第1章电路的基本概念.ppt
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1、电工学 上册,电工技术,电工技术,第 1 章 电路的基本概念与基本定律,电路的基本概念及其分析方法是电工技术和电子技术的基础。,本章首先讨论电路的基本概念和基本定律,如电路模型、电压和电流的参考方向、基尔霍夫定律、电源的工作状态以及电路中电位的计算等。这些内容是分析与计算电路的基础。,1.1 电路的作用与组成部分,1.1.1 电路的概念,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 。,1.1.2 电路的任务,根据电路结构的不同,不同电路能够完成各种不同的任务。现举两例如下:,a.电力系统,b.扩音机,此电路的作用是实现电能的转换和传输。,其中包括电源、负载和中间
2、环节。,a. 电力系统,韩城发电厂-陕西第一座大型坑口电厂,潘家口水电厂,秦山核电站位于东海之滨美丽富饶的杭州湾畔,是中国第一座依靠自己的力量设计、建造和运营管理的压水堆核电站,总装机容量2300MW。1985年3月动工,1991年12月首次并网发电。它的建成使我国成为继美、英、法、前苏联、加拿大、瑞典之后世界上第七个能够自行设计、建造核电站的国家。,太阳能发电光伏发电,风车,返回,此电路的作用是传递和处理信号。,包括信号源、中间环节和负载。,1.1.3,激励和响应,b. 扩音机,1.激励:电路中电源和信号源的电压或电流称为激励,它推动电路工作。,激励,响应,2.响应:由激励在电路中产生的电压
3、和电流。,3.电路分析:是在已知电路结构和参数的条件下,讨论,与,的关系。,返回,1.2 电路模型,实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或器件所组成,如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器等,它们的电磁性质是很复杂的。,例如:一个白炽灯在有电流通过时,,消耗电能(电阻性),产生磁场 储存磁场能量 (电感性),忽略 L,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。,电源,负载,连接导线,电路实体,电路模型,1.2 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。,开关,1.3 电压和电流的参考方向,对电路进行分析计算
4、时,不仅要算出电压、电流、功率值的大小,还要确定这些量在电路中的实际方向。但是,在复杂电路中各处电位的高低、电流的方向等很难事先判断出来。因此电路内各处电压、电流的实际方向也就不能确定。为此引入参考方向的规定。,电路举例:,+,_,R1,E1,+,_,E2,R2,R3,I1,I2,I3,c,a,d,b,直流电路,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;,正弦交变电路,习惯上规定,1.3 电压和电流的参考方向,电压的实际方向:,由高电位端指向低电位端;,电动势的实际方向:,在电源内部由低电位端指向高电位端。,电压、电流的参考方向:,电流的参考方向用箭头表示;电压的参考方向除用极性
5、 “+”、“” 外,还用双下标或箭头表示。,任意假定。,当电压、电流参考方向与实际方向相同时,其值为正,反之则为负值。,1.3 电压和电流的参考方向,例如:图中若 I = 3 A,则表明电流的实际方向与参考方向相同 ;反之,若 I = 3 A,则表明电流的实际方向与参考方向相反 。,在电路图中所标电压、电流、电动势的方向,一般均为参考方向。,1.3 电压和电流的参考方向,电压的参考方向除用极性“+”、“-”表示外,也可用双下标表示 。,Uab:表示它的参考方向由a端指向b端,也就是说a点的参考极性为“+”, b点的参考极性为“-”。,Uab,a,b,+,Uab是否表示a端的电位高于b端的电位?
6、,1.3 电压和电流的参考方向,电压和电路的关联参考方向(参考方向一致):,因为电流的方向为正电荷运动的方向,而电流原则上是从电压高端流向电压低端。,图示电路电压和电流参考方向一致。,电压和电流的单位:伏特和安培。,欧姆定律:通过电阻的电流与电压成正比。(线性电阻),表达式,U 、I 参考方向相同,U = RI,U、 I 参考方向相反,图 (a),或,图 (b),I,+,1.4 欧姆定律,图 (c),图 (b) 中若 I = 2 A,R = 3 , 则 U = 3 ( 2 ) = 6 V,U = RI,U、 I 参考方向相反,电流的参考方向 与实际方向相反,图 (b),I,电压与电流参 考方向
7、相反,返回,线性电阻的伏安特性曲线:为过原点的直线。,电阻分类:线性电阻和非线性电阻。,E,I,U,1.5 电源有载工作、开路与短路,1. 电压与电流,R0,R,a,b,c,d,电源的外特性曲线,当 R0 R 时, 则 U E,说明电源带负载能力强,+,_,+,_,U = RI,或 U = E R0I,1.5.1 电源有载工作,1.5.1 电源有载工作,U = E R0I,2. 功率与功率平衡,UI = EI R0I2,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,功率 平衡式,
8、E,I,U,R0,R,a,b,c,d,+,_,+,_,讲解:例1.5.1,1.5.1 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,若,1. U 和 I 的实际方向相反,电流从“+”端流出,则是电源,发出功率;,2. U 和 I 的实际方向相同,电流从“+”端流入,是负载,取用功率。,根据电压、电流的参考方向判别,1. P = UI 为负值,是电源,发出功率;,若电压、电流的参考方向相同,2. P = UI 为正值,是负载,取用功率。,1.5.1 电源有载工作,3. 电源与负载的判别,例 1,已知:图中 UAB= 3 V, I = 2 A,解 P = UI = (2) 3
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