第一章電路的基本概念與基本定律習(xí)題課

2.

參考方向的表示方法電流：Uab

雙下標(biāo)電壓：1.

參考方向IE+_

在分析與計(jì)算電路時(shí)，對(duì)電量任意假定的方向。Iab

雙下標(biāo)一、電路基本物理量的參考方向aRb箭標(biāo)abRI正負(fù)號(hào)+–abUU+_

物理中對(duì)基本物理量規(guī)定的方向電路基本物理量的實(shí)際方向物理量實(shí)際方向電流I正電荷運(yùn)動(dòng)的方向電動(dòng)勢(shì)E

(電位升高的方向)

電壓U(電位降低的方向)高電位

低電位

單位kA、A、mA、μA低電位

高電位kV、V、mV、μVkV、V、mV、μV電源力驅(qū)動(dòng)正電荷運(yùn)動(dòng)的方向?qū)嶋H方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值；實(shí)際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負(fù)值。3.實(shí)際方向與參考方向的關(guān)系注意：在參考方向選定后，電流(或電壓)值才有正負(fù)之分。若I=5A，則電流從a流向b；例：若I=–5A，則電流從b流向a。abRIabRU+–若U=5V，則電壓的實(shí)際方向從a指向b；若U=–5V，則電壓的實(shí)際方向從b指向a。

元件或支路的u，i

采用相同的參考方向稱(chēng)之為關(guān)聯(lián)參考方向。反之，稱(chēng)為非關(guān)聯(lián)參考方向。關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向i+-+-iuu4.關(guān)聯(lián)參考方向分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向參考方向不同時(shí)，其表達(dá)式相差一負(fù)號(hào)，但電壓、電流的實(shí)際方向不變。例電壓電流參考方向如圖中所標(biāo)，問(wèn)：對(duì)A、B兩部分電路電壓電流參考方向關(guān)聯(lián)否？注意＋－uBAi參考方向一經(jīng)選定，必須在圖中相應(yīng)位置標(biāo)注(包括方向和符號(hào))，在計(jì)算過(guò)程中不得任意改變.電功率和能量1.電功率功率的單位：W(瓦)(Watt，瓦特)能量的單位：J(焦)(Joule，焦耳)單位時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功。2.電路吸收或發(fā)出功率的判斷

u,i取關(guān)聯(lián)參考方向P=ui

表示元件吸收的功率P>0

吸收正功率(實(shí)際吸收；負(fù)載)P<0

吸收負(fù)功率(實(shí)際發(fā)出)；電源P=ui

表示元件發(fā)出的功率P>0

發(fā)出正功率(實(shí)際發(fā)出)；電源P<0

發(fā)出負(fù)功率(實(shí)際吸收)；負(fù)載

u,i取非關(guān)聯(lián)參考方向+-iu+-iu例

求圖示電路中各方框所代表的元件吸收或產(chǎn)生的功率。已知：U1=1V,U2=-3V，U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V，I1=2A,I2=1A,，I3=-1A564123I2I3I1++++++－－－－－U6U5U4U3U2U1－1.5

歐姆定律U、I參考方向相同時(shí)，U、I參考方向相反時(shí)，RU+–IRU+–I

通常取

U、I

參考方向相同。U=IR

U=–IR解：對(duì)圖（a）有，U=IRRU6V+–I2AR+–U6VI–2A例：應(yīng)用歐姆定律對(duì)下圖電路列出式子，并求電阻R。（a）（b）對(duì)圖（b）有，U=–IR電路端電壓與電流的關(guān)系稱(chēng)為伏安特性。IUo

遵循歐姆定律的電阻稱(chēng)為線(xiàn)性電阻，它表示該段電路電壓與電流的比值為常數(shù)。線(xiàn)性電阻的伏安特性線(xiàn)性電阻的概念：

線(xiàn)性電阻的伏安特性是一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)。

例：

有一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)，額定輸出功率PN為2200W，額定輸出電壓UN為220V，內(nèi)阻RO為1Ω。試分析和計(jì)算下列幾種情況下的電路參數(shù)。（1）電源的電動(dòng)勢(shì)E和額定輸出電流值IN

；（2）當(dāng)負(fù)載電阻RL分別為229Ω和14Ω時(shí)，電源的輸出電流I和輸出功率PE；（3）若電路發(fā)生短路時(shí)，計(jì)算短路電流ISC

。

解：（1）由PN=UNIN可知，電源的額定電流值IN為

發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為

（2）當(dāng)RL=229Ω時(shí)，電源輸出的電流和功率分別為

由此可見(jiàn)，此時(shí)電源處于輕載工作狀態(tài)。當(dāng)RL=14Ω時(shí)，電源輸出的電流和功率分別為此時(shí)，電源處于過(guò)載工作狀態(tài)，這是不允許的。（3）電路發(fā)生短路時(shí)，求得短路電流為可見(jiàn)，電路發(fā)生短路所形成的短路電流非常大。因此，在實(shí)際電路中必須采取必要的保護(hù)措施；同時(shí)在操作電氣設(shè)備時(shí)，也要防止因人為因素造成短路事故。10V+-2A2I討論題哪個(gè)答案對(duì)???二、舉例

求圖示電路中各點(diǎn)的電位:Va、Vb、Vc、Vd。解：設(shè)a為參考點(diǎn)，即Va=0VVb=Uba=–10×6=60VVc=Uca

=4×20=80VVd

=Uda=6×5=30V

設(shè)b為參考點(diǎn)，即Vb=0VVa

=Uab=10×6=60VVc

=Ucb=E1=140VVd

=Udb=E2=90V

bca204A610AE290VE1140V56AdUab

=10×6=60VUcb

=E1=140VUdb

=E2=90V

Uab

=10×6=60VUcb

=E1=140VUdb

=E2=90V

結(jié)論：1.電位值是相對(duì)的，參考點(diǎn)選取的不同，電路中

各點(diǎn)的電位也將隨之改變；2.電路中兩點(diǎn)間的電壓值是固定的，不會(huì)因參考

點(diǎn)的不同而變，即與零電位參考點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)。借助電位的概念可以簡(jiǎn)化電路圖：不畫(huà)電源而標(biāo)以電位值。+90V205+140V6cdbca204A610AE290VE1140V56Ad例1:圖示電路，計(jì)算開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)和閉合時(shí)A點(diǎn)的電位VA解:（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電路如圖（b）電流I2=0，電位VA=0V

。電流I1=I2=0，電位VA=6V

。2K+6VA2KSI2I1（a）2KA+I12KI2–6V（b）電流在閉合路徑中流通例2：

電路如下圖所示，（1）零電位參考點(diǎn)在哪里？畫(huà)電路圖表示出來(lái)。（2）當(dāng)電位器RP的滑動(dòng)觸點(diǎn)向下滑動(dòng)時(shí)，A、B兩點(diǎn)的電位增高了還是降低了？A+12V–12VBRPR1R212V–12V–BARPR2R1I解：（1）電路如左圖，零