第1章電路的基本定律與分析方法敬文華 - 副本

1、1分析方法分析方法23放大放大器器揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器話筒話筒 電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設(shè)備電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設(shè)備或電路元件按一定方式組合而成?；螂娐吩匆欢ǚ绞浇M合而成。 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電爐電爐.輸電線輸電線4電源電源: 提供提供電能的裝置電能的裝置負(fù)載負(fù)載: 取用取用電能的裝置電能的裝置中間環(huán)節(jié)：中間環(huán)節(jié)：傳遞、分傳遞、分配和控制電能的作用配和控制電能的作用發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電爐電爐.輸電線輸電線5直流電源直流電源: 提供能源提供能源負(fù)載負(fù)載信號(hào)源信號(hào)

2、源: 提供信息提供信息放大放大器器揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器話筒話筒信號(hào)處理：信號(hào)處理：放大、調(diào)諧、檢波等放大、調(diào)諧、檢波等6手電筒的電路模型手電筒的電路模型 為了便于分析電路為了便于分析電路, 將實(shí)際電路模型化，用反映其電將實(shí)際電路模型化，用反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模擬實(shí)際電路中的器件，磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模擬實(shí)際電路中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對應(yīng)的電路模型。從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對應(yīng)的電路模型。 手電筒由電池、燈手電筒由電池、燈泡、開關(guān)和筒體組成。泡、開關(guān)和筒體組成。 理想電路元件主要有理想電路元件主要有電電阻元件、電感元件、電容元阻元件、電感元件、電容元件和電源元件件和電源元

3、件等。等。+R0R開關(guān)開關(guān)EI電珠電珠+U干電池干電池 導(dǎo)線導(dǎo)線7 電池電池是電源元件，其參數(shù)是電源元件，其參數(shù)為電動(dòng)勢為電動(dòng)勢 E 和內(nèi)阻和內(nèi)阻Ro； 燈泡燈泡主要具有消耗電能的性主要具有消耗電能的性質(zhì)，是電阻元件，其參數(shù)為電質(zhì)，是電阻元件，其參數(shù)為電阻阻R； 筒體筒體用來連接電池和燈泡，用來連接電池和燈泡，其電阻忽略不計(jì)，認(rèn)為是無電其電阻忽略不計(jì)，認(rèn)為是無電阻的理想導(dǎo)體。阻的理想導(dǎo)體。 開關(guān)開關(guān)用來控制電路的通斷。用來控制電路的通斷。+R0R開關(guān)開關(guān)EI電珠電珠+U干電池干電池 導(dǎo)線導(dǎo)線8物理量物理量實(shí)實(shí) 際際 方方 向向電流電流 I正電荷運(yùn)動(dòng)的方向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向電動(dòng)勢電動(dòng)勢E ( (電

4、位升高的方向電位升高的方向) ) 電壓電壓 U( (電位降低的方向電位降低的方向) )高電位高電位 低電位低電位 單單 位位kA 、A、mA、A低電位低電位 高電位高電位kV 、V、mV、VkV 、V、mV、V9電流：電流：Uab 雙下標(biāo)雙下標(biāo)電壓：電壓：I 在分析與計(jì)算電路時(shí)，對電在分析與計(jì)算電路時(shí)，對電量任意假定的方向。量任意假定的方向。Iab 雙下標(biāo)雙下標(biāo)箭箭 標(biāo)標(biāo)abRI正負(fù)極性正負(fù)極性+abU U+_+R0E3V注意：注意： 參考方向選定后參考方向選定后,電流電流(或電壓或電壓)值才有正負(fù)之分。值才有正負(fù)之分。 10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

5、壓)值為值為正值正值；I = 0.28A 電動(dòng)勢電動(dòng)勢為為E =3V方向由負(fù)極方向由負(fù)極指向正極指向正極 ；U+R0E3V 電流電流 I 參考方向與參考方向與實(shí)際方向相同，實(shí)際方向相同， I =0.28A,由由 流向流向。 電壓電壓 U 的參考方向的參考方向與實(shí)際方向相同與實(shí)際方向相同, U = 2.8V, 方向由方向由 指向指向；2.8V11I = 0.28A+R0E3VU + 電流電流 I 的參考方向的參考方向與實(shí)際方向相反，與實(shí)際方向相反， I = - -0.28A,由由 流向流向 。 電壓電壓U 的參考方向的參考方向與實(shí)際方向相反與實(shí)際方向相反, U = 2.8V;即即: U = U

6、2.8V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。12 電阻元件電阻元件U、I 參考方向相同時(shí)參考方向相同時(shí)RU+IRU+I 表達(dá)式中有兩套正負(fù)號(hào)：表達(dá)式中有兩套正負(fù)號(hào)：(1) 式前的正負(fù)號(hào)由式前的正負(fù)號(hào)由U、I 參考方向的關(guān)系確定；參考方向的關(guān)系確定； (2) U、I 值本身的正負(fù)則說明實(shí)際方向與參考方向值本身的正負(fù)則說明實(shí)際方向與參考方向 之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。 通常取通常取 U、I 參考方向相同。參考方向相同。U = I R 歐姆定律歐姆定律13 解解: 對圖對圖(a)有有, U = IR 例例: 應(yīng)用歐姆定律對下圖電路列出式子，并應(yīng)用歐

7、姆定律對下圖電路列出式子，并求電阻求電阻R。對圖對圖(b)有有, U = IR326 : IUR所所以以326: IUR所所以以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A電流的參考方向電流的參考方向與實(shí)際方向相反與實(shí)際方向相反電壓與電流參電壓與電流參考方向相反考方向相反14 遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段電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)。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常數(shù)數(shù)即即： IUR 151.3 電源有載工作、開路與短路電源有載工作、開路與短路開關(guān)閉合開關(guān)閉合, 接通電源與負(fù)載接通電源與負(fù)

8、載RREI 0負(fù)載端電壓負(fù)載端電壓U = I R 1. 電壓電流關(guān)系電壓電流關(guān)系(1) 電流的大小由負(fù)載決定。電流的大小由負(fù)載決定。 (2) 在電源有內(nèi)阻時(shí)，在電源有內(nèi)阻時(shí)，I U ?；蚧?U = E I R0電源的外特性電源的外特性EUI0R0ER+I16RREI 0U = I R或或 U = E I RoR0ER+I 1. 電壓電流關(guān)系電壓電流關(guān)系17 額定值額定值: 電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)的規(guī)定使用值電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)的規(guī)定使用值 1. 反映電氣設(shè)備的使用安全性；反映電氣設(shè)備的使用安全性； 2. 表示電氣設(shè)備的使用能力。表示電氣設(shè)備的使用能力。 例：例：一只一只220V, 60W的白熾燈

9、的白熾燈, 接在接在220V的電源上，的電源上，試求電燈的電流和電阻。如果每晚工作試求電燈的電流和電阻。如果每晚工作3h(小時(shí)小時(shí))，一個(gè)，一個(gè)月消耗電能月消耗電能? 注意：注意：電氣設(shè)備工作時(shí)的實(shí)際值不一定都等于其電氣設(shè)備工作時(shí)的實(shí)際值不一定都等于其額定值，要能夠加以區(qū)別。額定值，要能夠加以區(qū)別。A0.273A22060 UPI解解: 電流電流 0680.273220IUR電阻電阻18： I IN ，P IN ，P PN 額定工作狀態(tài)：額定工作狀態(tài)： I = IN ，P = PN 一個(gè)月用電一個(gè)月用電W = P t = 60W (3 30) h = 0.06kW 90h = 5.4kW. h

10、19特征特征: 開關(guān)開關(guān) 斷開斷開I = 0電源端電壓電源端電壓 ( 開路電壓開路電壓 )負(fù)載功率負(fù)載功率U = U0 = EP = 01. 開路處的電流等于零；開路處的電流等于零； I = 02. 開路處的電壓開路處的電壓 U 視電路情況而定。視電路情況而定。電路中某處斷開時(shí)的特征電路中某處斷開時(shí)的特征: :I+U有有源源電電路路IRoR EU0 20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. .短路處的電壓等于零；短路處的電壓等于零； U = 02. .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

11、有有源源電電路路IRRo E21支路：支路：電路中的每一個(gè)分支。電路中的每一個(gè)分支。 一條支路流過一個(gè)電流，稱為支路電流。一條支路流過一個(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。I1I2I31 12 23 3ba E2R2 R3R1E122adbcE+GR3R4R2I2I4IGI1I3IR123 在任一瞬間，流向任一結(jié)點(diǎn)的電流等于流出該結(jié)點(diǎn)在任一瞬間，流向任一結(jié)點(diǎn)的電流等于流出該結(jié)點(diǎn)的電流。的電流。 實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì): 或或: = 0對結(jié)點(diǎn)對結(jié)點(diǎn) a： I1+I2 = I3或或 I1

12、+I2I3= 0ba E2R2 R3R1E1I1I2I324即：即： U = 0 在任一瞬間，從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，沿回路循行一周，在任一瞬間，從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，沿回路循行一周，則在這個(gè)方向上電位升之和等于電位降之和。則在這個(gè)方向上電位升之和等于電位降之和。對回路對回路1：對回路對回路2： E1 = I1 R1 +I3 R3I2 R2+I3 R3=E2或或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0 或或 I2 R2+I3 R3 E2 = 0 1 12 2I1I2I3ba E2R2 R3R1E1251列方程前列方程前標(biāo)注標(biāo)注回路循行方向；回路循行方向； 電位升電位升 = 電位降電位降 E2 =UB

13、E + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + UBE = 02應(yīng)用應(yīng)用 U = 0項(xiàng)前符號(hào)的確定：項(xiàng)前符號(hào)的確定： 3. 開口電壓可按回路處理開口電壓可按回路處理 注意：注意：1 1對回路對回路1：E1UBEE+B+R1+E2R2I2_26對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔abda：對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔acba：對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔bcdb：R6I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0對回路對回路 adbca，沿逆時(shí)針方向循行，沿逆時(shí)針方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0應(yīng)用應(yīng)用 U = 0 列方程列方程對

14、回路對回路 cadc，沿逆時(shí)針方向循行，沿逆時(shí)針方向循行： I2 R2 I1 R1 + E = 0adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I27282. 舉例舉例 求圖示電路中各求圖示電路中各點(diǎn)的電位點(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=0Vbac20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d29+90V20 5 +140V6 cdbca20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d302k A+I I1 12k I I2 26V(b)圖示電路，計(jì)算開關(guān)圖示電路，計(jì)算開關(guān)S

15、S 斷開和閉合時(shí)斷開和閉合時(shí)A點(diǎn)點(diǎn) 的電位的電位VA解解: (1)當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S S斷開時(shí)斷開時(shí)(2) 當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)當(dāng)開關(guān)閉合時(shí), ,電路電路 如圖（如圖（b）電流電流 I2 = 0，電位電位 VA = 0V 。電流電流 I1 = I2 = 0，電位電位 VA = 6V 。2k +6VA2k SI I2 2I I1 1(a)電流在閉合電流在閉合路徑中流通路徑中流通31URRRU2111 URRRU2122 32IRRRI2121 IRRRI2112 21111 RRR 33RRR= 43U1= 41 = 11V R2+R U2 = U1 = 3VR 2+RU = U2 = 1V2+11得得R

16、= 1511+41V2 2 2 1 1 1 U2U1+U34 0SREI 電壓源電壓源35360SRUII 電流源電流源37設(shè)設(shè) IS = 10 A，接上，接上RL 后，恒流源對外輸出電流。后，恒流源對外輸出電流。RL IUISOIISU+_380SREI 39 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：40解解:+abU2 5V(a)+ a5AbU3 (b)+ 41A1A22228 I42 解：解：例例3：2 +-+-6V4VI2A 3 4 6 1 2A3 6 2AI4 2 1 1AI4 2 1 1A2 4A43A2A3122 II4 2 1 1A2 4A1 I4 2 1A2 8V+-I4 1 1A4 2AI2 1 3A444546adbcE+GR3R4R2I2I4IG