1電路基本概念和定律

1、跳轉(zhuǎn)到第一頁跳轉(zhuǎn)到第一頁 為了某種需要而由電源、導(dǎo)線、開關(guān)和負載按為了某種需要而由電源、導(dǎo)線、開關(guān)和負載按一定方式組合起來的電流的通路稱為電路。一定方式組合起來的電流的通路稱為電路。n一：進行能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配。一：進行能量的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配。n二：實現(xiàn)信號的傳遞、存儲和處理。二：實現(xiàn)信號的傳遞、存儲和處理。跳轉(zhuǎn)到第一頁變電站變電站大型工廠大型工廠商店商店學(xué)校學(xué)校小型電能用戶小型電能用戶輸電線輸電線水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠變電站變電站小型配電站小型配電站配電站配電站住宅鄉(xiāng)村住宅鄉(xiāng)村電電能能的的產(chǎn)產(chǎn)生生和和輸輸送送跳轉(zhuǎn)到第一頁電能的輸送和分配電能的輸送和分配發(fā)電廠發(fā)電廠主傳輸線主傳輸線500 k

2、v升壓升壓降壓降壓電壓分配電壓分配10 kv降壓降壓變電站變電站三三 相相單相單相 主設(shè)備主設(shè)備 ( 380v )插座插座 ( 220v )儀表控制盤儀表控制盤儀表儀表單單 相相跳轉(zhuǎn)到第一頁電源：電源：提供電能或信號的器件。提供電能或信號的器件。 例如：發(fā)電機、干電池例如：發(fā)電機、干電池 ，鍵盤、編碼器，鍵盤、編碼器負載：負載：使用電能或者電信號的設(shè)備。使用電能或者電信號的設(shè)備。 例如：電動機、電爐、電燈、顯示器例如：電動機、電爐、電燈、顯示器中間環(huán)節(jié)：中間環(huán)節(jié)：連接電源和負載的部分，起傳輸和分配電連接電源和負載的部分，起傳輸和分配電能的作用。能的作用。例如：輸電線路例如：輸電線路發(fā)電機發(fā)電機

3、 電燈電燈電動機電動機 電爐電爐 升壓升壓變壓器變壓器 降壓降壓變壓器變壓器 輸電線輸電線 電源電源中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié) 負載負載 跳轉(zhuǎn)到第一頁架空輸電線架空輸電線跳轉(zhuǎn)到第一頁電能的應(yīng)用電能的應(yīng)用跳轉(zhuǎn)到第一頁早期的通訊早期的通訊現(xiàn)代通信現(xiàn)代通信電能的應(yīng)用電能的應(yīng)用跳轉(zhuǎn)到第一頁早期的通訊早期的通訊現(xiàn)代通信現(xiàn)代通信電能的應(yīng)用電能的應(yīng)用跳轉(zhuǎn)到第一頁電能的應(yīng)用電能的應(yīng)用跳轉(zhuǎn)到第一頁1.1.2 電路模型電路模型電池電池燈泡燈泡負載負載電源電源理想電路元件：理想電路元件：在一定條件下，突出其主要電磁性能，忽略次要因在一定條件下，突出其主要電磁性能，忽略次要因素，將實際電路元件理想化（模型化）。素，將實際電路元

4、件理想化（模型化）。 主要有電阻、電感、電容元件。主要有電阻、電感、電容元件。電路模型：電路模型：由理想電路元件所組成的電路，就是實由理想電路元件所組成的電路，就是實 際電路的電際電路的電路模型。路模型。eiru+_+_+_跳轉(zhuǎn)到第一頁1.2 電路變量電路變量n-描述電路特性的物理量n常見變量n電流 電壓 功率跳轉(zhuǎn)到第一頁電荷的定向移動形成電流。電荷的定向移動形成電流。電流的大小用電流的大小用表示，簡稱電流。表示，簡稱電流。電流強度：單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電荷量。電流強度：單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電荷量。大寫大寫 i 表示直流電流表示直流電流小寫小寫 i 表示電流的一般符號表示電流的一般符號

5、dtdqi 跳轉(zhuǎn)到第一頁正電荷運動方向規(guī)定為正電荷運動方向規(guī)定為電流的實際方向電流的實際方向。電流的方向用一個箭頭表示。電流的方向用一個箭頭表示。任意假設(shè)的電流方向稱為任意假設(shè)的電流方向稱為電流的參考方向電流的參考方向。 如果求出的電流值為正，說明參考方向如果求出的電流值為正，說明參考方向與實際方向一致，否則說明參考方向與實際與實際方向一致，否則說明參考方向與實際方向相反。方向相反。跳轉(zhuǎn)到第一頁 電路中電路中a a、b b點兩點間的點兩點間的電壓電壓定義為單位正定義為單位正電荷由電荷由a a點移至點移至b b點電場力所做的功。點電場力所做的功。dqdwuabab 電路中某點的電路中某點的電位電

6、位定義為單位正電荷由該定義為單位正電荷由該點移至參考點電場力所做的功。點移至參考點電場力所做的功。 電路中電路中a a、b b點兩點間的電壓等于點兩點間的電壓等于a a、b b兩點兩點的電位差的電位差。baabuuu跳轉(zhuǎn)到第一頁電壓的實際方向電壓的實際方向規(guī)定由電位高處指向電位低處。規(guī)定由電位高處指向電位低處。與電流方向的處理方法類似，與電流方向的處理方法類似，可任選一方向為可任選一方向為電壓的參考方向電壓的參考方向u1 =1v最后求得的最后求得的u為正值，說明電壓的實際為正值，說明電壓的實際方向方向與參考與參考方向方向一致，否則說明兩者相反。一致，否則說明兩者相反。u2 =1v跳轉(zhuǎn)到第一頁

7、電動勢是衡量外力即非靜電力做功能力電動勢是衡量外力即非靜電力做功能力的物理量。外力克服電場力把單位正電荷從的物理量。外力克服電場力把單位正電荷從電源的負極搬運到正極所做的功，稱為電源的負極搬運到正極所做的功，稱為電源電源的電動勢的電動勢。dqdwe 電動勢的實際方向與電壓實際方向相反，電動勢的實際方向與電壓實際方向相反，規(guī)定為由負極指向正極。規(guī)定為由負極指向正極。跳轉(zhuǎn)到第一頁電路中物理量的方向電路中物理量的方向物理量的物理量的方向：方向：實際方向?qū)嶋H方向參考方向參考方向?qū)嶋H方向?qū)嶋H方向： 物理中對電量物理中對電量規(guī)定規(guī)定的方向。的方向。參考方向：參考方向：（正方向）：（正方向）： 在分析計算時

8、，對電量人為在分析計算時，對電量人為任意設(shè)定任意設(shè)定的方的方向。向。跳轉(zhuǎn)到第一頁物理量的實際方向物理量的實際方向 物物理理量量單單位位實實際際正正方方向向電電流流 ia、ka、ma、a正正電電荷荷移移動動的的方方向向電電動動勢勢 e v、kv、mv、v電電源源驅(qū)驅(qū)動動正正電電荷荷的的方方向向 (低低電電位位 高高電電位位)電電壓壓 uv、kv、mv、v電電位位降降落落的的方方向向 (高高電電位位 低低電電位位)跳轉(zhuǎn)到第一頁物理量實際方向的表示方法物理量實際方向的表示方法電池電池燈泡燈泡u_+正負號正負號abuab（高電位在前，高電位在前， 低電位在后）低電位在后） 雙下標雙下標箭箭 頭頭uab

9、電壓電壓+-ir電流電流：從高電位：從高電位 指向低電位。指向低電位。iruabe+_ab+_跳轉(zhuǎn)到第一頁電路分析中的電路分析中的參考方向參考方向（正方向）（正方向）問題的提出問題的提出：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量 的實際方向，電路如何求解？的實際方向，電路如何求解？電流方向電流方向ab？電流方向電流方向ba？e1abre2ir+_+_跳轉(zhuǎn)到第一頁(1) 在解題前先設(shè)定一個方向，作為參考方向；在解題前先設(shè)定一個方向，作為參考方向；解決方法解決方法(3) 根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向：根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向： 若計算結(jié)果為若計算結(jié)果為正正，則實際方向與假設(shè)方向

10、，則實際方向與假設(shè)方向一致一致； 若計算結(jié)果為若計算結(jié)果為負負，則實際方向與假設(shè)方向，則實際方向與假設(shè)方向相反相反。(2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān)根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān) 系的代數(shù)表達式；系的代數(shù)表達式；跳轉(zhuǎn)到第一頁 對一個元件，電流參考方向和電壓參考對一個元件，電流參考方向和電壓參考方向可以相互獨立地任意確定，但為了方便方向可以相互獨立地任意確定，但為了方便起見，常常將其取為一致，稱起見，常常將其取為一致，稱關(guān)聯(lián)方向關(guān)聯(lián)方向；如；如不一致，稱不一致，稱非關(guān)聯(lián)方向非關(guān)聯(lián)方向。 如果采用關(guān)聯(lián)方向，在標示時標出一種即如果采用關(guān)聯(lián)方向，在標示時標出一種即可。如果采用

11、非關(guān)聯(lián)方向，則必須全部標示?？?。如果采用非關(guān)聯(lián)方向，則必須全部標示。跳轉(zhuǎn)到第一頁電場力在單位時間內(nèi)所做的功稱為電場力在單位時間內(nèi)所做的功稱為電功率電功率，簡稱功率。簡稱功率。dtdwp 功率與電流、電壓的關(guān)系：功率與電流、電壓的關(guān)系：關(guān)聯(lián)方向時：關(guān)聯(lián)方向時：p =ui非關(guān)聯(lián)方向時：非關(guān)聯(lián)方向時：p =uip0時吸收功率，時吸收功率，p0時放出功率。時放出功率。跳轉(zhuǎn)到第一頁：求圖示各元件的功率：求圖示各元件的功率.（a）關(guān)聯(lián)方向，關(guān)聯(lián)方向，p=ui=52=10w，p0，吸收吸收10w功率。功率。（b）關(guān)聯(lián)方向，關(guān)聯(lián)方向，p=ui=5(2)=10w，p0，吸收吸收10w功率。功率。跳轉(zhuǎn)到第一頁)(

12、)(titupp0時吸收功率，時吸收功率，p0時放出功率。時放出功率。功率功率 單位單位 瓦特（瓦特（w）電能電能 （工程上）單位（工程上）單位 千瓦小時（千瓦小時（ kwh ）“+” 關(guān)聯(lián)方向關(guān)聯(lián)方向 “-”非關(guān)聯(lián)方非關(guān)聯(lián)方向向跳轉(zhuǎn)到第一頁dtdwp pdtdw 若元件吸收功率為若元件吸收功率為p(t) ，并設(shè)，并設(shè)w(-)=0 ，則，則dptwt)()(表示從表示從-開始到時刻開始到時刻t元件所吸收的電能。元件所吸收的電能。 一個元件，如果對任意時刻一個元件，如果對任意時刻t均有均有0)()(dptwt則稱該元件為則稱該元件為 “無源元件無源元件” 否則為否則為“有源元件有源元件”跳轉(zhuǎn)到第

13、一頁跳轉(zhuǎn)到第一頁伏安關(guān)系（歐姆定律）：伏安關(guān)系（歐姆定律）：關(guān)聯(lián)方向時：關(guān)聯(lián)方向時：u =ri非關(guān)聯(lián)方向時：非關(guān)聯(lián)方向時：u =ri符號：符號：功率：功率：ruriuip22電阻元件是一種消耗電能的元件。電阻元件是一種消耗電能的元件。跳轉(zhuǎn)到第一頁注意注意：用用歐姆定律列方程時，一定要在歐姆定律列方程時，一定要在 圖中標明參考方向。圖中標明參考方向。iru 歐姆定律1.內(nèi)容：流過電阻內(nèi)容：流過電阻r的電流與電阻兩端的電壓的電流與電阻兩端的電壓u成正比。成正比。 i與與 u的方向一致的方向一致2.表達式：表達式： （1）rui+_跳轉(zhuǎn)到第一頁 i與與 u 的方向不一致的方向不一致（2）iruiru

14、（3）“+”“-”號的含義：式中號的含義：式中“+”“-”號式對號式對 參考方向而言；同時，參考方向而言；同時，i、u本身也有本身也有“+”“-” 號之分。號之分。 rui-+rui+_跳轉(zhuǎn)到第一頁 廣義歐姆定律廣義歐姆定律 ( (支路中含有電動勢時的歐姆定律支路中含有電動勢時的歐姆定律) )eiruabreuiab當當 uabe 時，時， i 0 表明方向與圖中假設(shè)方向一致表明方向與圖中假設(shè)方向一致當當 uabe 時，時， i 0 p 0 吸收功率吸收功率, , 相當于負載相當于負載p 0 p 0 p 0 發(fā)出功率發(fā)出功率, , 相當于電源相當于電源p 0 p 0 發(fā)出負功率發(fā)出負功率, ,

15、 相當于負載相當于負載例計算例計算吸收功率吸收功率：瓦安伏吸收20210210piu例計算例計算發(fā)出功率發(fā)出功率：iu瓦安伏發(fā)出20210210piu或或e e與與i i為關(guān)聯(lián)方向：為關(guān)聯(lián)方向： p = ei p = ei 代表是元件代表是元件 發(fā)出功率發(fā)出功率，若：若：則為負載瓦安發(fā)出20 , 2piiup = ui p = ui 代表元件代表元件 吸收功率吸收功率，p = ui p = ui 代表是元件代表是元件 發(fā)出功率發(fā)出功率，跳轉(zhuǎn)到第一頁如一個燈泡額定值為：如一個燈泡額定值為：wpvunn60220安27. 022060 nnnnnnupiiup 80760220r ; 222rir

16、upriunnn 5. 額定值:電器設(shè)備的安全使用值電器設(shè)備的三種運行狀態(tài)：電器設(shè)備的三種運行狀態(tài)：欠載欠載（輕載）：（輕載）：nnppii（不經(jīng)濟）（不經(jīng)濟）過載過載（超載）：（超載）：nnppii（設(shè)備易損壞）（設(shè)備易損壞）額定工作狀態(tài)：額定工作狀態(tài)：nnppii（經(jīng)濟安全可靠）（經(jīng)濟安全可靠）額定額定電壓電壓 u un n額定額定功率功率 p pn n額定額定電流電流 i in n 實際值實際值:電器設(shè)備實際運行時的電器設(shè)備實際運行時的電壓、電流和功率電壓、電流和功率值，值，跳轉(zhuǎn)到第一頁實際電源的伏安特性實際電源的伏安特性oiruus或或oruiis 可見一個實際電源可可見一個實際電源可

17、用兩種電路模型表示：一用兩種電路模型表示：一種為電壓源種為電壓源us和內(nèi)阻和內(nèi)阻ro串串聯(lián)，另一種為電流源聯(lián)，另一種為電流源is和和內(nèi)阻內(nèi)阻ro并聯(lián)。并聯(lián)。跳轉(zhuǎn)到第一頁同一個實際電源的兩種模型對同一個實際電源的兩種模型對等效，等效，等效條件為：等效條件為：oruissoriuss或或且兩種電源模型的內(nèi)阻相等且兩種電源模型的內(nèi)阻相等跳轉(zhuǎn)到第一頁例：用電源模型等效變換的方法求圖（例：用電源模型等效變換的方法求圖（a）電路電路的電流的電流i1和和i2。解：將原電路變換為圖（解：將原電路變換為圖（c）電路，由此可得：電路，由此可得：(a) 電路2ai1i2 +5v 105(b) (a)的等效電路2ai21051a3ai210 5(c) (b)的等效電路a1351052ia121221 ii跳轉(zhuǎn)到第一頁例例已知：