《电路的基本物理量及其参考方向》课件

《电路的基本物理量及其参考方向》一电路电路是由某些电气元件按一定方式连接起来的总体，它提供了电流流通的路径。电路主要由电源、负载和中间环节三部分组成。1.定义:2.组成:返回例如：手电筒电路电源中间环节负载电源：其它形式的能量（信号）

电能（电信号）负载：电能（电信号）其它形式的能量（信号）

返回3.作用：（1）实现能量的传输、分配和转换.（2）实现信号的传递与处理。（3）信息的存储。二电路模型1.定义：电路模型就是将实际电路中的各种元件按其主要物理性质分别用一些理想电路元件来表示所构成的电路图。返回2.

常见的理想电路元件电阻电容电压源电流源返回电感3.

手电筒的电路模型R0RUS电源中间环节负载

电路模型只反映实际电路的作用及其相互的连接方式，不反映实际电路的内部结构、几何形状及相互位置。返回s一、电流1.

定义：在电场的作用下，电荷有规则的定向移动形成电流，我们把单位时间内通过导体横截面积的电荷量定义为电流强度。i

=dq/dt大小和方向都随时间改变的叫交流用i表示大小和方向都不随时间改变的叫直流用I表示第二节电路的基本物理量及其参考方向返回2

单位：1安培（A）=1000毫安(mA)1毫安(mA)=1000微安(μA)3

实际方向：规定正电荷运动的方向。

4

参考方向：在分析和计算电路时往往任意选定某一方向作为电流的正方向,也称参考方向.5

电流参考方向的表示方法abIabI

ab返回二、电压1

定义：电场力把单位正电荷从a点移到b点所作的功定义为ab两点间的电压。

交流电压用u表示,直流电压用U表示*参考方向与实际方向的关系

在规定的参考方向下，若计算结果

I>0参考方向与实际方向一致

I<0参考方向与实际方向相反2

单位:

1千伏特(kV)=1000伏(V)返回1伏(V)=1000毫伏(mV)1毫伏(mV)=1000微伏(μV)3

实际方向：高电位指向低电位。4

参考方向：任意选定某一方向作为电压的正方向，也称参考方向。5

电压参考方向的表示方法abUabU

abab返回

*参考方向与实际方向的关系

在规定的参考方向下，若计算结果

U>0参考方向与实际方向一致

U<0参考方向与实际方向相反三、关联参考方向

若电流和电压的参考方向取得相同，称为关联参考方向，否则称为非关联参考方向。返回ababIIUU关联非关联EUI非关联返回

电源的电动势与端电压之间的关系若电源的端电压与电动势的参考方向取得相反则有U=E若电源的端电压与电动势的参考方向取得一致则有U=-EEUEU2、电功率1）定义:电能对时间的变化率称为电功率,

简称功率.

p=ui四、电能和电功率1、电能返回当某元件的电压电流关联参考方向时有p=ui当某元件的电压电流非关联参考方向时有p=－uiabIUabIU返回*若求出的P>0，说明元件在吸收功率，一定是负载，

求出的P<0，说明元件在发出功率，一定是电源。返回I实IabUU实解:(1)U=-10V则实际方向与参考方向相反,如图I=1A实际方向与参考方向相同由电压的实际方向知b点电位高于a点电位

(2)P=-UI=-(-10)*1=10WP>0吸收功率是负载例：在图示电路中已知:U=-10VI=1A问:(1)电压与电流的实际方向如何?ab两点哪点电位高?(2)该元件的功率是多少?它是电源还是负载?一、电阻元件iuR1.电压与电流关系

u=iR

满足欧姆定律

R=u/i若R为常数称为线性电阻若R随u，i的变化而变化称为非线性电阻只有线性电阻才满足欧姆定律2.功率第三节无源理想元件返回p=ui=iR=u/R22

*

P总是大于0即P≥0电阻是耗能元件。(一般电阻上电压与电流取关联参考方向。)二、电感元件1.电感φiuLeLLiuLeL返回

Ψ=LiL=Ψ/iL单位是亨利(H)L为常数称为线性电感L不是常数称为非线性电感2.自感电动势eL=dΨdt=Ldidt3.

电压与电流的关系uL=－eL=Ldidt返回*

若i=I,uL=0

电感对直流相当于短路4.能量P=ui=Lididt*它是一种储能元件不消耗能量>0则P>0吸收能量电能磁场能<0则P<0放出能量磁场能电能返回WL=∫t0Pdt=t0∫Lididt

dtWL=12Li

2能量是逐渐积累不能突变∴电感中的电流不能突变

*

WL

与i

2

成正比，与u

无关，当u=0WL

仍可能存在

返回三、电容元件1.

电容uciCq

=CucC(法拉F)=q

(库仑)uc

(伏)1F=106

μF

1μF=106pFC为常数---线性电容C不是常数---非线性电容返回2.

电压与电流关系i=dqdt=Cducdt若uc＝Uc则i＝0*电容元件对直流相当于开路3.能量P=uC

i=Cucducdt>0则P>0吸收功率电容充电<0则P<0发出功率电容放电返回一、电压源

1.理想电压源(恒压源)USIU特点:(1)输出电压恒定U=US,(2)输出电流取决于外电路。(3)内阻Ro=0伏安特性：USUI第四节电源返回2.实际电压源USUR0U=US

－IR0IUIIR0伏安特性:USIU当Ro<<R时，Ro≈0,U=US返回二、电流源1.

理想电流源(恒流源)IISUU伏安特性:IIS特点:(1)输出电流恒定I=IS,与端电压无关。(2)输出端电压取决于外电路。(3)内阻Ro=∞返回2.

实际电流源ISIUR0I=IS－U／R0UIU伏安特性IISU/R0返回例：电路如图，求理想电压源和理想电流源的功率。US1VR1ΩIS1A解:该电路为串联电路各元件的电流均为IS.PUS=US·

IS=1WPR

=IS2

·R

=1WPIS=－(PUS

+PR)

=－2W此时电压源吸收功率(负载)＋－功率平衡：ΣΣP吸=P发返回U