單元一 直流電路

1、 。 。（三）電路模型（三）電路模型手電筒的電路模型手電筒的電路模型 為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路,一般要將實(shí)際電一般要將實(shí)際電路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來(lái)模擬實(shí)際電路中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電其組合來(lái)模擬實(shí)際電路中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對(duì)應(yīng)的電路模型。路相對(duì)應(yīng)的電路模型。R+RoES+UI電池電池導(dǎo)線導(dǎo)線燈泡燈泡開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān) 手電筒由電池、燈手電筒由電池、燈泡、開(kāi)關(guān)和筒體組成。泡、開(kāi)關(guān)和筒體組成。 理想電路元件主要有電理想電路元件主要有電阻元件、電感元件、電容阻元件、電感元件、電容元件和電源元件

2、等。元件和電源元件等。R+RoES+UI電池電池導(dǎo)線導(dǎo)線燈泡燈泡開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān) 電池電池是電源元件，其參是電源元件，其參數(shù)為電動(dòng)勢(shì)數(shù)為電動(dòng)勢(shì) E 和內(nèi)阻和內(nèi)阻Ro； 燈泡燈泡主要具有消耗電能主要具有消耗電能的性質(zhì)，是電阻元件，的性質(zhì)，是電阻元件，其參數(shù)為電阻其參數(shù)為電阻R； 筒體筒體用來(lái)連接電池和燈用來(lái)連接電池和燈泡，其電阻忽略不計(jì)，認(rèn)泡，其電阻忽略不計(jì)，認(rèn)為是無(wú)電阻的理想導(dǎo)體；為是無(wú)電阻的理想導(dǎo)體； 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)用來(lái)控制電路的通用來(lái)控制電路的通斷。斷。電流：帶箭頭的實(shí)線表示電流：帶箭頭的實(shí)線表示Uab雙下標(biāo)雙下標(biāo)電壓：電壓：IE+_ 在分析與計(jì)算電路時(shí)，對(duì)在分析與計(jì)算電路時(shí)，對(duì)物理量任意假定的方向。物

3、理量任意假定的方向。Iab 雙下標(biāo)雙下標(biāo)aRb箭箭 標(biāo)標(biāo)abRI正負(fù)極性正負(fù)極性+abU U+_實(shí)際方向與參考方向?qū)嶋H方向與參考方向一致一致，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為正值正值；實(shí)際方向與參考方向?qū)嶋H方向與參考方向相反相反，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為負(fù)值負(fù)值。注意：注意： 在參考方向選定后，電流在參考方向選定后，電流 ( 或電壓或電壓 ) 值才有正負(fù)值才有正負(fù)之分。之分。 若若 I = 5A，則電流從則電流從 a 流向流向 b；例：例：若若 I = 5A，則電流從，則電流從 b 流向流向 a 。abRIabRU+若若 U = 5V，則電壓的實(shí)際方向，則電壓的實(shí)際方向從從 a 指

4、向指向 b；若若 U= 5V，則電壓的實(shí)際方向，則電壓的實(shí)際方向從從 b 指向指向 a 。 把用電設(shè)備長(zhǎng)期安全工作時(shí)允許的最大電流、電把用電設(shè)備長(zhǎng)期安全工作時(shí)允許的最大電流、電壓和電功率分別叫做該用電設(shè)備的額定電流（壓和電功率分別叫做該用電設(shè)備的額定電流（IN）、額）、額定電壓（定電壓（UN）、額定功率（）、額定功率（PN），統(tǒng)稱為額定值。），統(tǒng)稱為額定值。： I IN ，P IN ，P PN 滿載滿載(額定工作狀態(tài)額定工作狀態(tài))： I = IN ，P = PN 1. 額定值反映電氣設(shè)備的使用安全性；額定值反映電氣設(shè)備的使用安全性；2. 額定值表示電氣設(shè)備的使用能力。額定值表示電氣設(shè)備的使用能

5、力。 遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段電路電壓與電流的比值為常數(shù)。電路電壓與電流的比值為常數(shù)。I/AU/Vo線性電阻的伏安特性線性電阻的伏安特性常數(shù)常數(shù)即：即： IUR 2 電源及等效電路電源及等效電路開(kāi)關(guān)閉合開(kāi)關(guān)閉合,接通電源與負(fù)載接通電源與負(fù)載RREI 0負(fù)載端電壓負(fù)載端電壓 U = E IR0 特征特征:IR0R - -EU - -I 電流的大小由負(fù)載決定。電流的大小由負(fù)載決定。 在電源有內(nèi)阻時(shí)，在電源有內(nèi)阻時(shí)，I U 。電源的外特性電源的外特性EUI0特征特征: 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān) 斷開(kāi)斷開(kāi)I = 0電源端電壓電源端電壓 ( 開(kāi)路電壓開(kāi)路電壓

6、)負(fù)載功率負(fù)載功率U = U0 = EP = 01. 開(kāi)路處的電流等于零；開(kāi)路處的電流等于零； I = 02. 開(kāi)路處的電壓開(kāi)路處的電壓 U 視電路情況而定。視電路情況而定。電路中某處斷開(kāi)時(shí)的特征電路中某處斷開(kāi)時(shí)的特征: :I+U有有源源電電路路IRoR - -EU0 - -電源外部端子被短接電源外部端子被短接 特征特征:0SREII U = 0 PE = P = IR0P = 01.1. 短路處的電壓等于零；短路處的電壓等于零； U = 02. 2. 短路處的電流短路處的電流 I 視電路情況而定。視電路情況而定。I+U有有源源電電路路IR0R - -EU0 - - OSREI 電壓源電壓源0

7、SRUII- - 電流源電流源設(shè)設(shè) IS = 10 A，接上，接上RL 后，恒流源對(duì)外輸出電流。后，恒流源對(duì)外輸出電流。RL IUISOIISU+_0SREI 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：A1A22228 - - I支路：支路：電路中的每一個(gè)分支。電路中的每一個(gè)分支。 一條支路流過(guò)一個(gè)電流，稱為支路電流。一條支路流過(guò)一個(gè)電流，稱為支路電流。三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。由支路組成的閉合路徑由支路組成的閉合路徑。內(nèi)部不含支路的回路。內(nèi)部不含支路的回路。I1I2I3ba - -E2R2 - -R3R1E13 31 12 2 在任一瞬間，流向任一結(jié)點(diǎn)的電流等于流出該結(jié)在任一瞬間，流

8、向任一結(jié)點(diǎn)的電流等于流出該結(jié)點(diǎn)的電流。點(diǎn)的電流。 實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì): 或或: = 0I1I2I3ba - -E2R2 - -R3R1E1對(duì)結(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)點(diǎn) a： I1+I2 = I3或或 I1+I2I3= 0即：即： U = 0對(duì)回路對(duì)回路1：對(duì)回路對(duì)回路2：I1 R1 +I3 R3 E1 = 0 I2 R2+I3 R3 E2 = 0 I1I2I3ba - -E2R2 - -R3R1E11 12 2對(duì)網(wǎng)孔對(duì)網(wǎng)孔abda：對(duì)網(wǎng)孔對(duì)網(wǎng)孔acba：對(duì)網(wǎng)孔對(duì)網(wǎng)孔bcdb：I1 R1 +I6 R6 I3 R3 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0對(duì)回路對(duì)回路 adbc

9、a，沿逆時(shí)針?lè)较蚶@行，沿逆時(shí)針?lè)较蚶@行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0應(yīng)用應(yīng)用 U = 0列方程列方程對(duì)回路對(duì)回路 cadc，沿逆時(shí)針?lè)较蚶@行，沿逆時(shí)針?lè)较蚶@行： I2 R2 I1 R1 + E = 0R6adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I 通常求解復(fù)雜電路都是已知電源電動(dòng)通常求解復(fù)雜電路都是已知電源電動(dòng)勢(shì)和電阻值，求解各支路中的電流和勢(shì)和電阻值，求解各支路中的電流和電壓。最常用的方法是支路電流法和電壓。最常用的方法是支路電流法和疊加定理。疊加定理。如下圖所示電路。已知如下圖所示電路。已知E1=18V，E2=9V，R1=R2=1，R3=4，求通

10、過(guò)各支路的電流。，求通過(guò)各支路的電流。 解解: 321III18431 II9432 II+。+A651512173232111RRRRREIA566512332IRRRIA156213-IIIA75252117313122 2RRRRREIA5775 2133 1IRRRIA257 1 2 3-IIIA1111-IIIA22 22-IIIA3333III1I12112112111211 ) (RIRIRIIRIP 從該點(diǎn)往參考點(diǎn)走,各元件電壓方向與行走方向一致就取正,否則取負(fù).2. 舉例舉例 求圖示電路中求圖示電路中各點(diǎn)的電位各點(diǎn)的電位: :Va、Vb、Vc、Vd 。解：解：設(shè)設(shè) a為參考點(diǎn)，為參考點(diǎn)， 即即Va=0V設(shè)設(shè) b為參考點(diǎn)，即為參考點(diǎn)，即Vb=0Vc20 4A6 10AE290V - -E1140V5 6A - -dbabca20 4A6 10AE290V - -E1140V5 6A - -d+90V20 5 +140V6 cd圖示電路，計(jì)算開(kāi)關(guān)圖示電路，計(jì)算開(kāi)關(guān)S S 斷開(kāi)和閉合時(shí)斷開(kāi)和閉合時(shí)A點(diǎn)點(diǎn) 的電位的電位VA解解: (1)當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)S