第一章讀識基本電路圖.ppt

1、第一章讀識基本電路圖,第一節(jié)基本電路的認(rèn)識 第二節(jié)電路的基本定律,第一節(jié)基本電路的認(rèn)識,一、電路的基本概念 1.電路的定義 電路是電流所流經(jīng)的路徑。 2.電路的基本組成 (1)電源電源是供給電能的裝置，它將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能。如:鉛蓄電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能;發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。 (2)負(fù)載負(fù)載指的是用電的裝置或設(shè)備，它將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量。如:汽車起動機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能;汽車燈泡將電能轉(zhuǎn)換為光能和熱能:汽車電喇叭將電能轉(zhuǎn)換為聲能等。,下一頁,返回,第一節(jié)基本電路的認(rèn)識,(3)中間環(huán)節(jié)簡單電路的中間環(huán)節(jié)由連接導(dǎo)線、開關(guān)等組成，而復(fù)雜電路的中間環(huán)節(jié)是由各種控制設(shè)備、監(jiān)測儀表等組

2、成的網(wǎng)絡(luò)。電源接在它的輸人端，負(fù)載接在它的輸出端。 圖1-1所示為汽車照明電路實物圖;圖1-2所示為汽車照明基本電路圖。 二、電路的相關(guān)物理量 1.電流的定義及其基本概念 (1)電流的定義電荷的定向移動即形成電流。 (2)電流的分類電流可分為直流電流和交流電流兩大類。 凡大小和方向不隨時間變化的電流稱為直流電(記作DC);凡是大小和方向隨時間變化的電流稱為交流電(記作AC),下一頁,上一頁,返回,第一節(jié)基本電路的認(rèn)識,(3)電流的方向通常規(guī)定，正電荷運(yùn)動的方向為電流的方向。在金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子運(yùn)動的方向相反;在電解液中電流的方向與正離子運(yùn)動的方向相同，與負(fù)離子運(yùn)動的方向相反。 實際

3、電路中的電流大小可以用電流表來測量。測量時必須把電流表串聯(lián)在被測電路中，并使電流從表的正極流入，負(fù)極流出，如圖1-3所示 2.電壓和電位 (1)電壓電壓是衡量電場做功本領(lǐng)大小的物理量電場力把正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)所做的功y。與被移動電荷量口的比值稱為A, B兩點(diǎn)間的電壓，記作UAB。用公式表示如下,下一頁,上一頁,返回,第一節(jié)基本電路的認(rèn)識,(2)電位電位的單位與電壓的單位相同。 電路中任意兩點(diǎn)間的電壓就是該兩點(diǎn)的電位之差。關(guān)系如下: 電位是相對量，隨參考點(diǎn)的改變而改變。電壓是絕對量，與參考點(diǎn)的改變無關(guān)。,下一頁,上一頁,返回,第一節(jié)基本電路的認(rèn)識,3.電動勢的基本概念 電動勢是衡量電源將非電能

4、轉(zhuǎn)換成電能本領(lǐng)的物理量。在電源內(nèi)部，從電源負(fù)極移到電源正極所做的功，稱為電源電動勢，用字母E表示。若外力把單位正電荷若外力將電荷量U從負(fù)極移到正極做的功是WE 則電動勢用公式表示為 電動勢的方向規(guī)定:在電源內(nèi)部由負(fù)極指向正極。,下一頁,上一頁,返回,第一節(jié)基本電路的認(rèn)識,4.電能和電功率 (1)電能起動機(jī)啟動發(fā)動機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能;充電機(jī)向蓄電池充電，將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能;電流通過燈泡，將電能轉(zhuǎn)換為光能和熱能;等等。這一切表明，在用電負(fù)載兩端加上電壓，負(fù)載內(nèi)就建立了電場。電場力在推動自由電子定向移動中要做功。如果負(fù)載兩端的電壓為U，通過負(fù)載導(dǎo)體橫截面的電荷量為口，那么，由電壓的定義可知，電場

5、力所做的功為,下一頁,上一頁,返回,第一節(jié)基本電路的認(rèn)識,由于 所以 (2)電功率電流在單位時間內(nèi)所做的功稱為電功率，簡稱功率，用字母P表示，單位是瓦特，簡稱瓦(W)，即,下一頁,上一頁,返回,第一節(jié)基本電路的認(rèn)識,三、電阻的基本概念 電荷在導(dǎo)體中運(yùn)動時，要受到分子和原子的碰撞和摩擦，也就是對電流呈現(xiàn)阻礙作用。物體對電流的阻礙作用稱為該物體的電阻，用字母R表示。電阻的基本單位是歐姆()， 常用的電阻單位還有千歐(k )和兆歐(M )等，它們之間的換算關(guān)系如下 導(dǎo)體的電阻是客觀存在的，與電壓無關(guān)。實驗證明，在一定溫度下，導(dǎo)體的電阻R與它的長度L成正比，與它的橫截面積A成反比，且與導(dǎo)體的材料有關(guān)。

6、用公式表示為,下一頁,上一頁,返回,第一節(jié)基本電路的認(rèn)識,值與導(dǎo)體的幾何形狀無關(guān)，而與導(dǎo)體材料的性質(zhì)和導(dǎo)體所處的條件(如環(huán)境溫度)有關(guān)。在一定溫度下同一種材料的值是一個常數(shù)，不同材料的值不同。導(dǎo)體的電阻與溫度有關(guān)，通常用溫度系數(shù)反映電阻隨溫度變化的情況。 1.串聯(lián)電路 兩個或兩個以上的電阻首尾依次相接，中間無分支的連接方式稱為電阻的串聯(lián)電路，如圖1-5所示。 2.并聯(lián)電路 兩個或兩個以上的電阻首與首、尾與尾分別接在電路兩點(diǎn)之間所構(gòu)成的電路稱為并聯(lián)電路，如圖1-7所示。,下一頁,上一頁,返回,第一節(jié)基本電路的認(rèn)識,3.電氣設(shè)備的額定值和電路的狀態(tài) (1)電氣設(shè)備的額定值由于構(gòu)成電氣設(shè)備的導(dǎo)線存在

7、電阻，所以電氣設(shè)備在工作時要發(fā)熱，為了使電氣設(shè)備工作時的溫度不超過限度，各生產(chǎn)廠家對其生產(chǎn)的電氣設(shè)備都規(guī)定了連續(xù)工作時允許通過的最大電流，這個電流就稱為額定電流，用字母IN表示。 為了限制電氣設(shè)備中的電流和保證絕緣材料的絕緣性能，生產(chǎn)廠家還對其產(chǎn)品規(guī)定了丁作電壓，稱為額定電壓，用UN表示。 (2)電路的狀態(tài)電路可能出現(xiàn)的狀態(tài)有三種，即通路狀態(tài)、斷路狀態(tài)和短路狀態(tài)。,下一頁,上一頁,返回,第一節(jié)基本電路的認(rèn)識,四、電容器的相關(guān)概念 1.電容器與電容量 (1)電容器電容器由用絕緣物質(zhì)隔開的兩個導(dǎo)體組成。組成電容器的導(dǎo)體稱為極板，隔離兩極板的絕緣物質(zhì)稱為介質(zhì)。在電路圖中電容器用符號“ ”表示。電容器

8、具有儲存電荷的能力，如圖1-12所示。 (2)電容量電容量的單位是法拉，簡稱法，用字母F表示。常用的單位還有微法(F)和皮法(p F)等。 它們之間的換算關(guān)系如下,下一頁,上一頁,返回,第一節(jié)基本電路的認(rèn)識,2.串聯(lián)和并聯(lián)電路的等效電容量 (1)串聯(lián)每個電容器上的電荷U相等，因此，每個電容器上的放電電壓之和等于總電壓;等效電容量C的倒數(shù)等于每個電容器電容量的倒數(shù)之和。即 (2)并聯(lián)每個電容器上的電荷相加等于并聯(lián)電路內(nèi)的總電荷，因此，每個電容器兩端的電壓相等;等效電容量C等于每個電容器的電容量之和。即,下一頁,上一頁,返回,第一節(jié)基本電路的認(rèn)識,3.電容器的充電和放電 (1)電容器的充電如圖1-

9、14所示，把電容器與電阻R相串聯(lián)后，再經(jīng)開關(guān)S接到直流電源上(開關(guān)S置A端)，使電容器被充電。在電路剛接通的瞬間，因為電容器上無電荷，兩端的電壓為零，這時充電電流最大。隨著兩極板上電荷的不斷積累，電容器兩端的電壓逐漸增大，因此，充電電流不斷減小。當(dāng)電容器的端電壓與電源電壓相等時，充電電流減到零，充電結(jié)束。此時電容器極板上的電荷達(dá)到穩(wěn)定值P，電容器相當(dāng)于開路。 (2)電容器的放電如圖1-15所示，在電容器充電完畢后，把開關(guān)S從A端迅速移至B端，電容器開始放電。在開始放電的瞬間，放電電流最大。隨著電容器兩極板上電荷的不斷減少，其兩端的電位差就逐漸降低，放電電流也逐漸減小。最后，電容器兩端電壓降為零

10、，放電結(jié)束。,上一頁,返回,第二節(jié)電路的基本定律,一、電路的相關(guān)名詞 .支路電路中通過同一電流的每個分支稱為支路。圖1-16中共有三條支路:BAGF, BF和BCDF .結(jié)點(diǎn)三條或三條以上支路的連接點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。圖1-16中有兩個結(jié)點(diǎn):F點(diǎn)和B點(diǎn)。 .回路電路中任一閉合的路徑稱為回路。圖1-16中有三個回路:ACDGA, ABFGA和BCDFB .網(wǎng)孔在回路內(nèi)部不含有支路的回路稱為網(wǎng)孔。圖1-16中有兩個網(wǎng)孔:ABFGA, BCDFB,下一頁,返回,第二節(jié)電路的基本定律,二、基爾霍夫定律的基本內(nèi)容 1.基爾霍夫電流定律的基本內(nèi)容 基爾霍夫電流定律指出，電路中任一結(jié)點(diǎn)，在任一瞬間流入結(jié)點(diǎn)的電流入之

11、和I入必定等于從該結(jié)點(diǎn)流出電流，I出之和，即 2.基爾霍夫電壓定律的基本內(nèi)容 基爾霍夫電壓定律指出，從電路的任意一點(diǎn)出發(fā)，沿回路繞行一周回到原點(diǎn)時，在繞行方向上，各部分電壓升U升之和等于電壓降 U降之和，即,下一頁,上一頁,返回,第二節(jié)電路的基本定律,三、電壓源與電流源的等效變換 1.電壓源 圖1-19中的電源為電池。它的電動勢E和內(nèi)電阻R0從電路結(jié)構(gòu)上是緊密地結(jié)合在一起不能截然分開的。但為了便于對電路進(jìn)行分析計算，可用電壓源Us和Ro串聯(lián)的電路來代替實際的電源，如圖1-19 ( b)所示。電壓源符號用 表示。 只要兩個電源電路外電路上的電壓、電流關(guān)系相等，兩電源的外特性一致，這兩個電路就等效

12、，所以圖19-1(a)所示電路可用圖19-1(b)所示電路來等效代替。 在等效電路中，電源用一個定值的電動勢Us和一個內(nèi)部電阻壓降IR0來表示，該電路稱為電壓源等效電路。,下一頁,上一頁,返回,第二節(jié)電路的基本定律,2.電流源 電源除用電壓源形式表示，還可用電流源形式表示。由圖1-19 (b)可得 或 根據(jù)上式，可做出電源的另一種等效電路。如圖1-21所示。,下一頁,上一頁,返回,第二節(jié)電路的基本定律,對外電路來說，圖1-19和圖1-21所示的兩個電路的端電壓U和電流I完全一樣，只是把電源改用一個電流Is和內(nèi)電阻分流Ii來表示，這種等效電路稱為電流源等效電路。 3.電壓源與電流源的等效變換 當(dāng)

13、兩種電源的內(nèi)阻相等時，只要滿足以下條件 或 電壓源與電流源之間就可以等效變換。,下一頁,上一頁,返回,第二節(jié)電路的基本定律,四、支路電流法的基本內(nèi)容 支路電流法是以支路電流為未知量應(yīng)用基爾霍夫定律，列出與支路電流數(shù)目相等的獨(dú)立方程式，聯(lián)立求解。 用支路電流法解題的步驟如下: 先用箭頭標(biāo)出電流參考方向，參考方向可任意設(shè)定，如圖1-28所示。 根據(jù)基爾霍夫電流定律列出電流方程。兩個結(jié)點(diǎn)a和b點(diǎn)，只能列出一個獨(dú)立的電流方程 結(jié)點(diǎn)a 結(jié)點(diǎn)b,下一頁,上一頁,返回,第二節(jié)電路的基本定律,選定回路的繞行方向，用基爾霍夫電壓定律列出獨(dú)立的回路電壓方程式。 聯(lián)立方程求解，把已知電阻和電壓值代入下列方程式就可求

14、得I1, I2和I3 五、結(jié)點(diǎn)電壓法的基本內(nèi)容 結(jié)點(diǎn)電壓法是一種能較直接方便地求出各結(jié)點(diǎn)間電壓的方法。當(dāng)求出結(jié)點(diǎn)電壓時，那么各支路電流也就容易算出來了。如圖1-30所示是用得較多的具有兩個結(jié)點(diǎn)的電路，U為a，b兩結(jié)點(diǎn)之間的電壓，U = Uab 根據(jù)圖1-30中設(shè)定的電流參考方向列出電壓方程式，如下,下一頁,上一頁,返回,第二節(jié)電路的基本定律,根據(jù)廣義結(jié)點(diǎn)定義，可列電流方程為,下一頁,上一頁,返回,第二節(jié)電路的基本定律,即 整理上式后可得,下一頁,上一頁,返回,第二節(jié)電路的基本定律,六、疊加定理的基本內(nèi)容 在電路中，如果電流的數(shù)值正比于電源的電動勢，一般稱該電路為線性電路。在有多個電源作用的線性

15、電路中，任一支路中的電流，都可以是由各個電源單獨(dú)作用時分別在該支路中產(chǎn)生的電流的代數(shù)和。這就是疊加定理的基本內(nèi)容。 七、戴維寧定律的基本內(nèi)容 在一個電路中，有時只要求計算某一條支路的電流和電壓，那么可將該支路以外的所有電路(不論含有幾個電源)看成一個含有電源的具有兩個輸出端的網(wǎng)絡(luò)，稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)。于是復(fù)雜電路就由有源二端網(wǎng)絡(luò)和待求支路組成，如圖1-33所示。,下一頁,上一頁,返回,第二節(jié)電路的基本定律,若有源二端網(wǎng)絡(luò)能夠化簡為一個等效電壓源，即能夠化簡為一個理想電壓源US0。和一個內(nèi)電阻R0相串聯(lián)，則復(fù)雜電路就變換成一個等效電壓源和待求支路相串聯(lián)的簡單電路，如圖1-34所示。 戴維寧定理指出:任何線性有源二端網(wǎng)絡(luò)可以用一個理想電壓源US0和內(nèi)阻R0相串聯(lián)的支路來等效。等效電壓源的電動勢隊。等于待求支路斷開時該網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，內(nèi)阻R0則等于網(wǎng)絡(luò)中所有電源取零(電壓源用短路代替，電流源用開路代替)后的等效電阻。,上一頁,返回,圖1-1汽車照明電路實物圖