第1章电路的基本概念与基本定律-cc.ppt
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1、封面,长江学院电路分析基础多媒体课件,主讲:李雪梅,第1章 电路的基本知识,内容,电子学概论,应用物理,应用化学,应用数学,电子学,电子学概论,基础理论 与技术,系统技术,元器件、材 料与工艺,交叉专业与学科,1.1电路的组成和电路模型,电路指为了某种需要由一些电气器件按一定方式连接起来的电流通路。 电气器件泛指实际的电路部件,如电阻、电容器、电感线圈、晶体管、变压器等。,电子学概论,电路由电气器件按一定方式连接起来的电流的通路。,电路组成,电源:,可将其他形式的能量转换成电能、向电路提供电能或电信号的设备。,负载:,可将电能转换成其他形式的能量、在电路中接收电能的设备。,中间环节:,电源和负
2、载之间不可缺少的连接、控制和保护部件统称为中间环节,如导线、开关及各种继电器等。(用于传输电能和电信号),电气器件:泛指实际的电路部件,如电阻器、电容器、电感线圈、晶体管、变压器等。,电路的作用,实现电能的传输和转换。例如电力系统。 实现信号的传递和处理。如扩音机。,电路的组成,电路=电源+中间环节+负载,电路的组成,电路的组成,电源提供电能或电信号的设备; 负载用电或者输出信号的设备; 传输环节用于传输电能和电信号。,实际电路都是根据人们的需要将实际的电路元件或器件搭接起来,以完成人们的预想要求。 如发电机、变压器、电动机、电阻器及电容器等但是,实际元器件的电磁特性十分复杂。为便于对电路的分
3、析和数学描述,常将实际元器件理想化(即模型化) 由理想电路元件组成的电路就是电路的电路模型。,电路模型,电路与电路模型,实际电路:,电路模型:,1.2电路的主要物理量及方向,电流 概念:电荷有规则的定向运动 大小:通过某处的电荷量与所需时间之比。 方向:正电荷移动的方向 单位:安培(A)、毫安(mA) 、 微安(A) 直流(DC)、交流(AC),i =dq / dt I = q / t (直流),电流方向 AB?,电流方向 BA?,问题:为什么要设参考方向?,(1) 在解题前先设定一个正方向,作为参考方向;,(2) 根据参考方向和电路的基本定律,列出物理量间 相互关系的代数表达式;,(3) 根
4、据计算结果确定实际方向。,解决方法:,参考方向:分析计算时,任意设定, 电路中用箭头表示。,根据计算结果的正负确定实际方向: 若计算结果为正,则实际方向与参考方向一致; 若计算结果为负,则实际方向与参考方向相反。,若 I = 2A,则电流从 a 流向 b;,例:,若 I = 2A,则电流从 b 流向 a 。,电压,概念:电荷在导体中作定向运动时,一定要受到力的作用。如果这个力源是电场,则电荷运动就要消耗电场能量,或者说电场力对电荷作了功。为衡量电场力对电荷作功的能力,引入一新的物理量电压 大小:a、b两点间电压 Uab 在数值上等于电场力把单位正电荷从a点移到b点所作的功。也就是单位正电荷在移
5、动过程中所失去的电能。,方向:电压的方向规定为由高电位(极性)端指向低电位(极性)端,即为电位降低的方向。 在分析电路之前,可以任意选择某一方向为电压的参考方向。当实际电压方向与参考方向一致时,电压值为正,反之为负。 单位:伏特(V) 千伏(kV) 毫伏(mV),电压,电动势,概念:表明单位正电荷在电源力作用下转移时增加的电能。(e) 方向:电动势的实际方向是由电源低电位端指向电源高电位端。(电位升高的方向)在分析问题时可设参考方向。 单位:电动势与电压的单位相同。为伏特(V)。,电位的概念:,电位,已知I2=2A,I3=2A,R1=10,R2=6, Uab=24V,E2=48V, E1=10
6、0V,R3=18 。,b点为参考点,求电位Ua,Uc,Ud,和电压Uab ,Ucd,2) c点为参考点,求电位Ua,Ub,Ud,和电压Uab ,Ucd,例1:,1)以b点为参考点,Ub=0,结论: 参考点不同,各点电位不同, 但任意两点间的电位差(即电压)保持不变。,2)以c点为参考点,Uc=0,Uab= Ua-Ub =24V,Ucd=Uc-Ud=40V,或 Ud=-I1R1+E1=60V 或 Ud=I2R2+E2=60V,Ud=Udb=,Uc=Ucb=,则Ua=Uab= 24V,,则Ua= Uac =,Ub= Ubc =,Ud= Udc =,Uab=Ua-Ub=24V,Ucd=Uc-Ud=4
7、0V,E1=100V,I3R3+Uab=60V,-I3R3-I1R1=-76V,-E1=-100V,-I1R1=-40V,I1=4A I2=2A I3=2A R1=10R2=6 R3 =18 E1=100V E2=48V,电压是绝对的: 电路中任意两点之间的电压是固定的,不会因参考点的不同而改变。,注意:电位和电压的区别,电位是相对的: 参考点不同,电路中各点的电位不同;,电压、电位和电动势的参考方向(P6),采用参考极性表示(在电路图上标出极性) 采用箭头表示 采用双下标表示,参考方向需要注意的几个问题,电流、电压的方向是客观存在的,但很难事先判定。参考方向是人为规定的电流、电压数值为正的方
8、向,在分析问题是需要先规定参考方向。 参考方向一经规定,在整个分析计算过程中必须以此为准,不能变动。 不标明参考方向而说某电流或某电压的值为正或负没有意义 参考方向可以任意规定而不影响计算结果。,如图为 关联方向 定义的 电压和电流,关联方向 当a、b两点间所选择的电压参考方向由a指向b时,也选择电流的参考方向经电路由a指向b,这种参考方向的定义方式成为关联方向。(电流从电压的正极性流入该元件而从它的负极性端流出),电功率(P),U、I为关联参考方向时:P=UI U、I为非关联参考方向时:P=UI,单位: MW, kW, W,mW等,电功率:元件两端电压与电流的乘积,电阻在电路中一定消耗功率,
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