(电工电子技术课件)第二讲电功率和能量

(电工电子技术课件)第二讲电功率和能量(电工电子技术课件)第二讲电功率和能量1.4电功率和能量1.电功率功率的单位：W(瓦)(Watt，瓦特)单位时间内电场力所做的功。1.4电功率和能量1.电功率功率的单位：W(瓦)(W

u,i

取关联参考方向P=ui

表示元件吸收的功率P>0

吸收正功率(实际吸收)P<0

吸收负功率(实际发出)P=ui

表示元件发出的功率P>0

发出正功率(实际发出)P<0

发出负功率(实际吸收)

u,i

取非关联参考方向+-iu+-iu2元件吸收或者发出功率的判断

u,i取关联参考方向P=ui表示元件例

求图示电路中各方框所代表的元件吸收或产生的功率。已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－例求图示电路中各方框所代表的元件吸收或产生的解功率守恒：对一完整的电路，满足：发出的功率＝吸收的功率564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－注意已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A解功率守恒：对一完整的电路，满足：564123I2I3I1+从t0到t电路元件消耗的能量：能量能量的单位：J(焦)(Joule，焦耳)从t0到t电路元件消耗的能量：能量能量的单位：J

u,i

取关联参考方向W>0

吸收能量W<0

发出能量W>0

发出能量

u,i

取非关联参考方向+-iu+-iu2元件吸收或者发出能量的判断

W<0吸收能量u,i取关联参考方向W>0吸收能量W<1.5理想电路元件是电路中最基本的组成单元。5种基本的理想电路元件：电阻元件：表示消耗电能的元件电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成电能的元件。注意

线性元件与非线性元件时变元件与非时变元件电路元件1.5理想电路元件是电路中最基本的组成单元。5种基本的理想

电路符号R电阻元件任何时刻端电压与电流成正比的电阻元件。1定义一、电阻元件消耗电能的元件电路符号R电阻元件任何时刻端电压与电流成正比的电阻元件。1

u～i

关系（VCR）R

称为电阻，单位：(Ohm)满足欧姆定律

单位G

称为电导，单位：S(Siemens)

u、i取关联参考方向伏安特性为一条过原点的直线ui0Rui+－u～i关系（VCR）R称为电阻，单位：(Ohm)如电阻上的电压与电流参考方向非关联，公式中应冠以负号；欧姆定律只适用于线性电阻(

R

为常数）；则欧姆定律写为u–Rii–Gu公式和参考方向必须配套使用！注意Rui-+通常电阻元件的电压电流取关联参考方向！如电阻上的电压与电流参考方向非关联，公式中应冠以负号；欧姆定解：对图(a)有,U=IR例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图(b)有,U=–IRRU6V+–2AR+–U6VI(a)(b)I–2A解：对图(a)有,U=IR例：应用欧姆定律对下图电路

电阻元件在任何时刻总是消耗功率的，因此电阻又称为“无源元件”和“耗能元件”。p

ui(–Ri)i–i2R-

u2/Rp

uii2Ru2/RRui+-表明Rui-+2电阻元件的功率与能量电阻元件在任何时刻总是消耗功率的，puui从t0到t电阻消耗的能量：能量短路开路uiRiu+–u+–i00电阻元件的开路与短路：ui从t0到t电阻消耗的能量：能量短路开路ui实际电阻器实际电阻器第1章普通金属膜电阻绕线电阻电阻排热敏电阻实际电阻器第1章普通金属膜电阻绕线电阻电阻排热敏电阻实际电阻器二、电容元件电容器：

在外电源作用下，正负电极上分别带上等量异号电荷，撤去电源，电极上的电荷仍可长久地聚集下去，是一种储存电能的部件。_+qqU电导体由绝缘材料分开就可以产生电容。注意二、电容元件电容器：在外电源作用下，正负电极1.定义电容元件储存电场能量的两端元件。任何时刻其储存的电荷q

与其两端的电压

u能用q～u

平面上的一条曲线来描述。uq库伏特性o1.定义电容元件储存电场能量的两端元件。任何时刻其储存的电

任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电压u成正比。qu

特性曲线是过原点的直线。quo2.线性时不变电容元件电容器的电容值任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电压u成正比。q

电路符号C＋－u+q-qF(法拉),常用F，pF等表示。单位1F=106

F1F

=106pF电路符号C＋－u+q-qF(法拉),常用F，pF等3.电容的电压电流关系电容元件VCR的微分形式u、i

取关联参考方向C＋－ui3.电容的电压电流关系电容元件VCR的微分形式u、i取当u

为常数(直流)时，i=0，电容相当于开路，电容有隔断直流作用；表明C＋－u+q-q某一时刻电容电流i的大小取决于电容电压

u

的变化率，而与该时刻电压

u

的大小无关。电容是动态元件；当u为常数(直流)时，i=0，电容相当于开路，电容有隔某一时刻的电容电压值与-到该时刻的所有电流值有关，即电容元件有记忆电流的作用，故称电容元件为记忆元件。表明电容元件VCR的积分形式上式中u(t0)称为电容电压的初始值，它反映电容初始时刻的储能状况，也称为初始状态。

某一时刻的电容电压值与-到该时刻的所表明电容元件V当电容的u，i

为非关联方向时，上述微分和积分表达式前要冠以负号;注意当电容的u，i为非关联方向时，上述微分和积分表达式前要冠4.电容的功率和储能p>0,电容吸收功率，电容充电。p<0,电容发出功率，电容放电。功率电容能在一段时间内吸收外部供给的能量并转化为电场能量储存起来，在另一段时间内又把能量释放回电路，因此电容元件是储能元件，但是其本身并不消耗能量。u、i取关联参考方向表明4.电容的功率和储能p>0,电容吸收功率，电容充电。p从t0到t

电容储能的变化量：电容的储能从t0到t电容储能的变化量：电容的储能实际电容器的模型_q+qiC＋－uiC＋－uG实际电容器存在漏电流时实际电容器的模型_q+qiC＋－uiC＋－uG实际电容器存实际电容器实际电容器电力电容电力电容电感元件i(t)+-u(t)电感线圈

把金属导线绕在一骨架上构成一实际电感线圈，当电流通过线圈时，将产生磁通，是一种抵抗电流变化、储存磁能的部件。(t)＝N(t)电感元件i(t)+-u(t)电感线圈1.定义电感元件任何时刻，其特性可用～i

平面上的一条曲线来描述。i韦安特性o1.定义电感元件任何时刻，其特性可用～i平面上的一条曲

任何时刻，通过电感元件的电流i

与其磁链

成正比。~i

特性为过原点的直线。2.线性时不变电感元件io电感器的自感任何时刻，通过电感元件的电流i与其磁链成正比电路符号H(亨利)，常用H，mH表示。+-u(t)iL单位电感器的自感L电路符号H(亨利)，常用H，mH表示。+-u(t)i3.线性电感的电压、电流关系u、i取关联参考方向电感元件VCR的微分关系+-u(t)iL根据电磁感应定律与楞次定律3.线性电感的电压、电流关系u、i取关联参考方向电感元件V电感电压u

的大小取决于i的变化率,与i

的大小无关，电感是动态元件；当i为常数(直流)时，u=0，电感相当于短路；+-u(t)iL表明电感电压u的大小取决于i的变化率,与i的大小无关，电感元件VCR的积分关系表明某一时刻的电感电流值与-到该时刻的所有电压值有关，即电感元件有记忆电压的作用，电感元件也是记忆元件。上式中i(t0)称为电感电流的初始值，它反映电感初始时刻的储能状况，也称为初始状态。

电感元件VCR的积分关系表明某一时刻的电感电流值与-到该时注意当电感的u，i

为非关联方向时，上述微分和积分表达式前要冠以负号;注意当电感的u，i为非关联方向时，上述微分和积分表达式前4.电感的功率和储能功率u、i取关联参考方向p>0，电感吸收功率。p<0，电感发出功率。

电感能在一段时间内吸收外部供给的能量转化为磁场能量储存起来，在另一段时间内又把能量释放回电路，因此电感元件是储能元件，其本身不消耗能量。表明4.电感的功率和储能功率u、i取关联参考方向p>0，电从t0到t

电感储能的变化量：电感的储能从t0到t电感储能的变化量：电感的储能实际电感线圈的模型L＋－uR+－u(t)iL实际电感线圈的模型L＋－uR+－u(t)iL贴片型功率电感贴片电感贴片型功率电感贴片电感贴片型空心线圈可调式电感环形线圈立式功率型电感贴片型空心线圈可调式电感环形线圈立式功率型电感电容、电感元件的串联与并联1.电容的串联u1uC2C1u2+++--i

等效电容电容、电感元件的串联与并联1.电容的串联u1uC2C1u2+iu+-C等效u1uC2C1u2+++--iiu+-C等效u1uC2C1u2+++--ii2i1u+-C1C2iiu+-C等效2.电容的并联等效电容i2i1u+-C1C2iiu+-C等效2.电容的并联等效电3.电感的串联u1uL2L1u2+++--iiu+-L等效等效电感3.电感的串联u1uL2L1u2+++--iiu+-L等效u+-L1L2i2i1iu+-L等效4.电感的并联等效电感u+-L1L2i2i1iu+-L等效4.电感的并联等效电感(电工电子技术课件)第二讲电功率和能量(电工电子技术课件)第二讲电功率和能量1.4电功率和能量1.电功率功率的单位：W(瓦)(Watt，瓦特)单位时间内电场力所做的功。1.4电功率和能量1.电功率功率的单位：W(瓦)(W

u,i

取关联参考方向P=ui

表示元件吸收的功率P>0

吸收正功率(实际吸收)P<0

吸收负功率(实际发出)P=ui

表示元件发出的功率P>0

发出正功率(实际发出)P<0

发出负功率(实际吸收)

u,i

取非关联参考方向+-iu+-iu2元件吸收或者发出功率的判断

u,i取关联参考方向P=ui表示元件例

求图示电路中各方框所代表的元件吸收或产生的功率。已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－例求图示电路中各方框所代表的元件吸收或产生的解功率守恒：对一完整的电路，满足：发出的功率＝吸收的功率564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－注意已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A解功率守恒：对一完整的电路，满足：564123I2I3I1+从t0到t电路元件消耗的能量：能量能量的单位：J(焦)(Joule，焦耳)从t0到t电路元件消耗的能量：能量能量的单位：J

u,i

取关联参考方向W>0

吸收能量W<0

发出能量W>0

发出能量

u,i

取非关联参考方向+-iu+-iu2元件吸收或者发出能量的判断

W<0吸收能量u,i取关联参考方向W>0吸收能量W<1.5理想电路元件是电路中最基本的组成单元。5种基本的理想电路元件：电阻元件：表示消耗电能的元件电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件电压源和电流源：表示将其它形式的能量转变成电能的元件。注意

线性元件与非线性元件时变元件与非时变元件电路元件1.5理想电路元件是电路中最基本的组成单元。5种基本的理想

电路符号R电阻元件任何时刻端电压与电流成正比的电阻元件。1定义一、电阻元件消耗电能的元件电路符号R电阻元件任何时刻端电压与电流成正比的电阻元件。1

u～i

关系（VCR）R

称为电阻，单位：(Ohm)满足欧姆定律

单位G

称为电导，单位：S(Siemens)

u、i取关联参考方向伏安特性为一条过原点的直线ui0Rui+－u～i关系（VCR）R称为电阻，单位：(Ohm)如电阻上的电压与电流参考方向非关联，公式中应冠以负号；欧姆定律只适用于线性电阻(

R

为常数）；则欧姆定律写为u–Rii–Gu公式和参考方向必须配套使用！注意Rui-+通常电阻元件的电压电流取关联参考方向！如电阻上的电压与电流参考方向非关联，公式中应冠以负号；欧姆定解：对图(a)有,U=IR例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图(b)有,U=–IRRU6V+–2AR+–U6VI(a)(b)I–2A解：对图(a)有,U=IR例：应用欧姆定律对下图电路

电阻元件在任何时刻总是消耗功率的，因此电阻又称为“无源元件”和“耗能元件”。p

ui(–Ri)i–i2R-

u2/Rp

uii2Ru2/RRui+-表明Rui-+2电阻元件的功率与能量电阻元件在任何时刻总是消耗功率的，puui从t0到t电阻消耗的能量：能量短路开路uiRiu+–u+–i00电阻元件的开路与短路：ui从t0到t电阻消耗的能量：能量短路开路ui实际电阻器实际电阻器第1章普通金属膜电阻绕线电阻电阻排热敏电阻实际电阻器第1章普通金属膜电阻绕线电阻电阻排热敏电阻实际电阻器二、电容元件电容器：

在外电源作用下，正负电极上分别带上等量异号电荷，撤去电源，电极上的电荷仍可长久地聚集下去，是一种储存电能的部件。_+qqU电导体由绝缘材料分开就可以产生电容。注意二、电容元件电容器：在外电源作用下，正负电极1.定义电容元件储存电场能量的两端元件。任何时刻其储存的电荷q

与其两端的电压

u能用q～u

平面上的一条曲线来描述。uq库伏特性o1.定义电容元件储存电场能量的两端元件。任何时刻其储存的电

任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电压u成正比。qu

特性曲线是过原点的直线。quo2.线性时不变电容元件电容器的电容值任何时刻，电容元件极板上的电荷q与电压u成正比。q

电路符号C＋－u+q-qF(法拉),常用F，pF等表示。单位1F=106

F1F

=106pF电路符号C＋－u+q-qF(法拉),常用F，pF等3.电容的电压电流关系电容元件VCR的微分形式u、i

取关联参考方向C＋－ui3.电容的电压电流关系电容元件VCR的微分形式u、i取当u

为常数(直流)时，i=0，电容相当于开路，电容有隔断直流作用；表明C＋－u+q-q某一时刻电容电流i的大小取决于电容电压

u

的变化率，而与该时刻电压

u

的大小无关。电容是动态元件；当u为常数(直流)时，i=0，电容相当于开路，电容有隔某一时刻的电容电压值与-到该时刻的所有电流值有关，即电容元件有记忆电流的作用，故称电容元件为记忆元件。表明电容元件VCR的积分形式上式中u(t0)称为电容电压的初始值，它反映电容初始时刻的储能状况，也称为初始状态。

某一时刻的电容电压值与-到该时刻的所表明电容元件V当电容的u，i

为非关联方向时，上述微分和积分表达式前要冠以负号;注意当电容的u，i为非关联方向时，上述微分和积分表达式前要冠4.电容的功率和储能p>0,电容吸收功率，电容充电。p<0,电容发出功率，电容放电。功率电容能在一段时间内吸收外部供给的能量并转化为电场能量储存起来，在另一段时间内又把能量释放回电路，因此电容元件是储能元件，但是其本身并不消耗能量。u、i取关联参考方向表明4.电容的功率和储能p>0,电容吸收功率，电容充电。p从t0到t

电容储能的变化量：电容的储能从t0到t电容储能的变化量：电容的储能实际电容器的模型_q+qiC＋－uiC＋－uG实际电容器存在漏电流时实际电容器的模型_q+qiC＋－uiC＋－uG实际电容器存实际电容器实际电容器电力电容电力电容电感元件i(t)+-u(t)电感线圈

把金属导线绕在一骨架上构成一实际电感线圈，当电流通过线圈时，将产生磁通，是一种抵抗电流变化、储存磁能的部件。(t)＝N(t)电感元件i(t)+-u(t)电感线圈1.定义电感元件任何时刻，其特性可用～i

平面上的一条曲线来描述。i韦安特性o1.定义电感元件任何时刻，其特性可用～i平面上的一条曲

任何时刻，通过电感元件的电流i

与其磁链

成正比。~i

特性为过原点的直线。2.线性时不变电感元件io电感器的自感任何时刻，通过电感元件的电流i与其磁链成正比电路符号H(亨利)，常用H，mH表示。+-u(t)iL单位电感器的自感L电路符号H(亨利)，常用H，mH表示。+-u(t)i3.线性电感的电压、电流关系u、i取关联参考方向电感元件VCR的微分关系+-u(t)iL根据电磁感应定律与楞次定律3.线性电感的电压、电流关系u、i取关联参考方向电感元件V电感电压u

的大小取决于i的变化率,与i

的大小无关，电感是动态元件；当i为常数(直流)