電壓源和電流源教案2

1、 電路和電路元件電路和電路元件第第1 1章章 電路和電路元件電路和電路元件 1.3 電電動勢、電位、電壓、電功率動勢、電位、電壓、電功率 1.4 電壓源和電流源電壓源和電流源 電路和電路元件電路和電路元件1-3、電動勢、電位、電壓、電功率、電動勢、電位、電壓、電功率 一、電動勢：一、電動勢： 1、概念：、概念： 在電源內(nèi)部，電源力在電源內(nèi)部，電源力f0把單位正電荷從電源負極把單位正電荷從電源負極b沿某一路徑沿某一路徑l推移到正極推移到正極a所做的功，稱為電動勢。即：所做的功，稱為電動勢。即：qdlfqweabba0 電路和電路元件電路和電路元件 2、電動勢的方向：、電動勢的方向： 電動勢的方向

2、規(guī)定為由負極指向正極的方向，也即電動勢的方向規(guī)定為由負極指向正極的方向，也即由低電位端指向高電位端（或電位升高的方向）。在直流由低電位端指向高電位端（或電位升高的方向）。在直流電路中，電源的正、負極是已知的，所以電動勢的方向不電路中，電源的正、負極是已知的，所以電動勢的方向不必假設(shè)。但在交流電路中，電源電動勢的實際方向是隨時必假設(shè)。但在交流電路中，電源電動勢的實際方向是隨時間作周期性變化，所以電源上所標電動勢的方向也是參考間作周期性變化，所以電源上所標電動勢的方向也是參考方向。在圖中可用箭頭表示，也可用方向。在圖中可用箭頭表示，也可用“+”和和“-”表示。表示。 因為正電荷在電源內(nèi)部被電源力從

3、負極搬到正極而因為正電荷在電源內(nèi)部被電源力從負極搬到正極而獲得了電位能，可以對外做功，所以電源供給電能（輸出獲得了電位能，可以對外做功，所以電源供給電能（輸出功率）時，真實電流方向是從電源正極流出，負極流入，功率）時，真實電流方向是從電源正極流出，負極流入，即在電源內(nèi)部電流真實方向與電動勢方向一致。即在電源內(nèi)部電流真實方向與電動勢方向一致。 電路和電路元件電路和電路元件 如果電流在電源內(nèi)部的真實方向與電動勢方向相反，如果電流在電源內(nèi)部的真實方向與電動勢方向相反，電流從電源的正極流入，負極流出，此時的電源是吸取電電流從電源的正極流入，負極流出，此時的電源是吸取電能（輸入功率），處于負載狀態(tài)。如蓄

4、電池充電時就屬于能（輸入功率），處于負載狀態(tài)。如蓄電池充電時就屬于這種情況。這種情況。 舉例：舉例： 如圖所示電路，其中如圖所示電路，其中e1是電源而是電源而r和和e2同屬于負載。同屬于負載。 電動勢的單位是伏特（電動勢的單位是伏特（v）。）。 電路和電路元件電路和電路元件 二、電位：二、電位： 1、概念：、概念： 單位正電荷在電場中某點單位正電荷在電場中某點a所具有的電力位能，稱所具有的電力位能，稱為該點的電位為該點的電位va。 2、電位的相對性和單值性：應(yīng)注意電位值是相對、電位的相對性和單值性：應(yīng)注意電位值是相對的，電位的高低是對某一個參考點而言的，某電路的參考的，電位的高低是對某一個參考

5、點而言的，某電路的參考點可以是接地點，也可以是許多元件匯集的公共點，或者點可以是接地點，也可以是許多元件匯集的公共點，或者是為了計算方便而在電路中選擇的某一點。參考點的電位是為了計算方便而在電路中選擇的某一點。參考點的電位為零，其它各點通過與該參考點比較，可定出各自的電位為零，其它各點通過與該參考點比較，可定出各自的電位數(shù)值，而且在同一電路中，取不同的參考點，各電位就有數(shù)值，而且在同一電路中，取不同的參考點，各電位就有不同的數(shù)值，所以沒有參考點的電位數(shù)值是沒有意義的。不同的數(shù)值，所以沒有參考點的電位數(shù)值是沒有意義的。但若選定了一個參考點后，電路中某點電位就只有一個固但若選定了一個參考點后，電路

6、中某點電位就只有一個固定的數(shù)值，這就是電位的相對性和單值性。定的數(shù)值，這就是電位的相對性和單值性。 電路和電路元件電路和電路元件 舉例：如圖舉例：如圖a)、b)所示的電路中，所示的電路中，e=6v。 a)電路中以電路中以a點為參考點有：點為參考點有： a點電位點電位va=0 b點電位點電位vb=-6v。 電路和電路元件電路和電路元件 b)電路中以電路中以b點為參考點有：點為參考點有： b點電位點電位vb=0 a點電位點電位va=6v。 3、電位的單位：是伏特（、電位的單位：是伏特（v）。）。 三、電壓（電位差）：三、電壓（電位差）： 1、概念：、概念： 電路中某兩點之間電壓的數(shù)值等于這兩點之間

7、的電電路中某兩點之間電壓的數(shù)值等于這兩點之間的電位之差。位之差。 電路中兩點間的電壓數(shù)值與參考點的選擇無關(guān)，也電路中兩點間的電壓數(shù)值與參考點的選擇無關(guān)，也與電路路徑的選擇無關(guān)。與電路路徑的選擇無關(guān)。 舉例：上例中，不論所選的參考點是舉例：上例中，不論所選的參考點是a還是還是b點，點， uab=ua-ub=6v 電路和電路元件電路和電路元件 2、電壓的方向：、電壓的方向： 電壓的方向規(guī)定為由高電位端指向低電位端，即電電壓的方向規(guī)定為由高電位端指向低電位端，即電位降低的方向。和電流一樣，在實際分析計算電路時因不位降低的方向。和電流一樣，在實際分析計算電路時因不能事先判斷某兩電位的高低，所以電壓也應(yīng)

8、假定一個方向能事先判斷某兩電位的高低，所以電壓也應(yīng)假定一個方向作為它的參考方向，常用下列三種方法之一表示：作為它的參考方向，常用下列三種方法之一表示： （1）、用）、用“+”、“-”符號表示所假定的高電位端和符號表示所假定的高電位端和低電位端；低電位端； （2）、用箭頭指向表示電位下降的方向；）、用箭頭指向表示電位下降的方向； （3）、用雙下標字母表示。例如）、用雙下標字母表示。例如uab表示表示a點為假定點為假定的高電位點，的高電位點，b點為假定的低電位點。點為假定的低電位點。 3、電壓與電動勢的區(qū)別：、電壓與電動勢的區(qū)別： 它們的不同之處是做功的力不同，電壓是電場力做它們的不同之處是做功的

9、力不同，電壓是電場力做功，電動勢是電源力做功。功，電動勢是電源力做功。 電路和電路元件電路和電路元件 相同點是它們的單位都是伏特，都表示移動單位正電相同點是它們的單位都是伏特，都表示移動單位正電荷所做的功。荷所做的功。 四、電能和電功率：四、電能和電功率： 1、電能：、電能： 電荷在流動過程中所放出的電能，是以電壓和電電荷在流動過程中所放出的電能，是以電壓和電荷的乘積表示：荷的乘積表示： w=uit 單位為焦（單位為焦（j），也常用），也常用“千瓦千瓦.時時”（kw.h，即，即“度度”）。）。 2、電功率：、電功率： p=w/t=ui 單位為瓦（單位為瓦（w）。）。1-4、電壓源和電流源、電壓

10、源和電流源 一、理想電壓源和理想電流源：一、理想電壓源和理想電流源： 電路和電路元件電路和電路元件 1、理想電壓源：、理想電壓源： 理想電壓源也稱為恒壓源，它的電路符號如圖所示。理想電壓源也稱為恒壓源，它的電路符號如圖所示。 理想電壓源有如下特點：理想電壓源有如下特點： （1）、電源的端電壓恒定，流過它的電流大小是由）、電源的端電壓恒定，流過它的電流大小是由電壓源本身及與它相連的外電路共同決定的。電壓源本身及與它相連的外電路共同決定的。 電路和電路元件電路和電路元件 （2）、對外電路來說，與理想電壓源并聯(lián)的元件）、對外電路來說，與理想電壓源并聯(lián)的元件（電阻或電流源），并不影響理想電壓源對外電路

11、的作用（電阻或電流源），并不影響理想電壓源對外電路的作用（指外電路提供的端電壓、電流及功率），它們對外電路（指外電路提供的端電壓、電流及功率），它們對外電路的作用只等效為這理想電壓源本身的作用，所以這些并聯(lián)的作用只等效為這理想電壓源本身的作用，所以這些并聯(lián)元件可以除去。但是，就理想電壓源本身流過的電流，所元件可以除去。但是，就理想電壓源本身流過的電流，所發(fā)出的功率前后是不同的。發(fā)出的功率前后是不同的。 （3）、當(dāng)電路中有多個理想電壓源串聯(lián)共同作用時，）、當(dāng)電路中有多個理想電壓源串聯(lián)共同作用時，可以把它們合并為一個理想電壓源，其電動勢等于各個理可以把它們合并為一個理想電壓源，其電動勢等于各個理想

12、電壓源電動勢的代數(shù)和（要注意各電動勢的正負極性）。想電壓源電動勢的代數(shù)和（要注意各電動勢的正負極性）。 （4）、理想電壓源不允許短路，因為短路時）、理想電壓源不允許短路，因為短路時rl0，而使而使i。 電路和電路元件電路和電路元件 2、理想電流源：、理想電流源： 理想電流源也稱為恒流源，它的電路符號如圖所示。理想電流源也稱為恒流源，它的電路符號如圖所示。 理想電流源有如下特點：理想電流源有如下特點： （1）、電流源輸出的電流恒定，而電源的端電壓大）、電流源輸出的電流恒定，而電源的端電壓大小是由電流源本身及與它相連的外電路共同決定的，因此小是由電流源本身及與它相連的外電路共同決定的，因此不能錯誤

13、地認為理想電流源的端電壓為零。不能錯誤地認為理想電流源的端電壓為零。 電路和電路元件電路和電路元件 （2）、對外電路來說，與理想電流源串聯(lián)的元件）、對外電路來說，與理想電流源串聯(lián)的元件（電阻或電壓源），并不影響理想電流源對外電路的作用，（電阻或電壓源），并不影響理想電流源對外電路的作用，它們對外電路的作用只等效為這理想電流源本身的作用，它們對外電路的作用只等效為這理想電流源本身的作用，所以這些串聯(lián)元件可以除去。但是，就理想電流源本身的所以這些串聯(lián)元件可以除去。但是，就理想電流源本身的端電壓和所發(fā)出的功率前后是不同的。端電壓和所發(fā)出的功率前后是不同的。 （3）、當(dāng)電路中有多個理想電流源并聯(lián)共同作

14、用時，）、當(dāng)電路中有多個理想電流源并聯(lián)共同作用時，可以把它們合并為一個理想電流源，其電激流等于各理想可以把它們合并為一個理想電流源，其電激流等于各理想電流源電激流的代數(shù)和（要注意電流的方向）。電流源電激流的代數(shù)和（要注意電流的方向）。 （4）、理想電流源可以短路，此時）、理想電流源可以短路，此時u=0，即空載，即空載，但不允許開路，因為開路時但不允許開路，因為開路時r，電源端電壓，電源端電壓u。不。不過切不可因此就把實際常用的電源短路。過切不可因此就把實際常用的電源短路。 二、電壓源和電流源：二、電壓源和電流源： 1、電壓源：、電壓源： 電路和電路元件電路和電路元件 用一個恒電動勢為用一個恒電

15、動勢為e的理想電壓源和一個內(nèi)電阻的理想電壓源和一個內(nèi)電阻r串串聯(lián)來表示的電源稱為電壓源。聯(lián)來表示的電源稱為電壓源。 電壓源的伏安特性如圖所示。電壓源的伏安特性如圖所示。 2、電流源：、電流源： 用一個恒定電流為用一個恒定電流為i（電激流）的理想電流源和一（電激流）的理想電流源和一個內(nèi)電阻個內(nèi)電阻r并聯(lián)的電路來表示的電源稱為電流源。并聯(lián)的電路來表示的電源稱為電流源。 電路和電路元件電路和電路元件 電流源的伏安特性如圖所示。電流源的伏安特性如圖所示。 三、電壓源與電流源的等效變換：三、電壓源與電流源的等效變換： 1、一個電路的電源可以用電壓源的形式表示，也、一個電路的電源可以用電壓源的形式表示，也

16、可以用電流源的形式表示。若電壓源與電流源互為等效，可以用電流源的形式表示。若電壓源與電流源互為等效，則它們必須是對該電路所起的作用完全相同（指電壓、電則它們必須是對該電路所起的作用完全相同（指電壓、電流的大小和方向、功率的大小完全相同）。流的大小和方向、功率的大小完全相同）。 電路和電路元件電路和電路元件 2、理想電壓源與理想電流源之間不能等效變換。、理想電壓源與理想電流源之間不能等效變換。 3、電壓源與電流源的等效變換實際上是用來分析、電壓源與電流源的等效變換實際上是用來分析計算電路的一種方法，因此可以把理想電壓源計算電路的一種方法，因此可以把理想電壓源e與一個電與一個電阻阻r相串聯(lián)的電路（

17、此電阻相串聯(lián)的電路（此電阻r實際上并不是電源的內(nèi)阻），實際上并不是電源的內(nèi)阻），變換為一個由電激流大小為變換為一個由電激流大小為is=e/r的理想電流源與一個電的理想電流源與一個電阻阻r相并聯(lián)的電路。相并聯(lián)的電路。 4、電壓源與電流源的等效變換只是對外部電路等、電壓源與電流源的等效變換只是對外部電路等效，對電源內(nèi)部并不等效。效，對電源內(nèi)部并不等效。 舉例：在圖舉例：在圖a中，五個元件分別代表電源或負載，中，五個元件分別代表電源或負載，電流和電壓的參考方向如圖所示，現(xiàn)測得電流和電壓的參考方向如圖所示，現(xiàn)測得i1=20a，i3=10a，i5=-10a，u1=120v，u2=-70v，u3=50v，u4=30v，u5=-80v。 電路和電路元件電路和電路元件 （1）、試標出各電流及電壓的實際方向；）、試標出各電流及電壓的實際方向； （2）、求）、求b、f兩點