第一章 直流电路(少学时)林平勇

1、 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程王王 兰兰2022-1-11 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程电工与电子技术基础 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程 电路基础 电子技术 模拟电子技术 数字电子技术 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程 第一章第一章 直流电路直流电路 河北石油职业技术学院河北石油职业

2、技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程教学目的教学目的 1.1.了解实际电路、理想电路元件和电路模型的概念。 2.2.熟练掌握电流、电压和电功率的概念。 3.3.理解电位、电动势和能量的概念。教学内容概述教学内容概述 主要介绍理想电路元件和电路模型的概念以及电路中常 用的物理量：电流、电压和电功率的概念。教学重点和难点教学重点和难点 重点：电流、电压的参考方向及关联参考方向和电功率 的计算。 难点：电功率的计算及对电路发出和吸收功率的判断。 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程1-11

3、-1实际电路和电路模型实际电路和电路模型 一、实际电路一、实际电路实际电路元件：实际中电气元件的物理实体。如：电灯等。实际电路：由实际电路元件按一定方式连接起来的物理实体。如：日光灯等。 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程负载：由实际元器件构成的电流的通路。电源/信号源：电路中提供电能或者电信号的装置。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。 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程

4、系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程电路的功能：完成能量传输、转换；信号处理、传递等。如：电力系统、广播电视等。二、理想电路元件、电路模型二、理想电路元件、电路模型理想电路元件：是实际电气器件主要电磁特性的科学抽象。 如：电阻R：是模拟实际电气器件中消耗电能的特性并将其抽象出的理想电路元件； 电感L：是模拟实际电气器件中建立磁场的特性并将其抽象出的理想电路元件； 电容C：是模拟实际电气器件中建立电场的特性并将其抽象出的理想电路元件； 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程电路模型：由理想电路元件组成的

5、电路。举例： 一实际线圈实际线圈在各种条件下的电路模型（a）(c)(b) 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程三、电路图三、电路图电路图分为：原理图、装配图、电路模型图。 前两种用于工程中安装、检修和调试。原理图：只表示线路的接法。图形符号见表1-1；装配图：除表示电路的实际接法外，还画出有关部分的装 置与结构，反映出电路的几何尺寸和各元件实际形状。电路模型图：由理想电路元件通过一定的连接构成的图。电路元件符号见表1-2。 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术

6、基础课程 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程举例举例干电池开关电灯R0+ +- -USSR1（a）（b）（c）实际电路与电路模型 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程1-2 1-2 电路中的基本物理量电路中的基本物理量一、电流及其参考方向一、电流及其参考方向1.1.定义：电荷的定向运动称为电流。其大小用电流强度表示。电流强度：单位时间内通过导

7、体某一横截面的电荷量。可表为：tQI 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程 若电流或电荷随 t 变化，用i(t)、q(t)或 i、q 表示。则电荷随t的变化率可近似表为 tqtqitddlim0tqmA10A1A10kA133tqidd因此电流可定义为单位及换算其精确值为： 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程2.2.方向（1）实际方向：规定为正电荷的移动方向。（2）参考方向：人为规定。 二者关系：i0,相同，i0 相同，u0 ，表示A点 电位高于参考

8、点电位，反之亦然。 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程三、电压电流的关联参考方向三、电压电流的关联参考方向 电压电流的参考方向关系共4种：分两类：（1）一致方向称为关联参考方向； （2）不一致方向称为非关联参考方向。（a）iuba（b）iuab（c）iuab（d）uiab（a）关联参考方向（b）关联参考方向（c）非关联参考方向（d）非关联参考方向 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程说明说明：1.1.选用哪一种，原则上任意。习惯上：无源元件取一致方向

9、； 有源元件取不一致方向。2.2.u、i 参考方向一经确定，计算过程中不得改变。3 3.电路图中标出的方向均为参考方向。 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程4.4.电动势的实际方向：由电源负极指向正极。 电动势的参考方向：人为规定。 电动势与电压的参考方向关系： ue（a）（b）电压和电动势的参考方向ue（c）ue(a) u=e (b) u=e (c) u=-e 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程tWP 四、电功率与电能四、电功率与电能1.1.电功

10、率：单位时间电路消耗的能量。表为直流时twtwtptddlim)(0mW101WW,101kWkW,101MW333twtpdd)(p=ui功率随时间变化时，则有即将dw=udq，且dq=idt 代入得：单位：瓦特（W)单位换算： 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程u、i 方向与 p 的关系：（1）u、i 取关联参考方向时： p=ui（2）u、i 取非关联参考方向时： p= -ui p0为吸收功率， p0，吸收；wR2，则如果两个并联电阻有：R1R2，则1、电阻的串联与并联 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工

11、程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程 Rab=R1+ R6+(R2/R3)+(R4/R5)R1R2R3R4R5R6ab由由a、b端向里看，端向里看， R2和和R3，R4和和R5均连接在相同的两点之间，因此是均连接在相同的两点之间，因此是并联关系，把这并联关系，把这4个电阻两两并联个电阻两两并联后，电路中除了后，电路中除了a、b两点不再有结两点不再有结点，所以它们的等效电阻与点，所以它们的等效电阻与R1和和R6相串联。相串联。 电阻混联电路的等效电阻计算，关键在于正确找出电路的连接点，然后分别把两两结点之间的电阻进行串、并联简化计算，最后将简化的等效电阻相串即可求出。

12、河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程1.9 支路电流法支路电流法 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程当不需求当不需求a、c和

13、和b、d间的间的电流时，电流时，(a、c)( b、d)可分可分别看成一个结点。别看成一个结点。 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程支路数支路数b =4，且恒流源支，且恒流源支路的电流已知。路的电流已知。I1= 2A， I2= 3A， I3=6A 对结点对结点 a： I1 + I2 I3 = 7对回路对回路1：12I1 6I2 = 42对回路对回路2：6I2 + UX = 0baI2I342V+I112 6 7A3 cd123+UX对回路对回路3：UX + 3I3 = 0解法解法2 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院

14、电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程 在多个电源同时作用的线性电路中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源单独作用时所得结果的代数和。IR1R2ISUSIR1R2USIR1R2IS 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程12V+_BAI237.2V+_212V+_6A1)2/3(62 . 7 2IA1633)6/3(2122IBA37.2V+_26I2I2 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程+-I4A20V10

15、 10 10 I4A10 10 10 +-I20V10 10 10 A2214IA1101020 I 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程1. 1. 叠加定理只适用于线性电路（电路参数不随电压、电流的变化而改变）。 2. 叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令U=0；暂时不予考虑的恒流源应予以开路，即令Is=0。3. 解题时要标明各支路电流、电压的正方向。原电路中各电压、电流的最后结果是各分电压、分电流的代数和。 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术

16、基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程4. 叠加定理只能用于电压或电流的计算，不能用来求功 率，即功率不能叠加。如：5. 运用叠加定理时也可以把电源分组求解，每个 分支电路的电源个数可能不止一个。 333 III 32332332333233)()()(RIRIRIIRIPR3I3=+ 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程线性线性有源有源二端二端网络网络 ababR0US+- - 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程ABAB 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电子技术基础课程已知：R1=20 、 R2=30 R3=30 、 R4=20 U=10V求：当 R5=16 时，I5=?R1R3+_R2R4R5UI5R5I5R1R3+_R2R4U有源二端网络 河北石油职业技术学院河北石油职业技术学院电子工程系部电工与电子技术基础课程电子工程系部电工与电