chapter電路的基本概念與基本定律PPT課件

1、電工電子技術(shù)講授：信息學(xué)院物理教研室 張麟 英東樓317電話：02089002076（辦公） 135 3546 0716第1頁/共40頁教材：林育茲.電工技術(shù)（第一版）.北京：科學(xué)出版社，2006主要參考書（1）秦曾煌.電工學(xué)（第五版）.北京：高 等教育出版社，1999（2）劉全忠.電子技術(shù)：電工學(xué)II（第二 版）.北京：高等教育出版社，1999第2頁/共40頁電工技術(shù)課的地位及主要學(xué)習(xí)內(nèi)容 是研究電能在工程技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用的一門學(xué)科，也是電子技術(shù)的一門基礎(chǔ)課程，它是許多專業(yè)的應(yīng)用基礎(chǔ) 主要內(nèi)容 電路的基本概念，基本定律和基本分析 方法 磁路的基本概念及基本定律 應(yīng)用(電動機，繼電接觸器控制系統(tǒng)

2、）第3頁/共40頁第 1 章 電路的基本概念基本定律電路的基本概念基本定律第4頁/共40頁目 錄 1.4 歐姆定律 1.5 電源有載工作、開路與短路 1.6 基爾霍夫定律 1.7 電路中電位的概念及計算第5頁/共40頁1.1.1 電路的作用 （1）電能的傳輸和轉(zhuǎn)換 （2）信號的傳遞和處理1.1.2 電路的組成 （1）電源 （2）負載 （3）中間環(huán)節(jié)1.1 1.1 電路的作用與組成部分電路的作用與組成部分第6頁/共40頁中間環(huán)節(jié)負載發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐電力系統(tǒng)電路示意圖輸電線放大器話筒揚聲器擴音機電路示意圖信號源（電源）第7頁/共40頁電路元件的理想化 在一定條件下突出元件主

3、要的電磁性質(zhì)，忽略其次要因素，把它近似地看作理想電路元件。為什么電路元件要理想化? 便于對實際電路進行分析和用數(shù)學(xué)描述，將實際元件理想化（或稱模型化）。1.2 1.2 電路模型電路模型第8頁/共40頁手電筒的電路模型UI開關(guān)ER0R干電池電珠第9頁/共40頁電壓和電流的方向?qū)嶋H方向參考方向參考方向 在分析計算時人為規(guī)定的方向1.3 1.3 電壓和電流的參考方向電壓和電流的參考方向第10頁/共40頁 物理量單位實際方向電流 IA、kA、mA、 A正電荷移動的方向電動勢 E V、kV、mV、 V電源驅(qū)動正電荷的方向電壓 UV、kV、mV、 V電位降低的方向 電流、電動勢、電壓的實際方向第11頁/共

4、40頁問題 在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量的 實際方向，如何解決？(1) 在解題前任選某一個方向為參考方向； (3) 根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向： 若計算結(jié)果為正，則實際方向與參考方向一致； 若計算結(jié)果為負，則實際方向與參考方向相反。(2) 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；解決方法第12頁/共40頁電流的參考方向與實際方向電壓的參考方向與實際方向第13頁/共40頁歐姆定律：流過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比。RIUUIURI（a）UIURI（b）UIURI（c）1.4 1.4 歐歐 姆姆 定定 律律第14頁/共40頁伏安特性線性電阻伏安特性非線性電阻伏安特性當(dāng)電壓和

5、電流的參考方向一致時 U=RI當(dāng)電壓和電流的參考方向相反時 U=RI注意:IUIU第15頁/共40頁解a點電位比b點電位低12Vn點電位比b點電位低12-5=7Vm點電位比b點電位高3V 于是 n點電位比m點電位低7+3=10V即 Unm=-10V由歐姆定律得 RUnmI5 E1=5VE1=5V + +R U mR U m - -E2=3VE2=3V- -+ +- -+ +I=-2AI=-2Aa ab bm mn n計算下圖的電阻R值，已知Uab12V。例題1.2第16頁/共40頁解RU6VI2A(a)U6VI2A(b)RRU6VI2A(c)RU6VI2A(d)326326326326IURI

6、URIURIUR(a)(b)(c)(d)應(yīng)用歐姆定律對下圖的電路列出式子，并求電阻R例題1.1第17頁/共40頁1.5.1 電源有載工作開關(guān)閉合ER0+U-RIabdc有載開關(guān)斷開開路cd短接短路1.5 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路第18頁/共40頁1電壓和電流由歐姆定律可列上圖的電流RREI0負載電阻兩端電壓RIU IREU0UEOI電源的外特性曲線當(dāng)R0R時EU 由上兩式得第19頁/共40頁2.功率與功率平衡 IUP功率 設(shè)電路任意兩點間的電壓為 U ,流入此部分電路的電流為 I， 則這部分電路消耗的功率為:功率平衡：由UER0I得 UIEIR0I2PPE P電源輸出的

7、功率電源內(nèi)阻上損耗功率電源產(chǎn)生的功率W為瓦特KW為千瓦第20頁/共40頁E1-U1+-U2+E2+_R01R02+_+U_I電源負 載解(1)電源 UE1U1E1IR01,E1UR01I2200.65=223V （2）負載UE2 U2E2R02IE2UR02I220 0.65 217V如圖，U220V，I5A，內(nèi)阻R01R020.6(1)求電源的電動勢E1和負載的反電動勢E2；(2)試說明功率的平衡例題第21頁/共40頁（2）由（1）中兩式得 E1E2R01IR02 I等號兩邊同乘以I 得E1IE2IR01I2R02I2223521750.652 0.652 1115W=1085W15W15W

8、E2I1085WR01I215WR02I215W負載取用功率電源產(chǎn)生的功率負載內(nèi)阻損耗功率電源內(nèi)阻損耗功率第22頁/共40頁3. 電源與負載的判別分析電路時，如何判別哪個元件是電源？哪個是負載？U和I 的參考方向與實際方向一致U和I的實際方向相反，電流從端流出，發(fā)出功率電源負載U和I的實際方向相同，電流從端流入，吸收功率IUab+-IRUabIRUab當(dāng)?shù)?3頁/共40頁或當(dāng)U和I兩者的參考方向選得一致電源 PUI0 負載 PUI0 電源 PUI0 負載 PUI0U和I兩者的參考方向選得相反4額定值與實際值額定值是制造廠商為了使產(chǎn)品能在給定的條件下 正常運行而規(guī)定的正常允許值注在使用電氣設(shè)備或

9、元件時，電壓、電流、功率的實際值不一定等于它們的額定值第24頁/共40頁解A273.022060UPI806273.0220IUR一個月的用電量 WPt60(W)30 (h) 來計算和或可用PURIPR22已知：有一220V 60W的電燈，接在220V的電源上，求通過電燈的電流和電燈在220V電壓下工作時電阻如每晚用3小時，問一個月消耗電能多少？例題1.4第25頁/共40頁解A105005RPI在使用時電壓不得超過 URI50050V已知：有一額定值為5W 500 的線繞電阻，問其額定電流？在使用時電壓不得超過多大？例題1.5第26頁/共40頁1.5.2 電源開路ER0+U-RIabdc特征：

10、I0 UU0E P01.5.3 電源短路特征：U0 IISER0 PEPR0I2 P0第27頁/共40頁E1=140V4A6A520abcdE2 9 0V10A Uab61060VUca20480VUda5630VUcb140VUdb90VE1=140V4A6A520abcdE2 9 0V10A VbVaUba Vb60VVcVaUca Vc80VVdVaUda Vd30V1.7 1.7 電路中電位的概念及計算電路中電位的概念及計算第28頁/共40頁E1=140V4A6A520abcdE290V10AVa=Uab=60VVc=Ucb=140VVd=Udb=90V結(jié)論：（1）電路中某一點的電位等

11、于該點與參考點 （電位為零）之間的電壓 （2）參考點選得不同，電路中各點的電位值隨著 改變，但是任意兩點間的電位差是不變的。各點電位的高低是相對的，而兩點間電位的差值是絕對的。注第29頁/共40頁解 I（VAVC）（R1R2） 6（9）（10050） 103 UABVAVBR2IVBVAR2I 6（50 103) (0.1 10-3) 1V計算下圖電路中B點的電位。例題1.9CBA-9V+6VIR1100R250K K 第30頁/共40頁解E1E2+-R1R2R3I1I2I3AI1I2E1（R1R2） 6（42） 1AI30VA R3I3E2R2I2 042 1 2V或 VAR3I3E2R1I

12、1E1 044 162V如圖已知：E16V E24V R14 R2R3 2 。求A點電位VA。例題1.10第31頁/共40頁 用來描述電路中各部分電壓或各部分電流的關(guān)系,包括基爾霍夫電流和基爾霍夫電壓兩個定律。結(jié)點：三條或三條以上支路相聯(lián)接點支路：電路中每一個分支回路：電路中一條或多條支路所組成的閉合電路注基爾霍夫電流定律應(yīng)用于結(jié)點基爾霍夫電壓定律應(yīng)用于回路1.6 1.6 基爾霍夫定律基爾霍夫定律第32頁/共40頁支路：ab、ad、 . （共6條）回路：abda、 bcdb、 . （共7 個）結(jié)點：a、 b、 . (共4個）I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4

13、-第33頁/共40頁1.6.1 基爾霍夫電流定律E1I1E2U2I2I3R2R1R3abcd如圖 I1I2I3 或 I1I2I30 即 I0在任一瞬時，流向某一結(jié)點的電流之和應(yīng)該等于流出該結(jié)點的電流之和。即在任一瞬時，一個結(jié)點上電流的代數(shù)和恒等于零。第34頁/共40頁解I1I2I3I4由基爾霍夫電流定律可列出I1I2I3I402（3）（2）I40可得 I43A已知：如圖所示，I12A，I23A，I32A，試求I4。例題1.6第35頁/共40頁1.6.2 基爾霍夫電壓定律從回路中任意一點出發(fā)，沿順時針方向或逆時針方向循行一周，則在這個方向上的電位升之和等于電位降之和. 或電壓的代數(shù)和為 0。E1I1E2U2I2R2R1abcdU1+-U3U4U1U4U2U3U1U2U3U40即 U0第36頁/共40頁上式可改寫為 E1-E2+R1I1-R2I20 或 E1E2R2I2R1I1 即 E （RI）在電阻電路中，在任一回路循行方向上，回路中電動勢的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和 在這里電壓或電動勢的參考方向與所選回路循行方向一致時取正號，反之取負號。 注第37頁/共40頁基爾霍夫電壓定律的推廣：可應(yīng)用于回路的部分電路+-ABC-UABUAUBER+-+-UIUUAUBUAB或 UABUAUBEU