直流電的基本知識(shí)課件

電路的基本概念與基本定律1.1電路的作用與組成部分1.2電路模型1.3電壓和電流的參考方向1.4歐姆定律1.5電源有載工作、開(kāi)路與短路1.6基爾霍夫定律1.7電路中電位的概念及計(jì)算2.1

電阻串并聯(lián)聯(lián)接的等效變換電路的基本概念與基本定律1.1電路的作用與組成部分11.1電路的作用與組成部分

(1)實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換(2)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理放大器揚(yáng)聲器話筒1.電路的作用電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設(shè)備或電路元件按一定方式組合而成。

發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器電燈電動(dòng)機(jī)電爐...輸電線1.1電路的作用與組成部分(1)實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分1.2電路模型手電筒的電路模型

為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路,一般要將實(shí)際電路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來(lái)模擬實(shí)際電路中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對(duì)應(yīng)的電路模型。R+RoE–S+U–I電池導(dǎo)線燈泡開(kāi)關(guān)理想電路元件主要有電阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等。在電路圖中，各種電路元件都用規(guī)定的圖形符號(hào)表示。1.2電路模型手電筒的電路模型為了便于用數(shù)學(xué)方1.3電壓和電流的參考方向物理中對(duì)基本物理量規(guī)定的方向1.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、μV1.3電壓和電流的參考方向物理中對(duì)基本物(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)2.電路基本物理量的參考方向aRb箭標(biāo)abRI正負(fù)極性+–abUU+_(2)參考方向的表示方法電流：Uab雙下標(biāo)電壓：(1)實(shí)際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。實(shí)際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值；(3)實(shí)際1.4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

表達(dá)式中有兩套正負(fù)號(hào)：①式前的正負(fù)號(hào)由U、I參考方向的關(guān)系確定；②U、I值本身的正負(fù)則說(shuō)明實(shí)際方向與參考方向之間的關(guān)系。通常取U、I參考方向相同。U=IR

U=–IR1.4歐姆定律U、I參考方向相同時(shí)，U、I參考方向相解：對(duì)圖(a)有,U=IR例：應(yīng)用歐姆定律對(duì)下圖電路列出式子，并求電阻R。對(duì)圖(b)有,U=–IRRU6V+–2AR+–U6VI(a)(b)I–2A解：對(duì)圖(a)有,U=IR例：應(yīng)用歐姆定律對(duì)下圖電路電路端電壓與電流的關(guān)系稱為伏安特性。遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段電路電壓與電流的比值為常數(shù)。I/AU/Vo線性電阻的伏安特性線性電阻的概念：線性電阻的伏安特性是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。電路端電壓與電流的關(guān)系稱為伏安特性。遵循歐姆定律的電1.5電源有載工作、開(kāi)路與短路開(kāi)關(guān)閉合,接通電源與負(fù)載負(fù)載端電壓U=IR特征:1.5.1電源有載工作IR0R+

-EU+

-I①

電流的大小由負(fù)載決定。②在電源有內(nèi)阻時(shí)，I

U?；騏=E–IR0電源的外特性EUI0當(dāng)R0<<R時(shí)，則U

E，表明當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，電源的端電壓變化不大，即帶負(fù)載能力強(qiáng)。1.5電源有載工作、開(kāi)路與短路開(kāi)關(guān)閉合,接通電源電氣設(shè)備的額定值額定值:電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)的規(guī)定使用值電氣設(shè)備的三種運(yùn)行狀態(tài)欠載(輕載)：I<IN

，P<PN(不經(jīng)濟(jì))

過(guò)載(超載)：

I>IN

，P>PN(設(shè)備易損壞)額定工作狀態(tài)：I=IN

，P=PN

(經(jīng)濟(jì)合理安全可靠)

1.額定值反映電氣設(shè)備的使用安全性；2.額定值表示電氣設(shè)備的使用能力。例：燈泡：UN=220V

，PN=60W電阻：RN=100

，PN=1W

電氣設(shè)備的額定值額定值:電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)的規(guī)定使用值特征:開(kāi)關(guān)斷開(kāi)1.5.2電源開(kāi)路I=0電源端電壓(開(kāi)路電壓)負(fù)載功率U

=U0=EP

=01.開(kāi)路處的電流等于零；

I

=02.開(kāi)路處的電壓U視電路情況而定。電路中某處斷開(kāi)時(shí)的特征:I+–U有源電路IRoR+

-EU0+

-特征:開(kāi)關(guān)斷開(kāi)1.5.2電源開(kāi)路I=0電源端電壓電源外部端子被短接1.5.3電源短路特征:電源端電壓負(fù)載功率電源產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻消耗掉短路電流（很大）U

=0

PE=

P=I2R0P

=01.短路處的電壓等于零；

U

=02.短路處的電流I視電路情況而定。電路中某處短路時(shí)的特征:I+–U有源電路IR0R+

-EU0+

-電源外部端子被短接1.5.3電源短路特征:電源端電壓負(fù)載1.6基爾霍夫定律支路：電路中的每一個(gè)分支。一條支路流過(guò)一個(gè)電流，稱為支路電流。結(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。回路：由支路組成的閉合路徑。網(wǎng)孔：內(nèi)部不含支路的回路。I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E11231.6基爾霍夫定律支路：電路中的每一個(gè)分支。結(jié)點(diǎn)1.6.1基爾霍夫電流定律(KCL定律)1．定律即:

Ｉ入=

Ｉ出

在任一瞬間，流向任一結(jié)點(diǎn)的電流等于流出該結(jié)點(diǎn)的電流。

實(shí)質(zhì):電流連續(xù)性的體現(xiàn)。或:Ｉ=0I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E1對(duì)結(jié)點(diǎn)a：I1+I2=I3或I1+I2–I3=0基爾霍夫電流定律（KCL）反映了電路中任一結(jié)點(diǎn)處各支路電流間相互制約的關(guān)系。1.6.1基爾霍夫電流定律(KCL定律)1．定律即: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。1.6.2基爾霍夫電壓定律（KVL定律)1．定律即：

U=0在任一瞬間，從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，沿回路循行一周，則在這個(gè)方向上電位升之和等于電位降之和。對(duì)回路1：對(duì)回路2：

E1=I1R1+I3R3I2R2+I3R3=E2或I1R1+I3R3–E1=0或I2R2+I3R3–E2=0I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E112基爾霍夫電壓定律（KVL）反映了電路中任一回路中各段電壓間相互制約的關(guān)系。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)1．列方程前標(biāo)注回路循行方向；

電位升=電位降E2=UBE+I2R2

U=0

I2R2–E2+

UBE

=02．應(yīng)用

U=0列方程時(shí)，項(xiàng)前符號(hào)的確定：

如果規(guī)定電位降取正號(hào)，則電位升就取負(fù)號(hào)。3.開(kāi)口電壓可按回路處理

注意：1對(duì)回路1：E1UBEE+B+–R1+–E2R2I2_1．列方程前標(biāo)注回路循行方向；電位升=電位降U=1.7電路中電位的概念及計(jì)算電位：電路中某點(diǎn)至參考點(diǎn)的電壓，記為“VX”

。

通常設(shè)參考點(diǎn)的電位為零。1.電位的概念電位的計(jì)算步驟:

(1)任選電路中某一點(diǎn)為參考點(diǎn)，設(shè)其電位為零；

(2)標(biāo)出各電流參考方向并計(jì)算；

(3)計(jì)算各點(diǎn)至參考點(diǎn)間的電壓即為各點(diǎn)的電位。某點(diǎn)電位為正，說(shuō)明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)高；某點(diǎn)電位為負(fù)，說(shuō)明該點(diǎn)電位比參考點(diǎn)低。1.7電路中電位的概念及計(jì)算電位：電路中某點(diǎn)至參考點(diǎn)的電壓2.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=0VVc=Uca

=4×20=80VVd

=Uda=6×5=30V設(shè)b為參考點(diǎn)，即Vb=0VVc

=Ucb=E1=140VVd

=Udb=E2=90Vbac20

4A6

10AE290V

E1140V5

6A

dUcd

=80-30=50VUcd

=140-90=50V

2.舉例求圖示電路中各點(diǎn)的電位:Va、Vb、Vc、Vd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)化電路作圖bca20

4A6

10AE290V

E1140V5

6A

d+90V20

5

+140V6

cd結(jié)論：(1)電位值是相對(duì)的，參考點(diǎn)選取的不同，電路中2.1電阻串并聯(lián)聯(lián)接的等效變換2.1.1電阻的串聯(lián)特點(diǎn):1)各電阻一個(gè)接一個(gè)地順序相聯(lián)；兩電阻串聯(lián)時(shí)的分壓公式：R=R1+R23)等效電阻等于各電阻之和；4)串聯(lián)電阻上電壓的分配與電阻成正比。R1U1UR2U2I+–++––RUI+–2)各電阻中通過(guò)同一電流；應(yīng)用：降壓、限流、調(diào)節(jié)電壓等。2.1電阻串并聯(lián)聯(lián)接的等效變換2.1.1電阻的串聯(lián)特2.1.2電阻的并聯(lián)兩電阻并聯(lián)時(shí)的分流公式：(3)等效電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和；(4)并聯(lián)電阻上電流的分配與電阻成反比。特點(diǎn):(1)各電阻聯(lián)接在兩個(gè)公共的結(jié)點(diǎn)之間；RUI+–I1I2R1UR2I+–(2)各電阻兩端的電壓相同；應(yīng)用：分流、調(diào)節(jié)電流等。2.1.2電阻的并聯(lián)兩電阻并聯(lián)時(shí)的分流公式：(3)等效電2.2

電阻星形聯(lián)結(jié)與三角形聯(lián)結(jié)的等換RO電阻

形聯(lián)結(jié)Y-

等效變換電阻Y形聯(lián)結(jié)ROCBADCADBIaIbIcbcRaRcRbaacbRcaRbcRabIaIbIc2.2電阻星形聯(lián)結(jié)與三角形聯(lián)結(jié)的等換RO電阻形聯(lián)結(jié)Y-2.2

電阻星形聯(lián)結(jié)與三角形聯(lián)結(jié)的等效變換等效變換的條件：

對(duì)應(yīng)端流入或流出的電流(Ia、Ib、Ic)一一相等，對(duì)應(yīng)端間的電壓(Uab、Ubc、Uca)也一一相等。經(jīng)等效變換后，不影響其它部分的電壓和電流。等效變換aCbRcaRbcRab電阻

形聯(lián)結(jié)IaIbIc電阻Y形聯(lián)結(jié)IaIbIcbCRaRcRba2.2電阻星形聯(lián)結(jié)與三角形聯(lián)結(jié)的等效變換等效變換的條件：經(jīng)2.2

電阻星形聯(lián)結(jié)與三角形聯(lián)結(jié)的等效變換據(jù)此可推出兩者的關(guān)系條件等效變換aCbRcaRbcRab電阻

形聯(lián)結(jié)IaIbIc電阻Y形聯(lián)結(jié)IaIbIcb