電路的基本概念與基本定律

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)電工技術(shù)A上網(wǎng)教案課程編號(hào)：；課程名稱(chēng)：電工技術(shù)A；學(xué)時(shí)：54；學(xué)分：3；考試類(lèi)型：統(tǒng)考、筆試；課程分類(lèi)：必修課；課內(nèi)總學(xué)時(shí)：59；實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)：10；講課總學(xué)時(shí)：49；基本面向：非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)二年級(jí)學(xué)生；教學(xué)方式：課堂講授、實(shí)驗(yàn)；教材：秦曾煌，電工學(xué)上冊(cè)，高等教育出版社，1999；參考書(shū)：姚海彬電工技術(shù)（電工學(xué) = 1 * ROMAN I），高等教育出版社。唐介，電工學(xué)，高等教育出版社。葉挺秀電工電子學(xué)，高等教育出版社。第1章 電路的基本概念與基本定律本章基本要求：1.了解

2、電路模型及理想電路元件的意義；2.理解電路變量（電壓、電流及電動(dòng)勢(shì)）參考方向（及參考極性）的意義 ；3.理解電路的基本定律（“”、KCL及KVL）并能正確地應(yīng)用；4.了解電源的不同工作狀態(tài)（有載、開(kāi)路 及短路）及其特征；5.理解電氣設(shè)備（或元件）額定值的意義；6.能分析計(jì)算簡(jiǎn)單的直流電路及電路中各點(diǎn)的電位。本章重點(diǎn)內(nèi)容：電路變量參考方向（及參考極性）及基本定律（“”、KCL及KVL）的正確應(yīng)用。本章學(xué)習(xí)時(shí)間：4學(xué)時(shí)第1節(jié) 電路的的基本概念1.電路的的組成及其模型1）電路及其組成（1）電路：電流的通路稱(chēng)為電路。連續(xù)電流的通路必須是閉合的。（2）電路組成：電路由電源、負(fù)載及中間環(huán)節(jié)三部分組成。（3

3、）電路的作用實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換（或信號(hào)的傳遞及轉(zhuǎn)換）。2）電路的模型有理想元件組成的電路。(1)電源元件：電壓源(,),電流源(,),受控電源。(2)負(fù)載元件：電阻元件，電感元件，電容元件。(3)中間環(huán)節(jié)：導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)等。電壓表，電流表等等2電路的的基本概念1)電流(1) 電流強(qiáng)度定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)某導(dǎo)線橫界面的電荷的多少。大小及方向都不隨時(shí)間而變化的電流稱(chēng)為直流電流（這里指的是恒穩(wěn)直流電流）；大小及方向隨時(shí)間而變化的電流稱(chēng)為交流電流。(2)電流的方向?qū)嶋H方向：規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向（或者與負(fù)電荷移動(dòng)方向相反的方向）。參考方向：任意標(biāo)定。一經(jīng)標(biāo)定就的依次為準(zhǔn)，對(duì)電路進(jìn)行分析和計(jì)算。若計(jì)算結(jié)果為

4、正，則說(shuō)明電流的實(shí)際方向與參考方向一致；若為負(fù)，則說(shuō)明電流的實(shí)際方向與參考方向相反。只有標(biāo)有參考方向才有正負(fù)之分，沒(méi)有參考方向的正負(fù)是沒(méi)有意義的。(3)電路中電流的表示 電流符號(hào)與箭頭表示： 電流符號(hào)及其雙下標(biāo)表示： 箭頭與數(shù)值表示：2)電壓(1) 定義：在電場(chǎng)中，電場(chǎng)力將單位正電荷由一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功。如同電流也分為直流電壓和交流電壓。(2) 電壓的極性（方向）實(shí)際極性（方向）：有正極性（高電位）端與負(fù)極性（低電位）端，其實(shí)際方向規(guī)定由正極性（高電位）端指向負(fù)極性（低電位）端，這表明了電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)。正極性（高電位）用“+”，負(fù)極性（低電位）端“-”表示參考方向：（類(lèi)同電流的定義）。(

5、3)電路中電壓的表示 用電壓符號(hào)與“+”、“-”表示： 用電壓數(shù)值與“+”、“-”表示： 用電壓符號(hào)及其雙下標(biāo)表示： 有些教材也有用電壓符號(hào)與箭頭表示的。3) 電動(dòng)勢(shì)(1) 定義：在電源中，電源力（非電力）將單位正電荷由電源負(fù)極移到電源正極所做的功。如同電壓也分為直流電動(dòng)勢(shì)和交流電動(dòng)勢(shì)。(2) 電動(dòng)勢(shì)的極性（方向）實(shí)際極性（方向）：有負(fù)極性（低電位）端與正極性（高電位）端，其實(shí)際方向規(guī)定由負(fù)極性（高電位）端指向正極性（低電位）端，這表明了電源力做功的特點(diǎn)。負(fù)極性（低電位）端用“-”表示，正極性端（高電位）用“+”表示參考方向：（類(lèi)同電壓的定義）。(3)電路中電動(dòng)勢(shì)的表示（類(lèi)同電壓） 用電動(dòng)勢(shì)符

6、號(hào)與“-”、“+”表示； 用電動(dòng)勢(shì)數(shù)值與“-”、“+”表示；用電壓符號(hào)及其雙下標(biāo)表示。4）電路中電位的概念及計(jì)算（1）電位: 電路中某點(diǎn)的電位，就是該點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)的電壓。某點(diǎn)的電位比參考點(diǎn)高的為正,低的為負(fù)。在電路中，參考點(diǎn)選擇的不同，則各點(diǎn)的電位也不同；但任何兩點(diǎn)的電位差是不變的。（2）在分析計(jì)算用電位表示的電路試時(shí)，一般不必將電路成電壓源電路形式。在一般情況下，利用歐姆定律和就可以分析計(jì)算?！绢}1.7.1解析】電路如右圖所示，試求點(diǎn)的電位。 【解】設(shè)、與回路的電流為如圖所標(biāo)，所以而、支路沒(méi)有閉合回路，所以沒(méi)有電流。因此【題1.7.3解析】電路如下圖(a)所示，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合兩種情況下試求點(diǎn)

7、的電位?！窘狻慨?dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電路如下圖(b)所示，電路通過(guò)一個(gè)電流，所以解之得： 【分析】當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)如同導(dǎo)線，電路如圖(c)所示，雖然通過(guò)電流，但沒(méi)有電路元件。因此，、點(diǎn)、到參考點(diǎn)形成獨(dú)立回路，所以解之得： 題1.7.4圖【題1.7.4解析】電路如右圖所示，試求點(diǎn)的電位?！窘馕觥恳话闱闆r下先根據(jù)列待求結(jié)點(diǎn)電流方程，而后以結(jié)點(diǎn)電位為未知量，根據(jù)歐姆定律寫(xiě)出各電流的表達(dá)式進(jìn)而求解即可。該電路有三條支路，又一個(gè)待求電位的結(jié)點(diǎn)點(diǎn)。設(shè)各電流分別為、及，參考方向如圖所示。根據(jù)對(duì)于點(diǎn)有所以 解之得： 5) 功率電源：產(chǎn)生（或稱(chēng)提供或稱(chēng)發(fā)出）功率；題1.5.1圖負(fù)載：取用（或稱(chēng)消耗或稱(chēng)吸收）功率?！绢}1.5

8、.1解析】在圖中的5個(gè)元件代表電源或負(fù)載。電流和電壓的參考方向如圖中所示。今通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得知：，（1）試標(biāo)出各電流的實(shí)際方向和各電壓的實(shí)際極性（可另畫(huà)一圖）；（2）判斷哪些元件是電源？哪些是負(fù)載？（3）計(jì)算各元件的功率，電源發(fā)出的功率和負(fù)載取用的功率是否平衡？分析：（1）應(yīng)掌握電流、電壓的實(shí)際方向與參考方向間的關(guān)系：當(dāng)實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)，其實(shí)驗(yàn)測(cè)定值取正號(hào)，實(shí)際方向與參考方向相反時(shí)則取負(fù)號(hào)。例如電流實(shí)際方向與參考方向相反，和實(shí)際方向與參考方向相同；電壓, 實(shí)際極性與參考極性相同，而，則相反。（2）判別電源或負(fù)載方法：用電流、電壓的實(shí)際方向判別。如果二者方向相反，電流從“+”端流出，為電源

9、發(fā)出功率；反之則是負(fù)載吸收功率。方法：用電流、電壓參考方向計(jì)算功率。如果二者參考方向一致，用式計(jì)算；若相反用式計(jì)算。若計(jì)算結(jié)果則為負(fù)載；則為電源。例如元件1：電流實(shí)際方向與電壓實(shí)際方向相反，電流從“+”端流出，作為電源。用參考方向計(jì)算，為負(fù)值，結(jié)果相同。（3）計(jì)算各元件功率，用參考方向計(jì)算，然后將所有電源功率相加應(yīng)等于所有負(fù)載功率相加，達(dá)到功率平衡。若不相等說(shuō)明計(jì)算有誤或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)有誤。【解】（1）電流、電壓實(shí)際方向與極性如右圖所示。（2）元件1，2為電源，3、4、5為負(fù)載。（3) 電源的功率：，也就是說(shuō)，電源發(fā)出的功率為。負(fù)載的功率：，也就是說(shuō)，負(fù)載取用的功率為?？梢?jiàn)電路中發(fā)出的功率與消耗的功

10、率是相等的，功率平衡！或者求整個(gè)電路的功率之代數(shù)和：【題1.5.2解析】電路右圖所示。已知，。試確定和，并說(shuō)明電路元件3時(shí)電源還是負(fù)載。校驗(yàn)整個(gè)電路的功率是否平衡。【分析】此題是復(fù)雜電路，所以應(yīng)用基爾霍夫定律?！窘狻恳?yàn)?所以，電路元件3是電源。整個(gè)電路的功率之代數(shù)和：可見(jiàn)電路中發(fā)出的功率與消耗的功率是相等的，功率平衡！6) 電源的工作狀態(tài)(1) 有載工作狀態(tài)：；當(dāng)時(shí)，則。這表明，電流（負(fù)載）變化時(shí),電源端 電壓變化不大，接近為恒壓源，說(shuō)明電源帶負(fù)載能力強(qiáng)。(2) 電源開(kāi)路的特征：，。(3) 電源短路的特征：，。 7）電源與負(fù)載的判別(1)根據(jù)實(shí)際極性判別：若一個(gè)元件的電流從正極性端流入，則為

11、負(fù)載(耗能元件)；若從正極性端流出，則為電源（供能元件）。(2)根據(jù)參考極性(方向)判別：若一個(gè)元件的電流從“+”端流入，則；若從“+” 流出，則。當(dāng)計(jì)算結(jié)果時(shí)為負(fù)載（耗能元件）；為電源（供能元件）。8）額定值額定值：制造廠為了使產(chǎn)品能在給定的工作條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的正常容許值。按額定值使用最經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠，使產(chǎn)品有較長(zhǎng)的壽命。如額定電流、額定值電壓、額定值功率分別用、表示。實(shí)際值：使用時(shí)，電氣設(shè)備或元件的電流、電壓、功率的值不一定等于他們的額定值。題1.5.8圖【題1.5.8解析】電路如右圖所示，是用變阻器調(diào)節(jié)直流電機(jī)勵(lì)磁電流的電路。設(shè)電機(jī)的勵(lì)磁繞組的電阻為，其額定電壓為，如果要求勵(lì)磁

12、電流在的范圍為內(nèi)變動(dòng)，試在下列三個(gè)變阻器重選擇一個(gè)合適的：(1)；(2)；(3) 。【分析】此題涉及變阻器的額定值使用問(wèn)題。變阻器的阻值是指最大值，最小值為0。變阻器的額定電流是指允許通過(guò)的最大電流，無(wú)論其阻值如何變化，通過(guò)的電流不允許超過(guò)其額定值?！窘狻繉?duì)（1）因?yàn)槠漕~定電流顯然是不合適的。對(duì)（2）雖然其額定電流滿足要求，但是當(dāng)其阻值為最大時(shí)的電流為不能滿足電流下限的要求，故也不可用。對(duì)（3）其額定電流滿足要求，其阻值為最大時(shí)的電流為也能滿足電流下限的要求，故應(yīng)選(3) 變阻器。第2節(jié) 電路的基本定律歐姆定律1)“”：2)正負(fù)號(hào)法則：(1)式號(hào)：由的參考極性與的參考方向確定，若從“”極流向“

13、”極，則公式取“+”；相反取“-”。此時(shí)并不考慮與的數(shù)值的正負(fù)。(2)數(shù)值號(hào)：由計(jì)算知或已知。(3)實(shí)際方向：由參考方向和數(shù)值的正負(fù)兩者確定。2.克希荷夫電流定律1）電路常用術(shù)語(yǔ)：支路，節(jié)點(diǎn)。2）：在任一瞬時(shí),一個(gè)結(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和恒為零。如果規(guī)定參考方向指向節(jié)點(diǎn)的電流加“+”,則背向節(jié)點(diǎn)的加“-”。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為， 或者講,在任一瞬時(shí),流向某一節(jié)點(diǎn)的電流之和應(yīng)該等于由該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為3）廣義結(jié)點(diǎn)的：可以推廣任一假設(shè)的閉合面。在任一瞬時(shí),通過(guò)任一閉合面的電流的代數(shù)和也恒等于零。3.克希荷夫電壓定律（）1）電路常用術(shù)語(yǔ)：回路，網(wǎng)孔及循行方向。2）：在任一瞬時(shí),沿任一回路循行方向(順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较?,回路中各段電壓之代數(shù)和恒為零。如果規(guī)定參考極性為“、”的電壓與循行方向一致加“”；那么，為“、”的加“”。反之亦可。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為也可被敘述為：從回路中任意一點(diǎn)出發(fā),以順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较蜓鼗芈费幸恢?則在這個(gè)方向上的電位升之和等于電位降之和。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為在純電阻電路中，又可被敘述為：在任一回路循行方向上,回路中電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和。若電動(dòng)勢(shì)的參考極性“-、+”與循行方向一致者加“+”