第一章电路的基本概念与基本定律ppt课件

1、第 1 章电路的基本概念和基本定律主要内容：主要内容： 1、电路的基本概念、电路的基本概念（1） 电路模型及电源的工作状态电路模型及电源的工作状态（2） 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向（3） 电位的概念与计算电位的概念与计算2、电路的基本定律、电路的基本定律（1） 欧姆定律欧姆定律（2） 克希荷夫定律克希荷夫定律1、电路的基本概念、电路的基本概念 1-1 电路组成电路组成一、电路一、电路 1、作用：、作用： （1实现电能的传输与转换；实现电能的传输与转换； （2传递和处理信号；传递和处理信号； 2、组成：、组成： （1电源信号源）：供给电路电能电源信号源）：供给电路电能电信号），如发

2、电机、电池等；电信号），如发电机、电池等； （2负载：接受电能或电信号，如电动负载：接受电能或电信号，如电动机、电灯等；机、电灯等； （3中间部分：传输、分配电能，是电中间部分：传输、分配电能，是电路的控制及连接部分，如导线，开关等路的控制及连接部分，如导线，开关等； 1-2 电路模型电路模型 1、引入电路模型的原因：、引入电路模型的原因： 便于对实际电路进行分析和用数学描述，将实便于对实际电路进行分析和用数学描述，将实际元件理想化或称模型化）。际元件理想化或称模型化）。 2、电路元件的理想化模型化）：在一定条件下、电路元件的理想化模型化）：在一定条件下突出元件主要的电磁性质，忽略其次要因素，

3、把突出元件主要的电磁性质，忽略其次要因素，把它近似地看作理想电路元件。它近似地看作理想电路元件。 （1电阻：电阻： （2电容：电容： （3电感：电感： 3、电路模型：、电路模型： 由理想化元件构成的电路。由理想化元件构成的电路。EIRU+_R0R0电池电池灯泡灯泡电路模型电路模型 1-3 电压与电流的参考方向电压与电流的参考方向1、电路的物理量、电路的物理量 、物理量的正方向、物理量的正方向电流电流电压电压电动势电动势实际正方向：物理中对电路量规定的方向。实际正方向：物理中对电路量规定的方向。假设正方向参考正方向）：假设正方向参考正方向）：在分析计算时，对电量人为规定的方向：在分析计算时，对电

4、量人为规定的方向：物理量的实际正方向物理量的实际正方向E4E3_+R3+R4R5R1R2abcd-电路中的各电阻中电流的方向如何确定？提出问题：复杂电路提出问题：复杂电路中难于判断元件中物中难于判断元件中物理量的实际方向，电理量的实际方向，电路中各物理量如何求路中各物理量如何求解？解？关键：在电路分析关键：在电路分析中的假设正方向中的假设正方向参考方向）参考方向）解决方法：解决方法：在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；(2) (2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关系的代数表达式；相互关系的代数表达式；(3)

5、 (3) 根据计算结果确定实际方向：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若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。相反。 本卷须知：本卷须知：（1 1符号仅表示方向，不表示加与减符号仅表示方向，不表示加与减（2 2方向的假定是任意的，不影响结果方向的假定是任意的，不影响结果（3 3一旦方向假定以后，不得中途变更一旦方向假定以后，不得中途变更、物理量正方向的表示方法、物理量正方向的表示方法IRUabE+_abu_+正负号正负号abUaba为高电位点,b为低电位点，电压方向ab） 双下

6、标双下标箭箭 头头uab电压电压+-IR电流：从高电位电流：从高电位 指向低电位。指向低电位。（箭头表示（箭头表示（双下标表示（双下标表示Iab （电流方向（电流方向ab）例例知：知：E=2V, R=1问：问： 当当U分别为分别为 3V 和和 1V 时，时，IR=?E IRRURabU解：解：(1) 假定电路中物理量的正方向如图所示；假定电路中物理量的正方向如图所示；(2) 列电路方程：列电路方程： EUURREURUIRREUUR (3) 数值计算数值计算A1121 V1A112-3 3VRRIUIU时时（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向相反）（实际方向

7、与假设方向相反） 1-欧姆定律欧姆定律欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。RIU注注:当电压和电流的参考方向一致时当电压和电流的参考方向一致时 U=RI当电压和电流的参考方向相反时当电压和电流的参考方向相反时 U=RI非线性电阻伏安特性非线性电阻伏安特性伏安特性伏安特性线性电阻伏安特性线性电阻伏安特性I IUI IU例例应用欧姆定律对下图的电路列出式子，并求电阻。应用欧姆定律对下图的电路列出式子，并求电阻。UIR6V2A(a)UIR6V-2A(b)UIR-2A-6V(d)UIR(c)-6V 2AIUR 326IUR26 3IUR IU

8、R26 326 3方程式方程式R = U/I 仅适用于假设仅适用于假设U、I正方向一致的情况。正方向一致的情况。(2) “实际方向是物理中规定的，而实际方向是物理中规定的，而“假设正方向那么假设正方向那么 是人们在进行电路分析计算时是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。任意假设的。(3) 在以后的解题过程中，注意一定要先假定在以后的解题过程中，注意一定要先假定“正方向正方向” (即在图中表明物理量的参考方向即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程，然后再列方程 计算。缺少计算。缺少“参考方向的物理量是无意义的参考方向的物理量是无意义的.(4) 为了避免列方程时出错，习惯上把为了避免列方程

9、时出错，习惯上把 I 与与 U 的方向的方向 按相同方向假设。按相同方向假设。提示提示 1- 1-电源的工作状态电源的工作状态EUabR+dc2、电源开路：开关断开，电路开路空载）I0,这时电源的端电压称为开路电压或空载电压U0，显然电路开路时，EUUI 00RREI 01、 电源有载工作：当开关K闭合时根据欧姆定律，电路中的电流为负载电阻两端的电压为负载电阻越小，电流越大。电流越大，电源两端电压越小。IRU U=E-IR U=E-IR3、 电源短路：C,d两点之间直接被一条导线连接时，电路处于短路状态，此时R = 0 ,U=0 , 这时电源输出的短路电流IS电流很大。短路电流IS远大于正常输

10、出电流，电源能量全部消耗在它的内阻上，造成电源 损坏，这是不允许的。常在电路中接入熔断器或自动断路器，起到保护作用。 4 4、功率与功率平衡、功率与功率平衡（1 1功率：设电路任意两点间的电压为功率：设电路任意两点间的电压为 U , U ,流入此部分电流入此部分电路的电流为路的电流为 I I， 那么那么 这部分电路消耗的功率为这部分电路消耗的功率为: :P=UIP=UI单位：瓦，千瓦）单位：瓦，千瓦） （2 2功率平衡：由功率平衡：由U UE ER0IR0I得得 UI UIEIEIR0I2R0I2 即：即：PPE P P：电源输出功率：电源输出功率 PE：电源产生的功率：电源产生的功率 P：电

11、源内阻上损耗的功率：电源内阻上损耗的功率P = UI或P=U2/R=I2R0 作为负载其电流与电压方向相同，符合关联定义方向。即功率值的正负与电流、电压的参考方向的选择有关。（3 3电源与负载的判别：电源与负载的判别：电源：P0，U 与I 的实际方向相反，I 从“+”端流出，发出功率。负载：P0，U 与I 的实际方向相同，I 从“+”端流入，取用功率。U 和I 两者的参考方向选得一致时，电源：PUI0 负载：PUI0U 和I 两者的参考方向选得相反时，电源： PUI0 负载：PUI0IR01E1UR02E2电源负载5、额定值与实际值额定值：实际值：制造厂商为了使产品能在给定的条件下正常运行而规

12、定的正常允许值。标记在电气设备或元器件铭牌上，UN表示额定电压、IN表示额定电流、PN表示额定功率。元器件工作时的实际电压、电流等。使用电气设备或元器件时不得超过其额定值，以免影响其正常使用甚至使其遭到损坏。 电气设备工作时的实际值不一定都等于其额定值例：知：有一额定值为例：知：有一额定值为5W 5005W 500 的线绕电阻，问其额定电的线绕电阻，问其额定电流？在使用时电压不得超过多大？流？在使用时电压不得超过多大？解：解： URI=500 URI=5000.1=50V0.1=50VA105005RPI1.6 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1 1、电路分析中的几个概念：、电路分析中的几个概

13、念：结点：三条或三条以上支路相联接点结点：三条或三条以上支路相联接点支路：电路中每一个分支支路：电路中每一个分支回路：电路中一条或多条支路所组成的闭合电路回路：电路中一条或多条支路所组成的闭合电路b bI3I3E3E3_ _+ +R6R6R4R4R5R5R1R1R2R2a ac cd dI1I1I2I2I5I5I6I6I4I4支路：支路：abab、adad、 . . （共（共6 6条）条）回路：回路：abdaabda、 bcdb bcdb、 （共（共7 7 个）个）结点：结点：a a、 b b、 . . ( (共共4 4个）个）I1I2I3I44231IIII例：例：或：或：04231IIII

14、 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。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或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为 0。 I流入=I流出 或 I =0即：即：2 2、基尔霍夫电流定理、基尔霍夫电流定理应用于节点应用于节点 注意： 1.对已知电流，一般按实际方向标示，对未知电流 可任意设定方向，由计算结果确定 未知电流的方 向，即正值时，实际方向与假定方向一致，负值 时，则相反。 2.节点电流定律不仅适用于节点，还可推广应用到某 个封闭面，如下图所示：ABCIABICAIBCIAIBICIA+IB+I

15、C=0即即 I=0例例I=0I=?RRE2E3E1+_R1R+_+_2、基尔霍夫电压定理、基尔霍夫电压定理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，其电位升等于电位降。或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。或电压的代数和为电压的代数和为 0 0；若回路中同时包含电动势与电阻，则在任意回路中，电动势的代数和恒等若回路中同时包含电动势与电阻，则在任意回路中，电动势的代数和恒等于各电阻上的电压降的代数和。（当电动势正方向与所选方向回路方向于各电阻上的电压降的代数和。（当电动势正方向与所选方向回路方向一致时，电动势取一致时，电动势取“+”“+”号，反之取号

16、，反之取“-”“-”号号; ;当电阻上的电流方向与所选当电阻上的电流方向与所选回路方向一致时，电阻上电压降取回路方向一致时，电阻上电压降取“+”“+”号，反之取号，反之取“-”“-”号）号） 即：即： U U升高升高= = U U降低降低 或或 U =0 U =0 或或 E= E= IR IR E E2 2E E1 1I1I2R1R2abcd+ +- -+ +- -+ +- -+ +- -221RIE 112RIE 或：或：112221RIERIE 或：或：0222111 ERIRIERIUEab电位升电位升电位降电位降E+_RabUabI基尔霍夫电压定律的广义化：基尔霍夫电压定律的广义化：1.7 1.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算 电压是两点的电位差电压是两点的电位差, ,电压值确定电压值确定 某点的电位在计算中与零电位点的选择有关，没有某点的电位在计算中与零电位点的选择有关，没有 确切值，只是一个相对值。确切值，只是一个相对值。 电位在运用时要选定一参考