第1章电路的基本概念与基本定律.PPT

,电 工 技 术,电 工 技 术,第1章 电路的基本概念与基本定律,1.1 电路的作用与组成,1.2 电路模型,1.3 电压和电流的参考方向,1.5 电源有载工作、开路与短路,1.4 欧姆定律,1.6 克希荷夫定律,1.7 电路中电位的概念及计算,c. 负载,电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些 电工设备或元件按一定方式组合起来的。,a. 电源,b. 中间环节,1.1 电路的作用与组成部分,1.电能的传输与转换,电路的作用,发电 机,升压 变压器,输电线,降压 变压器,电灯 电动机 用电器 ,第1章 1 1,电路的组成,2. 传递与处理信号,放 大 器,话筒,扬声器,其它形式的能量电能,电能其它形式的能量,连接电源和负载， 传输、分配电能,a. 信号源,b. 负载,话筒把声音（信息） 电信号,扬声器把电信号 声音（信息）,电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些 电工设备或元件按一定方式组合起来的。,1.1 电路的作用与组成部分,电路的作用,第1章 1 1,负载,电源,中间环节,1.1 电路的作用与组成,发电 机,升压 变压器,输电线,降压 变压器,电灯 电动机 ,信号源,负载,电源和信号源的电压或电流称为激励，它推动电路的工作。,由激励在电路中产生的电压和电流称为响应。,电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨论,第1章 1 1,电路？,电路模型？,电流流过的全部通路,：,：,由理想元件 组成的电路,1.2 电路模型,第1章 1 2,电源,负载,连接导线,电路实体,电路模型,用理想电路元件组成的电路， 称为实际电路的电路模型。,1.2 电路模型,开关,第1章 1 2,电流磁场储存磁场能量(可逆),L,实际的电路元件或器件其电磁性质是很复杂的。,例如：一盏白炽灯在有电流通过时：,电压电场储存电场能量(可逆),C,1.2 电路模型,第1章 1 2,R,L,C,为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下 常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质， 把它看成理想电路元件。,第1章 1 2,理想电源元件,理想电路元件,理 想 电 压 源,理 想 电 流 源,电 阻 R,电 感 L,电 容 C,理想电路元件,电路元件,理 想 受控 源,第1章 1 2,第1章 1 3,1.3 电压和电流的参考方向,1. 电压的实际方向：,由高电位端指向低电位端,2. 电流的实际方向：,正电荷运动的方向或 负电荷运动的反方向,3. 电压、电流的参考方向：任意假定,电压、电流参考方向与实际方向相同为正值,例如：E=3V，则 U=3V 或 UAB=3V,则 U= 3V 或 UAB= 3V,E,R,+,U,I,A,B,+,电压、电流参考方向与实际方向相反为负值,第1章 1 4,通过电阻的电流与电压成正比,U 、I参考方向相同,U= IR,U、 I参考方向相反,图B中若I= 2A，R=3，则U = (2)×3 = 6V,电流的参考方向 与实际方向相反,电压与电流 参考方向相反,1.4 欧姆定律,1.4 欧姆定律,遵循欧姆定律的电阻称 为线性电阻, (反之为非 线性电阻), 它是一个与 电压电流无关的常数。,线性电阻的 伏安特性曲线,A,B,U,I,R,+,第1章 1 4,E,I,U,第1章 1 5,1.5 电源有载工作、开路与短路,1.5.1 电源有载工作,1. 电压与电流,R0,R,A,B,C,D,U= RI,U= ER0 I,电源的外特性曲线,当 R0 R时，U E,说明电源带负载能力强,第1章 1 5,1.5.1 电源有载工作,1. 电压与电流,U=RI,U=E R0I,2. 功率与功率平衡,UI = EI R0 I2,P = PE P,电源产 生功率,内阻消 耗功率,电源输 出功率,功率的单位：瓦特 (W) 或千瓦 (kW),电源产 生功率,=,负载取 用功率,+,内阻消 耗功率,E,I,U,R0,R,A,B,C,1.5 电源有载工作、开路与短路,D,第1章 1 5,1.5 电源有载工作、开路与短路,1.5.1 电源有载工作,3. 电源与负载的判别,根据电压、电流的实际方向判别,电源：U和 I 的实际方向相反，发出 (提供)功率,负载：U和 I 的实际方向相同，取用 (消耗)功率,根据电压、电流的参考方向判别,电源：P = U I 为负值，发出 (提供) 功率,若电压、电流的参考方向相同,负载：P = U I 为正值，取用 (消耗) 功率,正方向,1、假定方向（参考方向）,2、实际方向（真实方向）,二者方向相同时，U (I) 0,二者方向相反时，U (I) 0,例：求功率P，说明P 的性质,U,I,U,I,1.若：I=2A, U=5V,I=2A,U=-5V,2.若：I=-2A,U=5V,I=-2A,U=-5V,U、I 的实际方向相同时，P消耗,U、I 的实际方向相反时，P提供,结论,P=UI= 10W,P=UI= -10W,P=UI= -10W,P=UI=10W,消耗,消耗, 提供,提供,第1章 1 5,1.5.1 电源有载工作,4. 额定值与实际值,S1,U,S2,+,I,S3,P ,电源输出的电流和功 率由负载的大小决定,额定值是为电气设备 在给定条件下正常运行 而规定的允许值,电气设备不在额定 条件下运行的危害：,不能充分利用设备的能力,降低设备的使用寿命甚至损坏设备,第1章 1 5,E,I,U0,1.5 电源有载工作、开路与短路,1.5.2 电源开路,特 征,R0,R,A,B,C,D,I = 0,U= U0 = E,P = 0,第1章 1 5,U = 0,I 视电路参数而定,E,U,IS,R1,1.5 电源有载工作、开路与短路,1.5.3 电源短路,特 征,R2,R0,U=0,I=IS=E/ R0,P = 0,PE =P = R0IS2,U,短接,第1章 1 5,+ ,R3,a,b,E1,节点 电路中三条或三条 以上支路联接的点,支路 电路中的每一分支,c,d,回路 由一条或多条支路 组成的闭合路径,如 acb, ab, adb,如 abca, adba, adbca,1.6 克希荷夫定律,第1章 1 6,E2,如 a ,b,R2,R1,名词术语：,网孔 中间无分支的回路,如 abca, adba, I = 0 （直流电路中）, i = 0 （对任意波形 的电流）,在任一瞬间流入节点电 流的代数和等于零,例: 若I1=9A, I2= 2A, I4=8A。 求: I3=?,KCL,电流的参考方向 与实际方向相反,1.6.1 克希荷夫电流定律 (KCL),I1I2+ I3 + I4=0,解：,第1章 1 6,IA,IB,IAB,IBC,ICA,KCL推广应用,或 I = 0,IC,A,B,C,对A、B、C三个节点 应用KCL可列出：,IA= IABICA,IB= IBCIAB,IC= ICAIBC,上列三式相加，便得,IA + IB + IC = 0,可见，在任一瞬间通过任一 封闭面的电流的代数和恒等于零。,第1章 1 6,E1,U4,E2,U1,U2,a,b,c,e,d,+,+,+,1.6.2 克希荷夫电压定律（KVL）,在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。, U = 0,若,求：,U2=？,E2 = 5V,电压的参考极性 与实际极性不相同,E1= 3V，,U4 = 8V，,U1 = 2V，,U1+ U2 U3 U4 + U5 =0,(2) + U2 (3) 8 + 5 = 0,KVL,+,U5,U3,+,或 U = E,U1+ U2 U4 = E1 E2,U2 = 2V,(2) + U2 8 = (3) 5,或,U2 = 2V,第1章 1 6,根据 U = 0,KVL推广应用于假想的闭合回路,E+ IR UAB=0,第1章 1 6,UAB= E+ IR,或,根据KVL可列出,UAB= UA UB,UA UB UAB=0,一、电位的概念,电位：选定电路中某点作为参考点，令其电位为零，其它点 到参考点的电压，即为该点的电位，用V表示。,参考点不同, 电位不同, 但电压不变,若电位为负，则低于参考点电位，两点之间电压 0。,二、电位的计算,例 已知：Uda=4V,Uac=6V, 求各点电位,解: 设 c 点接地，即Vc = 0 Vd=Udc=E=10V, Va=Uac=6V=Vb,设 d 点接地，即Vd = 0 Vc=Ucd= -E= -10V, Va=Uad=-Uda=-4V=Vb,结论,若电位为正，则高于参考点电位，两点之间电压 0。,1.7 电路中电位的概念及计算,第1章 1 7,R2,E1,E2,R3,R1,a,b,c,d,d,三、利用电位 化简电路,1.7 电路中电位的概念及计算,第1章 1 7,三、利用电位化简电路,E,C,R,C,R,B,T,E,B,例：,思考题：将电路图化为原理电路图,D2,R,+3V,0V,F,-12V,(1),第1章 1 7,第 一 章 小 结,一、基本概念 1. 参考方向 真实方向和假定方向的关系 2. 额定值 使电器工作在效益最好的状态下 3. 功率的计算及功率性质的判别 4. 电位的计算和应用,二、基本定律 1. 欧姆定律（L） U = IR 2. 克希荷夫定律电流定律（KCL） I = 0 3. 克希荷夫定律电压定律（KVL） U= 0, U= E,电路的基本概念和基本定律,