-I220VU电流的实际方向从低电位流电流的实际方向从低电位流向高电位。所以是电源。向高电位。所以是电源。 五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 电流的实际方向从高电位流向低电电流的实际方向从高电位流向低电位。所以是负载。位。所以是负载。 、根据功率判断：、根据功率判断：当当U U和和I I是关联方向时，是关联方向时，电源：电源：P PUIUI0 0 负载：负载：P PUIUI0 0。当当U U和和I I是非关联方向时，是非关联方向时，电源：电源：P P-UI0 -UI0-UI0。五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载

14、工作、开路与短路 解解: : 关联参考方向关联参考方向 是电源0220) 1(220WIUP例：教材例：教材P20P20练习练习1.5.41.5.4 是负载？。问哪个是电源？哪个，如图已知：A1-I220VU非关联参考方向非关联参考方向 是负载0220) 1(220WIUP五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 （4 4）、额定值与实际值）、额定值与实际值额定值：电器设备正常运行时的规定使用值。额定值：电器设备正常运行时的规定使用值。电气设备的三种运行状态：电气设备的三种运行状态：额定工作状态：额定工作状态：I=II=IN N，P=PP=PN N，经济、合理、安全、可靠经济、

15、合理、安全、可靠过载（超载）：过载（超载）：IIIIN N，PPPPN N，设备易损坏，设备易损坏欠载（轻载）：欠载（轻载）：IIIIN N，PPPPN N，不经济，不经济实际值：电器设备工作时的实际电压、电流等。实际值：电器设备工作时的实际电压、电流等。 五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 解解: : 指示灯的额定电流：指示灯的额定电流： AUPI073. 01108指示灯正常发光。时，串联电阻电流为：AI073. 03700073. 0270IUR例：一只例：一只110V110V、8W8W的指示灯，现要接在的指示灯，现要接在380V380V的电源上，的电源上，问要串多

16、大电阻？该电阻的功率？问要串多大电阻？该电阻的功率？ WUIP20073. 0270串联的电阻：串联的电阻： 串联电阻消耗的功率：串联电阻消耗的功率： 五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 例：两只电阻例：两只电阻R R1 1、R R2 2，额定值分别为，额定值分别为4040、10W10W，200200、40W40W，问它们允许通过的电流是多少？如将它，问它们允许通过的电流是多少？如将它们串联起来，最高允许电压多大？们串联起来，最高允许电压多大？ 解解: : 电阻电阻R R1 1的允许通过电流：的允许通过电流： 12RIP 因为：ARPI5 . 0401011电阻电阻R R

17、2 2的允许通过电流：的允许通过电流： ARPI45. 02004022五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 最高允许电压：最高允许电压： 将两只电阻将两只电阻R R1 1、R R2 2串联串联最高允许最高允许0.45A0.45A。 VIRRU10845. 0)40200()(2212 2、 电源开路（空载状态）电源开路（空载状态）电源与负载断开，电源与负载断开，负载中没有电流，负载中没有电流，称为电源开路。称为电源开路。 五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 电源开路的特征：电源开路的特征：电源未经负载而直接由导线接通成闭合回路。称为电源电源未经负载而

18、直接由导线接通成闭合回路。称为电源短路。短路。 3 3、电源短路、电源短路I=0I=0，U=E=UU=E=UOCOC, ,称为开路电压称为开路电压U UOCOC。P=0,P=0,负载功率负载功率 五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 电源短路的特征：电源短路的特征：I=II=IS S=E/R=E/R0 0，短路电流很大，短路电流很大U=0,U=0,负载端电压。负载端电压。P=0,P=0,负载功率负载功率 P PE E= =P=IP=I2 2R R0 0，电源产生的电能全部被内阻消耗掉。电源产生的电能全部被内阻消耗掉。电源内阻电源内阻R R0 0一般都很小，所以短路电流一般都

19、很小，所以短路电流I IS S总是很大。所总是很大。所以以, , 电源短路是一种严重事故电源短路是一种严重事故, , 应严加防止。应严加防止。 常在电常在电路中接入熔断器或自动断路器，起到保护作用。路中接入熔断器或自动断路器，起到保护作用。 五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 例：如图电源的开路电压例：如图电源的开路电压U U0 0为为230V230V，电源短路电流，电源短路电流I IS S为为1150A1150A，当负载电流，当负载电流I I为为50A50A时，求负载电阻时，求负载电阻R R。 教教材、材、P28P28、习题、习题1.5.21.5.2解解: : 电源的电

20、动势：电源的电动势：E=230VE=230VRREIR0中的电流：负载2 . 01150230IERS0电源的内阻：4 . 42 . 0-50230R-IER0负载电阻：作业：作业： P28P28、习题、习题、 1.5.31.5.3、1.5.91.5.9五、电源有载工作、开路与短路五、电源有载工作、开路与短路 六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 1 1、几个概念、几个概念结点：电路中三个或三个以上元件的公共连接点。结点：电路中三个或三个以上元件的公共连接点。支路：由一个或几个元件串联构成的一段无分支电路，支路：由一个或几个元件串联构成的一段无分支电路，称为支路称为支路回路：由支路构成的闭合路径称

21、为回路。回路：由支路构成的闭合路径称为回路。 六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 例：如下图判断支路、结点、回路例：如下图判断支路、结点、回路 1 1条支路，条支路，1 1个回路，个回路，无结点。无结点。 3 3条支路，条支路，3 3个回路，个回路，2 2个结点。个结点。 4 4条支路，条支路，6 6个回路，个回路，2 2个结点。个结点。 六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 6 6条支路，条支路，7 7个回路，个回路，4 4个结点。个结点。一般电路的结点数用一般电路的结点数用n n表示，支路数用表示，支路数用b b表示，回路数表示，回路数用用l l表示。表示。 六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 2

22、 2、基尔霍夫电流（、基尔霍夫电流（KCLKCL）定律）定律应用于结点应用于结点对任何结点，在任一瞬间，流入结点的电流等于由对任何结点，在任一瞬间，流入结点的电流等于由结点流出的电流。即：结点流出的电流。即： I I流入流入= = I I流出流出 。选定参考方向后，选定参考方向后，( (习惯上取流出该结点的支路电流习惯上取流出该结点的支路电流为负，流入为正。为负，流入为正。) )可表述为：在任一瞬间，一个结可表述为：在任一瞬间，一个结点上电流的代数和为点上电流的代数和为 0 0。即：。即： I=0I=0 。基尔霍夫电流定律的依据：电流的连续性原理。基尔基尔霍夫电流定律的依据：电流的连续性原理。

23、基尔霍夫电流定律反应了电路中任意结点处各支路电流间霍夫电流定律反应了电路中任意结点处各支路电流间相互制约的关系。相互制约的关系。六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 例：例： 4231IIII04231IIII基尔霍夫电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面基尔霍夫电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面 对任何闭合封面，流入闭合封面的电流等于流出闭对任何闭合封面，流入闭合封面的电流等于流出闭合封面的电流。合封面的电流。六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 I1+I2=I3 R上电流为上电流为0 六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 AI21AI32AI23例：如下图，已知：例：如下图，已知： 求求I I4 4。

24、解解: : 04231IIIIAIIII3)3()2(22314六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 AI41AI22AI13例：已知：例：已知： 求求I I5 5。教材。教材P25P25、1.6.21.6.2AI34解解: : 43251IIIIIAIIIII84)3(1214325六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 3 3、基尔霍夫电压定律（、基尔霍夫电压定律（KVLKVL）应用于回路应用于回路对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其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。电位升等于电位降。即：即： U U电位升电位升= = U U电位降电位降。选定参考方向后，习惯上电

25、位降取正号，电位升取选定参考方向后，习惯上电位降取正号，电位升取负号。则：负号。则： U U= 0= 0。基尔霍夫电压定律反应了电路中任一回路中各段电压基尔霍夫电压定律反应了电路中任一回路中各段电压间相互制约的关系。间相互制约的关系。六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 4132UE UE顺时针方向：顺时针方向： 电位降电位降 电位升电位升 0UE4132UE或：或： 例：如图例：如图六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 例：如图例：如图选择回路选择回路 a-d-c-aa-d-c-a。 035544334ERIRIRIE或：或： 35544334ERIRIRIE则：则： 六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定

26、律 基尔霍夫电压定律也适合开口电路。基尔霍夫电压定律也适合开口电路。 例：如图例：如图RIUEab电位升电位升 电位降电位降 六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 解：选回路解：选回路ABCDAABCDA，0DACDBCABUUUUVUAB5VUBC4VUDA3CDUCAUDBU 例：如下图，已知例：如下图，已知求：求： 教材：教材：P24P24、例、例1.6.21.6.2六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 VUUUUDABCABCD2)3()4(5所以：所以：VUUUDACDCA1) 3(2VUUUABDADB253另法：选回路另法：选回路ABCAABCA0CABCABUUUVUUUBCABCA1

27、)4(5则：则：选回路选回路ADBAADBA0BADBADUUU则：则：VUUUBAADDB2)5(3六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 4 4、基尔霍夫定律应用中注意的问题、基尔霍夫定律应用中注意的问题（1 1）、两个定律具有普遍性，它们适用于由不同）、两个定律具有普遍性，它们适用于由不同元件所构成的电路，也适用于任一瞬时对任何变化元件所构成的电路，也适用于任一瞬时对任何变化的电流和电压；的电流和电压； （2 2）、在运用定律时，首先要在电路中标注出电流、）、在运用定律时，首先要在电路中标注出电流、电压或电动势的参考方向；电压或电动势的参考方向； （3 3）、在应用）、在应用KVLKVL定律时

28、，要选择一个绕行方向。定律时，要选择一个绕行方向。 六、基尔霍夫定律六、基尔霍夫定律 作业：作业： P32P32、习题、习题、 1.6.31.6.3、1.6.41.6.4、1.6.51.6.51.5.51.5.5、如图（、如图（a a）电池电路，当）电池电路，当U=3VU=3V，E=5VE=5V时，电池是时，电池是电源还是负载？如图（电源还是负载？如图（b b）电池电路，当）电池电路，当U=5VU=5V，E=3VE=3V时，时，电池是电源还是负载？电池是电源还是负载？P20P20、练习与思考、练习与思考解解(a):(a):IREUAEUI12532是电源是电源(b):(b):IREUAUEI1

29、2532是负载是负载七、电路中电位的概念及计算七、电路中电位的概念及计算 1 1、电位的概念、电位的概念电压是两点的电位差，电压是两点的电位差， 电位是该点相对于参考点的电压。电位是该点相对于参考点的电压。参考点的电位称为参考电位，通常设为零。参考点的电位称为参考电位，通常设为零。参考点在电路图中标上参考点在电路图中标上“接地接地”符号，符号，所谓所谓“接地接地”并非真与大地相接。并非真与大地相接。实际应用中实际应用中, ,一般选大地、机壳为参考零电位点一般选大地、机壳为参考零电位点. .2 2、电位的计算、电位的计算 电路中某点的电位等于从该点开始沿任电路中某点的电位等于从该点开始沿任一路径

30、到达参考点的电压降的代数和。一路径到达参考点的电压降的代数和。 七、电路中电位的概念及计算七、电路中电位的概念及计算 电位的计算步骤：电位的计算步骤： （1 1）确定电路的参考点，）确定电路的参考点， （如果没有，自己设定参考点）（如果没有，自己设定参考点） （2 2）选择该点到达参考点的路径，并标明该路径）选择该点到达参考点的路径，并标明该路径的电压、电流的参考方向。的电压、电流的参考方向。 （3 3）计算该路径上各元件的电压。）计算该路径上各元件的电压。（4 4）沿路径计算出该点到参考点的电压的代数和，）沿路径计算出该点到参考点的电压的代数和，即为该点电位。即为该点电位。 注意：一般电压用

31、注意：一般电压用U U表示，电位用表示，电位用V V表示。表示。 七、电路中电位的概念及计算七、电路中电位的概念及计算 例如：在图示电路中，分别以例如：在图示电路中，分别以a a、b b为参考点求为参考点求 VaVa、VbVb、VcVc、VdVd各点的电位。各点的电位。 解：解：VVa0设：设：VUVbab60610 非关联参考方向非关联参考方向 VUVcac80204 关联参考方向关联参考方向 VUVdad3056 关联参考方向关联参考方向 七、电路中电位的概念及计算七、电路中电位的概念及计算 例如：在图示电路中，分别以例如：在图示电路中，分别以a a、b b为参考点求为参考点求 VaVa、

32、VbVb、VcVc、VdVd各点的电位。各点的电位。 VVb0设：设：VUVaba60610VEUVcbc1401VEUVdbd902结论：结论： （1 1）、电位值是相对的，参考点选取的不同，电）、电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中其它各点的电位也将随之改变；路中其它各点的电位也将随之改变； 关联参考方向关联参考方向 七、电路中电位的概念及计算七、电路中电位的概念及计算 （2 2）、电路中两点间的电压值是固定的，不会因）、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，参考点的不同而改变， 即与参考点的选取无关。即与参考点的选取无关。 3 3、电路图的电位简化、电路图的电位简化有时，为了简化电路，用电位表示电源。有时，为了简化电路，用电位表示电源。例：例：七、电路中电位的概念及计算七、电路中电位的概念及计算 简化为：简化为： 七、电路中电位的概念及计算七、电路中电位的概念及计算 整理：整理：七、电路中电位的概念及计算七、电路中电位的概念及计算 简化的电路有时不利于计算，简化的电路有时不利于计算，因此，在计算题时经常把带电位的电路图转化为因此，在计算题时经常把带电位的电路图转化为带电源的电路图。带电源的电路图。 例：如