电磁学教学资料 第三章 闭合电路的十个图象.ppt
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1、闭合电路的十个图象 一、U-I关系图象 短路状态 短路状态 外电压与总电流的 关系: 0 U I 开路状态 内电压 卿 杏 废 虾 虑 詹 赠 妒 恿 焕 奢 舅 扰 郴 揩 苇 羽 掖 任 涂 拿 抱 辜 盆 芜 素 悠 谤 久 造 老 恿 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 1 二 、U-R关系图象 0 U R0 短路 状态 断路 状态 r 呻 姬 阐 亚 鳃 鸦 然 咐 芽 配 敛 刮 养 逊 气 浴 绵 潦 资 穗 鸦 柱 棋 绩 底 吱 职 蕴 祈 弓 醋 燕 电 磁
2、学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 2 0 开路状态 短路状态 三、 I-R关系图象 I R 鳖 轩 谊 侥 涉 盈 讣 元 辱 除 嘴 本 嘻 冶 拐 矢 良 枣 彰 该 棺 炼 婚 购 赢 穆 抿 顺 衔 肤 园 胆 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 3 0 总 外 内 外 r P R 四、P-R关系图象 曹 眺 坎 陡 佩 推 理 饼 藤 哗 本 沃 倾 炙 防 篓
3、 谅 掇 部 鱼 追 戌 导 宵 链 督 应 辫 爷 洁 逛 泊 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 4 0 总 外 内 五、P-U关系图象 P U 哼 枝 逝 掌 套 措 芒 良 札 包 动 该 寂 硝 壮 霉 汾 猛 藉 讥 宏 羌 指 吼 踏 胃 酞 铂 沦 秃 龋 啃 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 5 0 总 外 内 六、P-I关系图象 P I 外 E
4、2/r E2/4r 瘩 润 劈 殖 墅 棠 砌 困 殆 符 露 浓 坡 颁 驻 练 卡 藩 膳 兼 舱 歧 窟 圃 粪 缔 焉 斌 家 急 址 杠 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 6 0 开路状态 短 路 状 态 1 七、效率-R关系图象 效率 R 奶 拔 途 厘 伤 吁 孰 唆 刑 啪 噪 砾 苯 犀 箔 项 均 锅 失 畜 呵 芭 女 秆 咽 拘 挑 弯 拨 寥 慕 市 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料
5、 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 7 1 0 八、效率-U关系图象 EU 效率 失 配 歧 告 蛇 蚕 危 吏 郴 慧 魏 赐 敢 于 绕 菌 脱 烫 切 吱 杠 谣 蟹 眨 烧 椒 挨 推 吱 模 屹 捶 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 8 1 0 I 效率 九、效率-I关系图象 棘 胃 践 蛔 即 拉 捆 数 邱 枝 铂 这 暇 难 傍 岗 能 外 免 蹄 鸿 造 少 尊 裂 立 搔 凡 乏 漫 陵 桥 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电
6、路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 9 0 60 50 40 30 1 2 3 4 5 6 120 80 40 十、组合图象 如图所示的图线表示某电 池组的输出电压与电流的 关系(图线),图线表示 其输出功率与电流的关系( 图线)。则下列说法正确的 是( ) A)电池组的电动势为60V。 B)电池组的内阻为10欧。 C)电流为2.5A时,外电路 的电阻为14欧。 D)输出功率为80W时,输 出电压可能为40V。 U/V I/A P/W 20 10 半 砷 贱 敏 倒 薪 腑 膊 稼 澄 貌 咨 抡 纳 搞 和 芬 巷 值 俏 罢
7、夷 贵 枝 缀 祟 霜 禹 邪 肩 璃 噬 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 10 作业 U I 0 一 0 U R 二 0 三 I R 0 四 r P R 0 五 P U 0 六 I P 0 七 1 效率 R 1 0 九 效率 I 1 0 八 效率 U E 拙 瘁 蕉 釜 摆 馒 假 缸 翘 六 笔 熄 三 办 灶 丙 由 亏 位 惕 持 些 甥 玫 宙 饵 射 吭 扭 猜 盖 赋 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学
8、 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 11 三、一段含源电路的欧姆定律 如图所示,在一段含源的电路中 将上式从a端经电源到b端线积分,得 R ab c 放电 Ra b c 充电 浊 蜒 辗 史 呵 舔 砖 兔 理 毖 崇 览 吼 诱 凉 匹 港 凶 忘 荷 吠 喊 硫 挺 羡 辨 妇 卜 靶 邯 将 稀 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 12 积分时注意到,电路 中 与 方向相反,电路 中 与 方向相同,而 与 的方向相反,故得 (放电) (充电) 上式即为
9、一段含源电路的欧姆定律. (放电) (充电) 此时是电源正、负极间的电势差,称为电源的端电压。 若R=0,则有 羞 罐 鼓 篱 舵 傻 迈 摆 锗 敝 孝 长 鞭 迫 懒 备 焚 椅 惋 撤 孔 吸 髓 迭 效 釉 坦 戊 谴 茸 旋 绢 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 13 电源的电动势与端电压的区别: 电动势:非静电力做功,仅取决于电源本身的性质,与外电 路性质及是否接通无关; 端电压:从正极到负极时静电力所做的功,与外电路的情况 有关。 一段含源电路的欧姆定律的一般计算
10、式为 符号约定:先任意选取沿电路线积分的方向,写出初末 两端点的电势差 若通过电阻中电流的流向与积分路径的方向相同,该 电阻上电势降取“+”号,相反则取“-”号. 甘 缀 勾 看 剃 纶 释 修 依 宗 港 瓢 壬 宗 刊 蛛 劲 故 邯 陡 住 哆 二 镁 褥 均 炭 渍 翌 隧 哥 颜 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 14 若电动势的指向与积分路径的方向相同,该电动势前 取“+”号,相反则取“-”号. 例题 如图所示,求电路a、f间电势差。 ab c edf 解 各支电路
11、设置的电流方向如图所示,则对电阻有 对电源有 药 包 么 宦 珍 粕 散 糊 委 捶 先 咯 姻 邯 然 碉 泉 殃 赶 算 稼 乃 杖 镑 谢 晌 冒 滤 索 粗 詹 瓦 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 15 . 匹配条件: 电源向负载输出功率最大的条件. 电源向负载输出的功率为 根据求极值的方法 由此得到向负载输出功率最大的条件是:R= r 上式称为匹配条件。应当注意,对于一般化学电源,内阻都很小 当满足匹配条件时,总电阻很小,会使电流超过额定值,故一般 条件不能在匹配条
12、件下使用化学电源。但在电子技术中的某些电 源,其内阻很大,考虑匹配是很重要的。 设一闭合回路,电源电动势为 , 内电阻为r,负载电阻为R,则 R r 炊 误 朝 坡 桩 拂 丛 抢 跃 蕊 还 选 拇 郝 滩 壶 痹 初 拘 拟 段 馅 世 喧 壬 挑 得 署 黎 爵 哟 伸 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 16 稳恒电路中电荷和静电场的作用 葡 濒 讣 薪 袜 姨 赦 赁 渺 寻 狮 奖 别 句 该 凄 沮 女 遮 班 择 国 银 择 乔 移 皮 盼 恶 崖 元 衬 电 磁
13、 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 17 2、稳恒电路中静电场的作用 在电流达到稳恒的过程中,这种调节作用不仅表现在导线表 面上的电荷分布的变化,还包括非均匀导体内部体电荷分布的变 化,以及在两种不同导体交界面上电荷分布的变化。 1 )、调节电荷分布的作用 在闭合电路中,静电场作的总功为零。但是,在电源外部 以及电源内部不存在非静电力的地方,静电场将正电荷从高电 势处送到低电势处,作功为正,使电场能减少;存在非静电力 的地方,非静电力把正电荷从低电势处送到高电势处,反抗静 电场作功,消
14、耗非静电能,使电场能增加。电路上消耗的能量 归根到底是非静电力提供的。 2 ) 、起着能量的中转作用。 3) 、静电场与非静电力合在一起保证了电流的闭合性。 闯 常 督 腆 习 喉 遗 极 昭 奠 冒 纯 偿 拽 芜 雾 务 堰 洋 思 塔 扰 箱 申 沛 榔 旨 寅 抽 宅 嫁 船 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 18 基尔霍夫(Gustav Robert Kirchhoff) 德国物理学家。当他21岁在柯尼斯堡就读期 间,就根据欧姆定律总结出网络电路的两个 定律(基尔霍夫
15、电路定律),发展了欧姆定 律,对电路理论作出了显著成绩。大学毕业 后,他又着手把电势概念推广到稳恒电路。 长期以来,电势与电压这两个概念常常被混 为一谈。基尔霍夫明确区分了这两个概念, 同时又指出了它们之间的联系。 在光谱研究中,他与本生合作,开拓出 一个新的学科领域光谱分析,采用这一 新方法,发现了两种新元素铯(1860年)和 铷(1861年)。 复杂电路与基尔霍夫定律 郎 猖 呸 骇 扬 葱 配 琶 啦 牛 郝 淹 罪 千 罩 证 蚁 桌 受 刽 吕 骗 睹 烂 棺 汰 穿 姚 亲 斑 炒 倒 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学
16、资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 19 一、四个基本概念一、四个基本概念 2 2、支路:、支路:复杂电路中每一分支电路称为支路。特点是支路可 由一个或多个元件组成,支路上各处电流相等,即支路上所有 元器件都是串联而成的。 ab d c 1 2 4 5 3 6 1 1、节点:、节点:由三条或三条以上支路汇合的点称为节点。 图示电路中,图示电路中,a a 、b b、c c、d d点是点是 节点。节点。 舀 丧 筒 剃 州 器 香 稼 么 蚜 绎 躁 渗 唯 戎 泄 妇 憨 吐 丧 吟 肺 霹 惑 黄 夫 倦 浚 恶 漓 累 杜 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合
17、电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 20 3 3、回路:、回路:由支路组成的闭合路径称为回路。 图示电路中图示电路中 1,21,2、1,3,4,61,3,4,6、1,3,5,61,3,5,6、2,3,4,62,3,4,6、 2,3,5,62,3,5,6和和4,54,5都是回路。都是回路。 ab d c 1 2 4 5 3 6 4 4、网孔:将电路画在平面上内部不含有支路的回路,称为网孔。 图示电路中的1,2、2,3,4,6和4,5回路都是网孔。 鸭 烫 链 蝇 齐 蛮 噬 光 婶 写 岿 忧 苑 镇 疹 雀 完 矢 鬼 璃 魔
18、 蛔 妓 惧 蠕 队 宣 棒 澜 懦 虎 锋 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 21 二、基尔霍夫定律 1、基尔霍夫第一定律 (节点电流定律) 它可表述为:对于电路的任一节点,流进节点的电流之和 等于流出节点的电流之和。 可作如下符号规定:对电路某节点列写方程时,流入该节点的支 路电流取正号,流出该节点的支路电流取负号,反之亦可。 R1 R2 R3 E1E2 I1I2 I3 C A D B 对于节点A: 对于节点B: 它是稳恒电流条件它是稳恒电流条件 的必然结果。的必然结果。
19、抖 敷 晓 嘛 铃 私 山 惩 页 憾 施 岭 伍 痒 悍 舷 诱 扩 合 周 咕 畅 恒 躬 辅 建 矽 波 锨 础 翟 谴 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 22 基尔霍夫第一定律的一个重要应用是:根据电路中已知 的某些支路电流,求出另外一些支路电流。 若若 则设定方向则设定方向与实际方向相同与实际方向相同; 若若 则设定方向则设定方向与实际方向相反与实际方向相反。 0 0 i i I I 注意:(1)n个节点只能列(n-1)个独立的节点电流方程。 (2)列方程时可以先任意
20、假设电流方向 粘 扩 印 该 观 桌 卓 摩 沛 滩 凿 旺 美 火 窥 冕 腕 掸 划 赋 饮 旬 咒 乘 婴 虑 哑 级 绿 仍 棠 旨 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 23 2 2、基尔霍夫第二定律、基尔霍夫第二定律 (回路电压定律)(回路电压定律) 陈述为:对于电路的任一回路,在任一时刻,沿该回路全部 支路电压的代数和等于零,数学表达式: 参考分析方向:A B UAB=UA- UB 规定:沿选定方向(参考方向 ) 电势降落为正,电势升高为负。 设各支路电流方向如图所示
21、 = = I I 1 1R R1 1 + 1 1+ +I I1 1r r1 1- - 2 2- -I I2 2r r2 2- -I I2 2R R 2 2 + + 3 3- -I I2 2r r3 3 沿任一闭合回路中电 动势的代数和等于回路 中电阻上电势降落的代 数和。 到 全 匪 闻 囊 践 迂 卒 桂 致 搂 伊 趋 蕊 胚 梦 仔 稗 袋 荷 哗 泳 猜 津 埋 俭 累 效 凉 呕 养 因 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 24 应用基尔霍夫定律列方程组应注意: 注意方
22、程的独立性及独立方程数目应等于所求末知量数. 对于n个节点p条支路的复杂电路,可列出(n-1)个独立节 点电流方程和(p-n+1)个独立回路电压方程.(在新选定的回 路中,必须至少有一段电路在已选的回路中未曾出现过)。 在给定电路上标定各支路上电流的参考方向. 方程组中各项之前的正负号约定: 对于节点方程,流出节点的电流I之前取正号,流入取负 号.对回路方程,首先标定回路绕行方向.若电阻中电流方向 与绕行方向一致,电位降落,IR之前加正号,反之加负号. 若电动势与绕行方向一致,电位升高, 之前加正号,反之 加负号. 燕 誓 函 墒 曝 假 酶 悠 达 晤 诡 氧 曝 贫 摊 敞 烁 艰 嘎 羡
23、 渍 粉 咨 丸 锐 孜 禁 危 谚 嗅 桥 糖 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 25 两种方法两种方法 先设定每个支路电流及方向和取值,再设定每个独立回路 绕行方向,然后利用基尔霍夫两个定律写出方程组。共L=m+n-1 个独立方程。其中:m为独立回路数, n为节点数,L为支路 数。可解得每个支路电流,如是正值,则与设定方向一致;如 是负值,则与设定方向相反。 1 1、支路电流法:、支路电流法: 先设定独立回路的电流及方向,只需用基尔霍夫第二定律, 便可解出各回路电流。然后再
24、由所求得的回路电流计算各支路电 流,它们将自动满足基尔霍夫第一定律。 2. 2. 回路电流法:回路电流法: 枣 栋 护 炎 露 美 及 押 部 噎 幌 膝 念 蚂 拒 芭 丰 阻 汇 鳃 卢 闪 税 第 温 请 帚 饺 肢 仕 皮 割 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 电 磁 学 教 学 资 料 第 三 章 闭 合 电 路 的 十 个 图 象 26 I1 I3 I2 1 2 R1 R2 R3 A B C D 例:设电路的绕行方向为顺时针。例:设电路的绕行方向为顺时针。 对对ACBAACBA回路回路: 对对ABDAABDA回路回路: 对对ACBDAACB
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