電路的基本概念與基本定律.ppt

,電 工 技 術(shù),電 工 技 術(shù),第1章 電路的基本概念與基本定律,1.1 電路的作用與組成,1.2 電路模型,1.3 電壓和電流的參考方向,1.5 電源有載工作、開路與短路,1.4 歐姆定律,1.6 克希荷夫定律,1.7 電路中電位的概念及計算,c. 負載,電路是電流的通路，它是為了某種需要由某些 電工設(shè)備或元件按一定方式組合起來的。,a. 電源,b. 中間環(huán)節(jié),1.1 電路的作用與組成部分,1.電能的傳輸與轉(zhuǎn)換,電路的作用,發(fā)電 機,升壓 變壓器,輸電線,降壓 變壓器,電燈 電動機 用電器 ,第1章 1 1,電路的組成,2. 傳遞與處理信號,放 大 器,話筒,揚聲器,其它形式的能量電能,電能其它形式的能量,連接電源和負載， 傳輸、分配電能,a. 信號源,b. 負載,話筒把聲音（信息） 電信號,揚聲器把電信號 聲音（信息）,電路是電流的通路，它是為了某種需要由某些 電工設(shè)備或元件按一定方式組合起來的。,1.1 電路的作用與組成部分,電路的作用,第1章 1 1,負載,電源,中間環(huán)節(jié),1.1 電路的作用與組成,發(fā)電 機,升壓 變壓器,輸電線,降壓 變壓器,電燈 電動機 ,信號源,負載,電源和信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路的工作。,由激勵在電路中產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。,電路分析是在已知電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)的條件下，討論,第1章 1 1,電路？,電路模型？,電流流過的全部通路,：,：,由理想元件 組成的電路,1.2 電路模型,第1章 1 2,電源,負載,連接導(dǎo)線,電路實體,電路模型,用理想電路元件組成的電路， 稱為實際電路的電路模型。,1.2 電路模型,開關(guān),第1章 1 2,電流磁場儲存磁場能量(可逆),L,實際的電路元件或器件其電磁性質(zhì)是很復(fù)雜的。,例如：一盞白熾燈在有電流通過時：,電壓電場儲存電場能量(可逆),C,1.2 電路模型,第1章 1 2,R,L,C,為了便于分析與計算實際電路，在一定條件下 常忽略實際部件的次要因素而突出其主要電磁性質(zhì)， 把它看成理想電路元件。,第1章 1 2,理想電源元件,理想電路元件,理 想 電 壓 源,理 想 電 流 源,電 阻 R,電 感 L,電 容 C,理想電路元件,電路元件,理 想 受控 源,第1章 1 2,第1章 1 3,1.3 電壓和電流的參考方向,1. 電壓的實際方向：,由高電位端指向低電位端,2. 電流的實際方向：,正電荷運動的方向或 負電荷運動的反方向,3. 電壓、電流的參考方向：任意假定,電壓、電流參考方向與實際方向相同為正值,例如：E=3V，則 U=3V 或 UAB=3V,則 U= 3V 或 UAB= 3V,E,R,+,U,I,A,B,+,電壓、電流參考方向與實際方向相反為負值,第1章 1 4,通過電阻的電流與電壓成正比,U 、I參考方向相同,U= IR,U、 I參考方向相反,圖B中若I= 2A，R=3，則U = (2)3 = 6V,電流的參考方向 與實際方向相反,電壓與電流 參考方向相反,1.4 歐姆定律,1.4 歐姆定律,遵循歐姆定律的電阻稱 為線性電阻, (反之為非 線性電阻), 它是一個與 電壓電流無關(guān)的常數(shù)。,線性電阻的 伏安特性曲線,A,B,U,I,R,+,第1章 1 4,E,I,U,第1章 1 5,1.5 電源有載工作、開路與短路,1.5.1 電源有載工作,1. 電壓與電流,R0,R,A,B,C,D,U= RI,U= ER0 I,電源的外特性曲線,當 R0 R時，U E,說明電源帶負載能力強,第1章 1 5,1.5.1 電源有載工作,1. 電壓與電流,U=RI,U=E R0I,2. 功率與功率平衡,UI = EI R0 I2,P = PE P,電源產(chǎn) 生功率,內(nèi)阻消 耗功率,電源輸 出功率,功率的單位：瓦特 (W) 或千瓦 (kW),電源產(chǎn) 生功率,=,負載取 用功率,+,內(nèi)阻消 耗功率,E,I,U,R0,R,A,B,C,1.5 電源有載工作、開路與短路,D,第1章 1 5,1.5 電源有載工作、開路與短路,1.5.1 電源有載工作,3. 電源與負載的判別,根據(jù)電壓、電流的實際方向判別,電源：U和 I 的實際方向相反，發(fā)出 (提供)功率,負載：U和 I 的實際方向相同，取用 (消耗)功率,根據(jù)電壓、電流的參考方向判別,電源：P = U I 為負值，發(fā)出 (提供) 功率,若電壓、電流的參考方向相同,負載：P = U I 為正值，取用 (消耗) 功率,正方向,1、假定方向（參考方向）,2、實際方向（真實方向）,二者方向相同時，U (I) 0,二者方向相反時，U (I) 0,例：求功率P，說明P 的性質(zhì),U,I,U,I,1.若：I=2A, U=5V,I=2A,U=-5V,2.若：I=-2A,U=5V,I=-2A,U=-5V,U、I 的實際方向相同時，P消耗,U、I 的實際方向相反時，P提供,結(jié)論,P=UI= 10W,P=UI= -10W,P=UI= -10W,P=UI=10W,消耗,消耗, 提供,提供,第1章 1 5,1.5.1 電源有載工作,4. 額定值與實際值,S1,U,S2,+,I,S3,P ,電源輸出的電流和功 率由負載的大小決定,額定值是為電氣設(shè)備 在給定條件下正常運行 而規(guī)定的允許值,電氣設(shè)備不在額定 條件下運行的危害：,不能充分利用設(shè)備的能力,降低設(shè)備的使用壽命甚至損壞設(shè)備,第1章 1 5,E,I,U0,1.5 電源有載工作、開路與短路,1.5.2 電源開路,特 征,R0,R,A,B,C,D,I = 0,U= U0 = E,P = 0,第1章 1 5,U = 0,I 視電路參數(shù)而定,E,U,IS,R1,1.5 電源有載工作、開路與短路,1.5.3 電源短路,特 征,R2,R0,U=0,I=IS=E/ R0,P = 0,PE =P = R0IS2,U,短接,第1章 1 5,+ ,R3,a,b,E1,節(jié)點 電路中三條或三條 以上支路聯(lián)接的點,支路 電路中的每一分支,c,d,回路 由一條或多條支路 組成的閉合路徑,如 acb, ab, adb,如 abca, adba, adbca,1.6 克希荷夫定律,第1章 1 6,E2,如 a ,b,R2,R1,名詞術(shù)語：,網(wǎng)孔 中間無分支的回路,如 abca, adba, I = 0 （直流電路中）, i = 0 （對任意波形 的電流）,在任一瞬間流入節(jié)點電 流的代數(shù)和等于零,例: 若I1=9A, I2= 2A, I4=8A。 求: I3=?,KCL,電流的參考方向 與實際方向相反,1.6.1 克希荷夫電流定律 (KCL),I1I2+ I3 + I4=0,解：,第1章 1 6,IA,IB,IAB,IBC,ICA,KCL推廣應(yīng)用,或 I = 0,IC,A,B,C,對A、B、C三個節(jié)點 應(yīng)用KCL可列出：,IA= IABICA,IB= IBCIAB,IC= ICAIBC,上列三式相加，便得,IA + IB + IC = 0,可見，在任一瞬間通過任一 封閉面的電流的代數(shù)和恒等于零。,第1章 1 6,E1,U4,E2,U1,U2,a,b,c,e,d,+,+,+,1.6.2 克希荷夫電壓定律（KVL）,在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。, U = 0,若,求：,U2=？,E2 = 5V,電壓的參考極性 與實際極性不相同,E1= 3V，,U4 = 8V，,U1 = 2V，,U1+ U2 U3 U4 + U5 =0,(2) + U2 (3) 8 + 5 = 0,KVL,+,U5,U3,+,或 U = E,U1+ U2 U4 = E1 E2,U2 = 2V,(2) + U2 8 = (3) 5,或,U2 = 2V,第1章 1 6,根據(jù) U = 0,KVL推廣應(yīng)用于假想的閉合回路,E+ IR UAB=0,第1章 1 6,UAB= E+ IR,或,根據(jù)KVL可列出,UAB= UA UB,UA UB UAB=0,一、電位的概念,電位：選定電路中某點作為參考點，令其電位為零，其它點 到參考點的電壓，即為該點的電位，用V表示。,參考點不同, 電位不同, 但電壓不變,若電位為負，則低于參考點電位，兩點之間電壓 0。,二、電位的計算,例 已知：Uda=4V,Uac=6V, 求各點電位,解: 設(shè) c 點接地，即Vc = 0 Vd=Udc=E=10V, Va=Uac=6V=Vb,設(shè) d 點接地，即Vd = 0 Vc=Ucd= -E= -10V, Va=Uad=-Uda=-4V=Vb,結(jié)論,若電位為正，則高于參考點電位，兩點之間電壓 0。,1.7 電路中電位的概念及計算,第1章 1 7,R2,E1,E2,R3,R1,a,b,c,d,d,三、利用電位 化簡電路,1.7 電路中電位的概念及計算,第1章 1 7,三、利用電位化簡電路,E,C,R,C,R,B,T,E,B,例：,思考題：將電路圖化為原理電路圖,D2,R,+3V,0V,F,-12V,