第二章直流电路.ppt

1、第二章 直流电路,第三节 电池的联接,第四节 电功与电功率,第五节 复杂直流电路的计算,第六节 电容器及其充电和放电,第七节 电气设备的工作状态,第二节 电阻的联接,第一节 欧姆定律,电工与电子技术基础,第二章 直流电路,第一节 欧姆定律,第一节 欧姆定律,一、一段电阻电路的欧姆定律,二、全电路的欧姆定律,第二章 直流电路,第一节 欧姆定律,欧姆定律,定律内容:,欧姆定律是表示电路中电压、电流、电阻三个基本物理量之间关系的定律。,一、一段电阻电路的欧姆定律,导体中电流I 的大小与加在导体两端的电压U成正比，而与导体的电阻成反比。,导体中电流,导体的电阻,导体两端的电压,第二章 直流电路,第一节

2、 欧姆定律,例题:,有一只电阻器。R=100欧姆。它的最大允许电流是4安培。问该电阻器所承受的最大电压是多少伏？,解,根据欧姆定律，得,答：最大允许电压不能超过400伏。,定律公式变形：,电阻两端电压与电流的比值等于一个常数，即电阻的阻值。,第二章 直流电路,第一节 欧姆定律,二、全电路的欧姆定律,电阻上的电压降,电流流过电阻时，会有能量损失，在电阻上会产生电压降，电压降的大小等于电流和电阻的乘积。,全电路中的电流强度与电源的电动势成正比，与整个电路（内电路+外电路）的电阻成反比。,(一) 定律内容：,第二章 直流电路,第一节 欧姆定律,电路中的总电流（A）,电源电动势（V ）,电源的内压降U

3、0无法用电压表直接测量，而是用开路时端电压(电动势)与闭路时端电压之差求出。,第二章 直流电路,第一节 欧姆定律,外电路电阻 （ ）,内电路电阻( ）,一般情况下，电源电动势和内电阻可以认为是不变的。所以影响电路电流大小的唯一因素是外电路电阻R；,由于U = E - IR0 ， 所以当R减小时，电流 I 增大，则IR0将增大，因此U 将减小；,端电压U 随电流 I 增大而减小的关系叫做电源的外特性。,U=f ( I ),如果 U 随 I 的增加下降较小， 说明电源外特性硬；反之 ，则外特性软。,二、全电路的欧姆定律,第二章 直流电路,第一节 欧姆定律,（二）电源电动势与端电压的关系,1.电路正

4、常工作时：,2.当外电路电阻很大或电路开路时：,3.当电源短路时：,UAB E,I = 0， IR0 = 0 ， UAB = E,R0 很小，I 很大，电源和导线将被烧毁。,第二章 直流电路,第一节 欧姆定律,例题:,如图所示，已知负载电阻R=10欧姆，在电路开路情况下测得A、B两端电压为UK=132伏，在电路接通情况下，测得电路中的电流I=11安，问电源的内阻R0和通路情况下的电源两端电压U为多少？,解,因为,所以,又因为,(电路内阻),(通路时电流),第二章 直流电路,第一节 欧姆定律,解,所以,(端电压),由全电路欧姆定律，可以求出内电阻R0：,第二章 直流电路,第一节 欧姆定律,第二节

5、 电阻的联接,第二章 直流电路,第二节 电阻的联接,一、串联电路,二、并联电路,三、混联电路,第二节 电阻的联接,串联与并联电路,第二章 直流电路,一、串联电路,两个以上的电阻首尾相接， 中间无分支的连接方式。,串联电路的特点:,1. 流过各个电阻的电流相等并等于总电流I；,2. 电路两端的总电压U 等于各电阻两端分电压之和；,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,3. 总电阻R等于各个分电阻之和;,R叫做R1、R2、R3的等效电阻,4. 每个电阻上分配到的电压与本电阻值成正比;,或,第二章 直流电路,第二节 电阻的联接,例题:,今有一万用表 , 表头额定电流 , 内电 阻 , 能否直接用来测

6、量 的电压？ 若不能 , 怎么办？,根据表头数据，它所能承受的电压为:,解,即不能承受10V电压，否则表头会因流过电流超过允许值而损坏。,若测量10V电压时，需要在表头电路中串联一个电阻Rb,如图所示。,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,因为,所以,根据串联电路中电压分配与各段电阻成正比的关系，可得,或,即串入197 的电阻就能测量10V 的电压而不会损坏表头。,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,二、并联电路,把几个电阻的一端连在电路的同一点上，而把它们的另一端共同连接在另一点上，这种连接方式叫做并联。,并联电路,并联电路的特点:,1.加在各并联支路两端的电压相等;,U1 = U2 =

7、 U3 = U,2.电路中的总电流等于各分支路的电流之和;,I = I1 + I2 + I3,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,3.并联电阻的等效电阻的倒数，等于各并联电阻倒数之和。,由欧姆定律，可得,所以,变形得,或,并联电路中，等效电导等于各分支电导之和,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,两个电阻并联的等效电阻:,当R1 = R2 时，总电阻为：,如果有n 个相同的电阻R1 并联，则总电阻为：,结论:,并联的电阻越多，总电阻越小， 且其值小于任一支路的电阻值。,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,4.并联电路中，各支路电流与总电流的关系，是按照电阻的大小成反比例分配的，即电阻小的

8、支路电流大，电阻大的支路电流小。,由于,所以,则,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,用电器通常是并联的，原因是： 为了保证用电器能正常工作， 加在用电器上的电压有所规定，一般为220V、110V、24V等。同一电压等级的用电器，都必须并联在相应电压等级的线路上，这样才能保证各用电器从线路上取得应有的电压。,当需要在并联电路中接通或断开某些用电器时，也不会对其他正在工作着的用电器造成影响。,由公式P = UI (电功率)可知，在电源电压不变的条件下,如电路的电阻减小，则电流相应增大，则叫负载增大；反之，则叫负载减小。,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,例题:,如图所示, 内电阻 , 现欲

9、测量 的电流问需要并联多大的分流电阻Rb ?,解,需要分流的数值如下:,表头所能承受的电压Ua等于分流电阻Rb上的电压Ub，即,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,三、混联电路,电路中，既有电阻串联，又有电阻并联，这种联接方式叫混联。,电阻R2与R3并联后与R1串联,电阻R1与R2串联电阻R3与R4串联而后并联,（一）电路的状态及特点,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,(a),(b),在图a中, 电路的等效为电阻:,在图b中, 电路的等效为电阻:,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,(c),计算图c电路中的等效电阻:,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,（二）电阻混联的计算,3.根据

10、串联电路中的分压和并联电路中的分流关系，推算各部分电路的电流和电压。,解题步骤：,1.首先合并单纯的串联与并联电阻，算出电路的总电阻；,2.根据总电阻和总电压，计算电路的总电流；,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,例题：,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,解,根据串、并联的特点，得,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,由并联电路的分流比得：,根据欧姆定律得：,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,例题：,如图所示，已知R1=10 , R2=7 ,R3=6 , R4=6 , R5=5 , R6=2 , R7=6 ,求AB两点间的等效电阻。,第二节

11、电阻的联接,第二章 直流电路,解,将电路简化为:,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,所以：,第二节 电阻的联接,第二章 直流电路,第三节 电池的联接,第二章 直流电路,第三节 电池的联接,一、电池的串联,二、电池的并联,三、电池的混联,第三节 电池的联接,电池,第二章 直流电路,一、电池的串联,电池的串联,当一只电池的电压不能满足负载的要求时，可将几个电池串联起来使用。,方法是:将一个电池的正极与另一个电池的负极接在一起(如图示)。,串联后的电池组的总电势等于各电池电势之和，即,E = E1 + E2 + E3,串联后的电池组的总内阻等于各电池内阻之和，即,R0 = R01 + R02 +

12、 R03,第三节 电池的联接,第二章 直流电路,注意,1.在联接串联电池组时，如有一只电池 接反，该电池将起反电势的作用; 2. 负载电流不能超过任一电池的额定电 流，否则该电池将被烧毁。,第三节 电池的联接,第二章 直流电路,二、电池的并联,当负载需要的电压不超过一只电池的电势，而负载电流超过一只电池的额定电流时，应采用并联。,并联的方法: 把选定电池的正极接在一起，电池的负极接在一起，构成电池组，即:,第三节 电池的联接,第二章 直流电路,E = E1 = E2 = E3 = = Em,R0 = R01 / m,1.电池并联时，各电池的电动势必须相等； 2.除电动势相等外，各电池的内阻必须

13、相等。,注意,例题:,已知5只电池并联的电池组总电压为U=1.44伏，而总内电阻的压降U0 = 0.06伏，负载电阻R=2.4欧，求每只电池的电动势和内电阻。,解,通过负载的电流为:,电池组的全部内电阻为:,每只电池的内电阻为:,电池组的总电动势为:,每只电池的电动势为:,第三节 电池的联接,第二章 直流电路,三、电池的混联,当负载所需要的电压。电流都比一只电池的电动势和电流大的时候，采用混合连接的方法。,将几个电池串联以满足电压的需要；再将几个电压相等的串联电池组并联以满足电流的需要。,如图中每个电池的电动势为1.44伏，每个电池的内阻为0.3欧,则每个分支的串联电池组的电动势为:,R,第三

14、节 电池的联接,第二章 直流电路,混联电池组的总电动势也等于5.6伏，每一串联电池组的内电阻R0为:,混联电池组的总内电阻R为:,当给定负载电阻 时,则负载上通过的电流为:,第三节 电池的联接,第二章 直流电路,第四节 电功与电功率,第二章 直流电路,第四节 电功与电功率,一、电功,二、电功率,三、焦耳定律,第四节 电功与电功率,电能与电功率,第二章 直流电路,一、电功,如果在电压U 的作用下，有带电量Q 的载流子运动，则说明电压做了功。,由于,则,电功 (焦耳J),电压 (伏特V),电流 (安培A),通电时间 ( 秒 s ),1焦耳( J ) = 1安培( A ) x 1伏特( V ) x

15、1秒( s ),第四节 电功与电功率,第二章 直流电路,焦耳的单位太小，生活中常用“度”作为电功的单位。,由,可得,和,第四节 电功与电功率,第二章 直流电路,电功率 (瓦特W ),电压(伏V ),电流(安A),公式变形:,或,第四节 电功与电功率,第二章 直流电路,二. 电功率,单位时间内电流所做的功称为电功率( P )。,三、焦耳定律,电流通过导体时要产生热量，使导体的内能增加，温度升高。,定律内容:,电流通过导体产生的热量，与电流强度的平方、导体的电阻和通电时间成正比。,热量( J ),电流强度( A ),通电时间( t ),第四节 电功与电功率,第二章 直流电路,电阻( ),纯电阻电路

16、中，电能全部转化为热能；,当电路非纯电阻性时，电能不会全部转化为热能；,第四节 电功与电功率,第二章 直流电路,例题:,一只电炉，使用电压为220V ，通电电流为5安 ， 使用了2小时，问它消耗了多少电能 ？产生了多少热量？,解,2小时消耗的电能为:,根据焦耳定律，发热量为:,第四节 电功与电功率,第二章 直流电路,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,第五节 复杂直流电路的计算,一、基尔霍夫定律,二、支路电流法,三、叠加原理,四、回路电流法,五、戴维南定理,六、电压源与电流源,七、电桥电路,一、基尔霍夫定律,复杂电路：,不能用串、并联关系简化成最简单的无分支电路的电路。,常用的名词：

17、,节点：三条以上支路的汇交点；,回路：电路中任一闭合路径；,网孔：电路不能再分割，中间没有支路的回路。,支路：电路中的任一分支；,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,(一)基尔霍夫第一定律,(节点电流定律),1.定律内容,流入某节点的电流恒等于流出该节点的电流。,即,或,在电路中，流入任意节点电流的代数和恒等于零。,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设 的闭合面。,2. 定律推广,I =?,例:,广义结点,I = 0,IA + IB + IC = 0,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,封闭面S包含着三个节点, 在这些节

18、点处分别有( 电流的正方向如图所示 ):,对节点1,对节点3,对节点2,将上面三式相加得:,即对一个闭合面来讲也存在,也就是说，对一个闭合面，流进的电流等于流出的电流。,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,(二)基尔霍夫第二定律（回路电压定律）,1.定律内容,在任意一个闭合回路中，电动势的代数和恒等于电流在各段电阻上电压降的代数和。,或: 沿任一回路绕行一周，回路中各电位升之和必定等于各电位降之和。,电位的单值 性: 在直流电路中，各个电动势.电阻一定时，电路的各点上就具有一个确定的电位。若把单位正电荷沿任一回路绕行一周( 即由电路的任一点出发再回到原出发点 )，则其电位的变化必然为

19、零。,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,如图示，沿ABHFA回路绕行，则回路的电位升是E1与I2R2， 其电位降是E2与I1R1。 固得,或,也可以写成,即,沿任一回路绕行一周，回路中所有的电动势的代数和等于所有的电阻上的电压降的代数和。,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,计算复杂电路 时，首先假设电路中电流的方向，然后确定回路绕向。,列等式时，将电动势写在等式的左边，将电压降写在等式的右边。,如图示，在AR3R1R01E1A回路当中有,当电动势的方向与回路绕向一致时取正值，否则取负号；当电压降的方向与回路绕向一致时取正制值，相反时取负值。,如图示， 在AR5BR4R3

20、A回路当中有,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,二、支路电流法,解题步骤:,1. 标出各支路电流的正方向(任意指定)；,2. n个节点列(n-1)个节点电流方程式(基尔霍夫第一定律)；,3. 选定(m-n+1)个独立回路，并任意指定绕行方向(m为支路数);,4. 列出回路方程(基尔霍夫第二定律)；,5. 求解m个联立方程式，得出各支路电流值，如果得正值，表示所设正方向与实际方向相同；如果得负值，表示所设方向与实际方向相反。,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,例题:,在图示电路中，两台直流发电机并联运行，共同供电到等效电阻R=24欧的负载上，已知电动势E1=130V， E

21、2=117V，内电阻r01=1欧，r02=0.6欧，试求各发电机输出的电流。,解,(1) 假设电流正方向;,(2) 根据基尔霍夫第一定律列方程, 因为有2个节点, 只能列(n-1)=2-1个节点方程:,对于节点a 有:,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,(4) 代入数据解联立方程组:,得,电流I 、 I1为正值， 说明假定方向与实际方向相同； I2为负值，说明假定方向与实际方向相反。,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,(3) 根据基尔霍夫第二定律列出其余两个回路电压方程:,按回路br01E1aRb得,按回路br02E2aRb得,三、叠加原理,在一个包含多个电动势的电路中

22、， 任一支路的电流等于在电路中各部分电阻不变的情况下， 各电动势单独作用时所产生的电流的代数和。,利用叠加原理解题方法步骤:,1.将电路分解为分别有1个电源单独作用的分电路图，其余电源用内阻代替；,2.按电阻串联，并联的计算方法，分别计算出分电路图中每一支路电流的大小和方向；,如图， 当E1单独作用时:,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,如图，当E2单独作用时：,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,3.求出各电动势在各支路产生的电流的代数和，即所求的电流。,叠加原理只适用于线性电路中计算电压、电流，不适用非线性电路。,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,四、回路

23、电流法,选取电路中的网孔为回路，假设回路电流，按基尔霍夫第二定律列出各回路电压方程，联立解出各回路电流，再由回路电流求出各支路电流的方法。,解题步骤:,(2) 按基尔霍夫第二定律列回路电压方程,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,将两方程联立，代入数据求解：,得,(3)由回路电流求各支路电流，支路电流方向如图。,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,五、戴维南定理,将被求支路与原电路断开， 原电路余下的部分可视为1个电动势为E0。内阻为Ri 的等效电源，然后把被求支路接到等效电源的两端即可用全电路欧姆定律求出该支路的电流。,E0为断开两点之间的开路电压，Ri为由断开的两点看进

24、去，原电路余下部分所有电源不起作用时(电压源短路，电流源开路)的等效电阻。,(1)将R支路由c . d 两端与原电路断开，其开路电压Ucd(即E0 )为:,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,(2) 将E1 、 E2短路，保留其内阻r01 、 R02 ，则Rcd为：,(3) 由E0、 Ri 组成等效电源，向 R 供电，则通过 R 的电流 I 为：,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,六、电压源与电流源,有些多电源并联的复杂电路中， 通过变换电源的等效电路，可把复杂电路化简为简单电路，使计算简化。,(一)电压源(恒压源)与电流源(恒流源),恒压源:,由于电源内电阻比负载电阻小

25、得多，电源两端的电压在正常负载变化时变化不大，这种电源称为恒定电压源，简称恒压源。,如果电源的内电阻R0=0，则称为理想电压源。,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,(二) 恒压源与恒流源的等效变换,串联内电阻的恒压源与并联内电阻的恒流源之间在一定条件下可以等效变换。,恒流源及其等效电路,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,恒流源:,内电阻为无穷大，并能输出恒定电流的电源称为理想恒流源。,E = U + IR0,或,二式进行比较，得,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,结论,1.串联内电阻R0的恒压源E，可以等效变换为并联内电阻R0的恒流源IS， 而IS=E/RO

26、实际上是恒压源负载短路时的短路电流；,2. 并联内电阻R0的恒流源IS，可以等小变换为串联内电阻R0的恒压源E，而 E=ISR0实际上是恒流源的负载开路时的开路电压;,3. 在进行变换时要注意恒压源的极性与恒流源的方向，即恒压源的电动势正极应是恒流源电流的流出端。,注意:,这种等效变换是对外电路而言的， 但两个电源的内电路不是等效的。,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,例题:,如图所示，已知E1=130V，E2=120V，R01=1 ，R02=0.5 ， R3=20 ，试用恒压源与恒流源等效变换， 求解R3中的电流。,解,将E1 、 R01恒压源支路和E2 、R02恒压源支路等效变

27、换为恒流源，如下图所示。,两个电流源的大小为:,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,再将两个电流源用一个等效电流源代替(如左图所示) ，其中,在整个变换过程中R3 没有参与变换 ，可以利用图中已知数据求出I3。,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,七、电桥电路,电桥电路是在自动控制、自动检测和一些测量仪器中常用的一种复杂电路。,如图所示，电阻R1、 R2、R3和R4组成一个四边形闭合电路。,R1、 R2、R3及R4称为电桥电路的四个”臂”。,对角线c d 接入检流计，其内阻为rgo， 称为电桥电路的“桥”， 另一对角线a b 间接电源E， 当电源为直流电源时称为直流电桥。,

28、(一)什么是电桥电路,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,(二) 电桥电路的平衡条件,在图示电路中， 当接通开关S 后，若c d支路中没有电流 ，称为电桥平衡。,此时,Icd = 0,c d 两点的电位相等，即,Vc = Vd,因此,Uac = Uad , Ucd = Udb,即,I1R1 = I2R2,I3R3 = I4R4,根据基尔霍夫第一定律, 当Icd = 0时,则,I1 = I3 , I2 = I4,第二章 直流电路,第五节 复杂直流电路的计算,电桥平衡的条件:,电桥相邻两臂电阻的比值相等 , 或 电桥相对两臂电阻的乘积相等。,例题:,在上图所示的电桥电路中, 已知R1=1

29、 . R3=10 , R4为可变电阻, 调节R4= 4.8 时电桥平衡, 试求电阻R2是多少?,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,将I1R2 = I2R2与I3R3 = I4R4式相除, 得:,叫做比例臂，在电桥电路中是用它的比值刻度 的。这个比值可改变为0.01/0.1/10/100等。,叫做比较臂，用欧姆刻度。,所以被测电阻等于比例臂的比值乘以比较臂的欧姆数。,第五节 复杂直流电路的计算,第二章 直流电路,解,根据电桥平衡的条件:,第六节 电容器及其充电与放电,第二章 直流电路,第六节 电容器及其充电与放电,一、电容器与电容,二、电容器的联接,三、电容器的充电与放电,第六节 电

30、容器及其充电与放电,电容,第二章 直流电路,一、电容器与电容,用途:,分类:,结构:,调谐、耦合、滤波、隔直,按介质材料分:,按使用情况分:,空气介质电容器,液体介质电容器,无机介质电容器,有机介质电容器,电解质电容器,固定电容器,可变电容器,微调电容器,(半可变电容器),一般符号,第六节 电容器及其充电与放电,第二章 直流电路,固定电容器,电解电容器,可变电容器,微调电容器,电容量:,任一极板上所储存的电量与两极板间的电压的比值叫电容器的电容量 。 简称电容( C )。,第六节 电容器及其充电与放电,第二章 直流电路,电容与电量的关系,电容量(法拉F ),两极板上的电压(伏特V ),一个极板

31、上的电量 (库仑C ),单位:,法拉( F ),微法( ),皮法( ),单位换算:,第六节 电容器及其充电与放电,第二章 直流电路,分布电容,输电线之间存在的电容,变压器绕组与铁壳之间存在的电容,三极管管极之间存在的电容,第六节 电容器及其充电与放电,第二章 直流电路,二、电容器的联接,（一）电容器的并联,1.各电容器上的电压相等,且等于外加电压，即,2. 总电荷量等于各电容器的电荷量之和,即,3. 总电容等于各分电容之和，即,U = U1 = U2,Q = Q1 + Q2,C = C1 + C2,性质:,第六节 电容器及其充电与放电,第二章 直流电路,（二）电容器的串联,性质:,1.各电容器

32、极板上的电荷量相等，即：,2.总电压等于各电容器上电压之和，即,3.等效电容的倒数等于各电容器电容量的倒数之和，即：,Q = Q1 = Q2,U = U1 + U2,如两个电容器串联,第六节 电容器及其充电与放电,第二章 直流电路,（三）电容器的混联,例题:,如图所示, 已知U = 300V , C1=3 , C2=2 , C3=4 , 试求总电容及各电容器上的电量和电压.,电路中，既有串联电容，又有并联电容，这种电路 叫做电容器的混联。,第六节 电容器及其充电与放电,第二章 直流电路,解,由于,所以,第六节 电容器及其充电与放电,第二章 直流电路,第六节 电容器及其充电与放电,第二章 直流电

33、路,三、电容器的充电和放电,(一)充电,随着时间的延长， 电容器两极板上的电荷不断聚集， 电容器两端电压不断升高，电源的端电压 与电容器的端电压的差距不断缩小，当电容器的端电压与电源端电压相等时， 充电结束。,图示中，当开关K打到A，电容器开始充电。 在这一瞬间，由于电容器极板上无电荷，电容器两端电压为零，所以充电电流最大。,第六节 电容器及其充电与放电,第二章 直流电路,结论:,1. 电路刚接通的一瞬间，电容器在直流电路中的作用，相当与把电容器的两端短接;当电路达到稳定状态后， 电容器在电路中的作用，相当于把电路断开；,2. 电容器两端的电压不能跃变， 它要延迟一定时间后，才能达到稳定值U。

34、,电容器充电过程的快慢，与电阻R和电容C 有关。,充电时间常数,第六节 电容器及其充电与放电,第二章 直流电路,电容器充电时的电压、电流变化过程,电容器在充电过程中， 从电源处吸收电能，把它储存在电容器的电场中， 它所储存的能量为,电能,电容量,电容两端电压,第六节 电容器及其充电与放电,第二章 直流电路,(二)放电,在电容器充电完毕后，如果把开关K从A端迅速扳到B端，此时电容器放电。,在电路刚接通瞬间，放电电流最大，随着电容器两电极上的电荷不断减少， 其两端的电位差就逐渐降低，最后，放电完毕， 放电电流等于零。,电容器放电时的电压、电流变化过程,电容器放电过程中所放出的能量, 就是充电过程中

35、储存在电场中的全部能量，当电容器电极间介质的导电率接近与零时，则电容器基本上不消耗能量。,第六节 电容器及其充电与放电,第二章 直流电路,第七节 电气设备的工作状态,第二章 直流电路,第七节 电气设备的工作状态,一、额定值,二、额定工作状态,三、断路,四、短路,一、额定值,为了保证电气设备的正常工作和操作人员的人身安全，电气设备必须有限定的电压、电流和功率等。,为使电气设备在工作中的温度不超过最高工作温度，对该设备限定的最大电流叫做该设备的额定电流( Ie )。,为防止电气设备在工作中由于电压过高而使绝缘击穿，对该设备限定的最大电压叫做该设备的额定电影压( Ue )。,对电阻性负载而言，电气设

36、备额定电流( Ie )与额定电压( Ue )的乘积就是它的额定功率( Pe )。,第七节 电气设备的工作状态,第二章 直流电路,二、额定工作状态,如图示，开关接通，电路处于通路状态。,发电机输出的电流取决于负载的大小。,若负载较小， 则发电机输出的电流小于它的额定值， 当负载逐渐增大时， 输出电流 I 随之上升。,在额定电压下， 当输出电流I达到额定值Ie时，发电机便达到了额定工作状态，该状态叫满载。,第七节 电气设备的工作状态,第二章 直流电路,如继续增加负载，发电机输出的电流将超过它的额定值，这时叫过载。,如过载时间较长，电气设备的温度超过了它的最高工作温度，就会大大缩短电气设备的使用寿命

37、。严重时会使电气设备很快被烧毁。,第七节 电气设备的工作状态,第二章 直流电路,三、断路,在上图中，当开关K未接通时，电源负载未构成闭合回路，电路处于断路状态，此时发电机空载运行。,断路两点间的电阻等于无限大，故空载时电源输出的电流和电源内部的电压降等于零，电源端电压等于电动势。,I = 0 U = E,例题:,如图示，电源电动势E=12V，当电路接通后，发现电压表的读数为12V，电流表的读数为零，外电路断路，试确定电路的断路点。,第七节 电气设备的工作状态,第二章 直流电路,解,根据电源空载时I = 0， 和U = E的特点，可把电压表的一端从A点拆开，并分别测量B、C、D点与F点之间的电压

38、(也可用额定电压和电源电压相等的小灯泡来测量)。,如果测得B、F 之间的电压为12伏或灯泡亮，则表示AB一段是连通的。这是因为只有AB一段是连通的情况下， 当电路断路时，R1上的电压降为零，B点的电位才可能与A点相等， 即UBF=UAF。,第七节 电气设备的工作状态,第二章 直流电路,把电压表的一端接到C点， 若电压表的读数为零，或灯泡不亮，则表示断路点在BC之间，因为当BC之间断路时，C点和F点电位相等，故UCF为零或灯泡不亮， 若UCF仍为12V， 则表明BC段是通路。,第七节 电气设备的工作状态,第二章 直流电路,四、短路,当电源两端被电阻接近与零的导体接通时，叫做电源被短路。,当电源被

39、短路时，由于外电路的电阻接近与零，而电源内电阻R0又很小，此时电源将通过极大的电流，即,电源两端的电压,短路时，电源中有很大的电流通过，将使电源发热严重，从而使电源被烧毁。所以工作中应尽力避免短路的发生。,第七节 电气设备的工作状态,第二章 直流电路,例题:,如图所示， 已知E=100V， R0=0.2欧，R线=0.4欧，负载电阻R=9欧，求:,(1)电路在正常工作情况下的电流I；,(2)当负载两端发生短路时,电源中通过的电流I1；,(3)当电源两端发生短路时，电源中通过的电流I2；,第七节 电气设备的工作状态,第二章 直流电路,(1)电路在正常工作时的电流为:,(2)当负载两端发生短路时,因导体电阻接近于零，所以通过的电流为:,(3)当电源两端发生短路时，电源中通过的电流为:,第七节 电气设备的工作状态,第二章 直流电路,解,为了在电路发生短路时，迅速切断电流，保护电源，免受损坏，在电路中接入熔断器。,熔断器的熔丝是由低熔点的铅锡合金丝或铅锡合金片做成。一旦电路发生短路，熔丝会迅速熔断，保护电路。,但在实际工作中，有时需要用电阻极小的导线把电路上电位差别不大的两点短路起来。这种短路不会使电路发生危险，这种短路叫做短接。,第七节 电气设备的工作状态,第二章 直流电路,复习思考题,1. 电路中的电流从3安增