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第一章電路基本概念與基本定律1/44§1.1電路組成與作用

一電路

電路:電流通路二組成

由電氣設(shè)備和元件或電子器件按一定方式連接而成2/44電路組成電池?zé)襞軪IRU+_負(fù)載電源3/44組成部分:電源+中間步驟+負(fù)載電源--供給電能,如發(fā)電機(jī)、電池等中間步驟--傳輸和分配電能,如電力線、變壓器等負(fù)載---耗電能或轉(zhuǎn)換電能,如日光燈、電腦等4/44三作用作用:信號(hào)傳遞和處理實(shí)現(xiàn)電能傳輸和轉(zhuǎn)換5/44所謂電路分析,就是在已知電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)條件下,討論電路激勵(lì)與響應(yīng)之間關(guān)系。響應(yīng):因?yàn)榧?lì)在電路各部分產(chǎn)生電壓和電流術(shù)語:“激勵(lì)”、“響應(yīng)”激勵(lì):電源或信號(hào)源電壓或電流,推進(jìn)電路工作。6/44電路模型實(shí)際電路元件其電磁特征可能很復(fù)雜,不利于電路分析。將實(shí)際元件理想化(或稱模型化),把它近似看作理想電路元件由一些理想電路元件所組成電路,即為實(shí)際電路模型.理想電路元件:電阻、電容、電感、電源等以后把電路模型簡(jiǎn)稱為“電路”7/44§1.2電路基本物理量及參考方向一電流二電壓三電動(dòng)勢(shì)8/44電流電流實(shí)際方向正電荷運(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)相反方向電流是電荷(帶電粒子)定向移動(dòng)。Sab電流大小用電流強(qiáng)度表示:等于單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過導(dǎo)體其一橫截面電荷量。毫安(mA)和微安(μA)

電流單位:安培A、1(A)=103(mA)=106(μA)9/44a、b兩點(diǎn)間電壓在數(shù)值上等于電場(chǎng)力把單位正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所做功。電位差:在電場(chǎng)內(nèi)兩點(diǎn)間電壓也常稱為兩點(diǎn)間電位差。電壓方向由高電位端指向低電位端,即電位下降方向二電壓IE+_aRbU+_慣用單位:伏(V)、毫伏(mv)和微伏(μv)1kv=103V1V=103mv=106μv10/44電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源力把單位正電荷從電源低電位端b經(jīng)電源內(nèi)部移到高電位端a所做功。ab三電動(dòng)勢(shì)實(shí)際方向:在電源內(nèi)部低電位端指向高電位端,電動(dòng)勢(shì)單位與電壓?jiǎn)挝灰恢?。電位升高方向?1/44電路中物理量方向物理量方向:實(shí)際方向假設(shè)方向?qū)嶋H方向:物理中對(duì)電量要求方向。假設(shè)方向(參考方向或正方向):在分析計(jì)算時(shí),對(duì)電量人為要求方向。12/44物理量實(shí)際正方向13/44物理量正方向表示方法電池?zé)襞軮RUabE+_abu_+正負(fù)號(hào)abUab(高電位在前,低電位在后)

雙下標(biāo)箭頭uab電壓+-IR電流:從高電位指向低電位。14/44電路分析中假設(shè)正方向(參考方向)問題提出:在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量實(shí)際方向,電路怎樣求解?電流方向A

B?電流方向B

A?E1ABRE2IR15/44(1)在解題前先設(shè)定一個(gè)正方向,作為參考方向;處理方法(3)依據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向:若計(jì)算結(jié)果為正,則實(shí)際方向與假設(shè)方向一致;若計(jì)算結(jié)果為負(fù),則實(shí)際方向與假設(shè)方向相反。(2)依據(jù)電路定律、定理,列出物理量間相互關(guān)系代數(shù)表示式;16/44例已知:E=2V,R=1Ω問:當(dāng)U分別為3V和1V時(shí),IR=?E

IRRURabU解:(1)假定電路中物理量正方向如圖所表示;(2)列電路方程:17/44(3)數(shù)值計(jì)算(實(shí)際方向與假設(shè)方向一致)(實(shí)際方向與假設(shè)方向相反)E

IRRURabU18/44(4)為了防止列方程時(shí)犯錯(cuò),習(xí)慣上把I與U方向按相同方向假設(shè)。(1)方程式U/I=R僅適合用于假設(shè)正方向一致情況。(2)“實(shí)際方向”是物理中要求,而“假設(shè)正方向”則是人們?cè)谶M(jìn)行電路分析計(jì)算時(shí),任意假設(shè)。(3)在以后解題過程中,注意一定要先假定“正方向”(即在圖中表明物理量參考方向),然后再列方程計(jì)算。缺乏“參考方向”物理量是無意義.提醒19/44RUI注意:用歐姆定律列方程時(shí),一定要在圖中標(biāo)明正方向。RUIRUI§1.3歐姆定律20/44§1.4電路狀態(tài)一開路二短路三有載工作四應(yīng)用中要注意問題21/44一、有載工作狀態(tài)K閉合后電源端電壓=負(fù)載電阻兩端電壓即電源外特征電源端電壓與輸出電流I之間關(guān)系對(duì)應(yīng)曲線稱為外特征曲線當(dāng)時(shí),+—22/44即:電源產(chǎn)生功率是電源內(nèi)阻上損耗掉功率電源輸出功率功率單位:功率平衡式+-23/44二開路(斷路)狀態(tài)RL+_UIR0E開路電壓24/44三短路狀態(tài)RL+_UIR0E短路電流25/44額定值:電器設(shè)備能夠長久工作,不損壞,既安全又經(jīng)濟(jì)可靠數(shù)值。電器設(shè)備、電路元件電壓、電流、功率都要求有額定值,用N下標(biāo)表示。

四應(yīng)用中要注意問題負(fù)載概念:通常所說負(fù)載大小,是指負(fù)載上所消耗功率大小。26/44注意:1、電氣設(shè)備在使用時(shí),其實(shí)際值不一定等于額定值2、如電機(jī)、變壓器這類電氣設(shè)備,在選取時(shí)應(yīng)使其工作在額定狀態(tài),這不但充分利用電氣設(shè)備,也不易損壞設(shè)備。27/44電功率aIRUb功率概念:設(shè)電路任意兩點(diǎn)間電壓為

U,流入此部分電路電流為I,則這部分電路消耗功率為:功率有沒有正負(fù)?假如UI方向不一致結(jié)果怎樣?28/44在U、I正方向選擇一致前提下,

IRUab或IRUabIUab+-依據(jù)能量守衡關(guān)系P(吸收)=P(發(fā)出)當(dāng)U和I二者參考方向選得一致時(shí),P=UI<0是電源,

P=UI>0是負(fù)載當(dāng)U和I二者參考方向選得相反時(shí),P=UI<0是負(fù)載,

P=UI>0是電源29/44由實(shí)際電壓、電流方向判斷是電源還是負(fù)載方法:電路中實(shí)際電流從該元件電位高一端流入,表示該元件取用電能,是負(fù)載。電路中實(shí)際電流從該元件電位高一端流出,表示該元件發(fā)出電能,是電源。30/44§1.5克希荷夫定律(克氏定律)(基爾霍夫定律)用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間關(guān)系,其中包含克氏電流和克氏電壓兩個(gè)定律。名詞注釋:節(jié)點(diǎn):三個(gè)或三個(gè)以上支路聯(lián)結(jié)點(diǎn)支路:電路中每一個(gè)分支回路:電路中任一閉合路徑31/44支路:ab、ad、…...(共6條)回路:abda、bcdb、…...(共7個(gè))節(jié)點(diǎn):a、b、…...(共4個(gè))例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-32/44(一)克氏電流定律對(duì)任何節(jié)點(diǎn),在任一瞬間,流入節(jié)點(diǎn)電流等于由節(jié)點(diǎn)流出電流?;蛘哒f,在任一瞬間,一個(gè)節(jié)點(diǎn)上電流代數(shù)和為0。I1I2I3I4克氏電流定律依據(jù):電流連續(xù)性

I=0即:例或:33/44電流定律還能夠擴(kuò)展到電路任意封閉面。例I1+I2=I3例I=0克氏電流定律擴(kuò)展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R34/44(二)克氏電壓定律

對(duì)電路中任一回路,沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周,其電位升等于電位降。或,電壓代數(shù)和為0。比如:回路a-d-c-a電位升電位降即:或:I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-35/44電位升電位降E+_RabUabI克氏電壓定律也適合開口電路。例36/44§1.6電阻串、并聯(lián)一串聯(lián)二并聯(lián)37/44電位概念:Va=5V

a點(diǎn)電位:ab1

5Aab1

5AVb=-5V

b點(diǎn)電位:在電路中任選一點(diǎn),設(shè)其電位為零(用此點(diǎn)稱為參考點(diǎn)。其它各點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)電壓,便是該點(diǎn)電位。記為:“VX”(注意:電位為單下標(biāo))。標(biāo)識(shí)),§1.7電位計(jì)算38/44電位在電路中表示法E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E239/44R1R2+15V-15V參考電位在哪里?R1R215V+-15V+-40/44電位值是相正確,參考點(diǎn)選得不一樣,電路中其它各點(diǎn)電位也將隨之改

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