電路的基本概念與基本定律

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)電工技術A上網(wǎng)教案課程編號：；課程名稱：電工技術A；學時：54；學分：3；考試類型：統(tǒng)考、筆試；課程分類：必修課；課內(nèi)總學時：59；實驗總學時：10；講課總學時：49；基本面向：非電類專業(yè)二年級學生；教學方式：課堂講授、實驗；教材：秦曾煌，電工學上冊，高等教育出版社，1999；參考書：姚海彬電工技術（電工學 = 1 * ROMAN I），高等教育出版社。唐介，電工學，高等教育出版社。葉挺秀電工電子學，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、電流及電動勢）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）并能正確地應用；4.了解電源的不同工作狀態(tài)（有載、開路 及短路）及其特征；5.理解電氣設備（或元件）額定值的意義；6.能分析計算簡單的直流電路及電路中各點的電位。本章重點內(nèi)容：電路變量參考方向（及參考極性）及基本定律（“”、KCL及KVL）的正確應用。本章學習時間：4學時第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、負載及中間環(huán)節(jié)三部分組成。（3

3、）電路的作用實現(xiàn)電能的傳輸和轉換（或信號的傳遞及轉換）。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)負載元件：電阻元件，電感元件，電容元件。(3)中間環(huán)節(jié)：導線、開關等。電壓表，電流表等等2電路的的基本概念1)電流(1) 電流強度定義：單位時間內(nèi)通過某導線橫界面的電荷的多少。大小及方向都不隨時間而變化的電流稱為直流電流（這里指的是恒穩(wěn)直流電流）；大小及方向隨時間而變化的電流稱為交流電流。(2)電流的方向實際方向：規(guī)定正電荷移動的方向（或者與負電荷移動方向相反的方向）。參考方向：任意標定。一經(jīng)標定就的依次為準，對電路進行分析和計算。若計算結果為

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

5、3)電路中電壓的表示 用電壓符號與“+”、“-”表示： 用電壓數(shù)值與“+”、“-”表示： 用電壓符號及其雙下標表示： 有些教材也有用電壓符號與箭頭表示的。3) 電動勢(1) 定義：在電源中，電源力（非電力）將單位正電荷由電源負極移到電源正極所做的功。如同電壓也分為直流電動勢和交流電動勢。(2) 電動勢的極性（方向）實際極性（方向）：有負極性（低電位）端與正極性（高電位）端，其實際方向規(guī)定由負極性（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。負極性（低電位）端用“-”表示，正極性端（高電位）用“+”表示參考方向：（類同電壓的定義）。(3)電路中電動勢的表示（類同電壓） 用電動勢符

6、號與“-”、“+”表示； 用電動勢數(shù)值與“-”、“+”表示；用電壓符號及其雙下標表示。4）電路中電位的概念及計算（1）電位: 電路中某點的電位，就是該點對參考點的電壓。某點的電位比參考點高的為正,低的為負。在電路中，參考點選擇的不同，則各點的電位也不同；但任何兩點的電位差是不變的。（2）在分析計算用電位表示的電路試時，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算。【題1.7.1解析】電路如右圖所示，試求點的電位。 【解】設、與回路的電流為如圖所標，所以而、支路沒有閉合回路，所以沒有電流。因此【題1.7.3解析】電路如下圖(a)所示，在開關斷開和閉合兩種情況下試求點

7、的電位?！窘狻慨旈_關斷開時，電路如下圖(b)所示，電路通過一個電流，所以解之得： 【分析】當開關閉合時如同導線，電路如圖(c)所示，雖然通過電流，但沒有電路元件。因此，、點、到參考點形成獨立回路，所以解之得： 題1.7.4圖【題1.7.4解析】電路如右圖所示，試求點的電位?！窘馕觥恳话闱闆r下先根據(jù)列待求結點電流方程，而后以結點電位為未知量，根據(jù)歐姆定律寫出各電流的表達式進而求解即可。該電路有三條支路，又一個待求電位的結點點。設各電流分別為、及，參考方向如圖所示。根據(jù)對于點有所以 解之得： 5) 功率電源：產(chǎn)生（或稱提供或稱發(fā)出）功率；題1.5.1圖負載：取用（或稱消耗或稱吸收）功率?！绢}1.5

8、.1解析】在圖中的5個元件代表電源或負載。電流和電壓的參考方向如圖中所示。今通過實驗測量得知：，（1）試標出各電流的實際方向和各電壓的實際極性（可另畫一圖）；（2）判斷哪些元件是電源？哪些是負載？（3）計算各元件的功率，電源發(fā)出的功率和負載取用的功率是否平衡？分析：（1）應掌握電流、電壓的實際方向與參考方向間的關系：當實際方向與參考方向一致時，其實驗測定值取正號，實際方向與參考方向相反時則取負號。例如電流實際方向與參考方向相反，和實際方向與參考方向相同；電壓, 實際極性與參考極性相同，而，則相反。（2）判別電源或負載方法：用電流、電壓的實際方向判別。如果二者方向相反，電流從“+”端流出，為電源

9、發(fā)出功率；反之則是負載吸收功率。方法：用電流、電壓參考方向計算功率。如果二者參考方向一致，用式計算；若相反用式計算。若計算結果則為負載；則為電源。例如元件1：電流實際方向與電壓實際方向相反，電流從“+”端流出，作為電源。用參考方向計算，為負值，結果相同。（3）計算各元件功率，用參考方向計算，然后將所有電源功率相加應等于所有負載功率相加，達到功率平衡。若不相等說明計算有誤或實驗數(shù)據(jù)有誤。【解】（1）電流、電壓實際方向與極性如右圖所示。（2）元件1，2為電源，3、4、5為負載。（3) 電源的功率：，也就是說，電源發(fā)出的功率為。負載的功率：，也就是說，負載取用的功率為?？梢婋娐分邪l(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，并說明電路元件3時電源還是負載。校驗整個電路的功率是否平衡。【分析】此題是復雜電路，所以應用基爾霍夫定律?！窘狻恳驗?所以，電路元件3是電源。整個電路的功率之代數(shù)和：可見電路中發(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)：；當時，則。這表明，電流（負載）變化時,電源端 電壓變化不大，接近為恒壓源，說明電源帶負載能力強。(2) 電源開路的特征：，。(3) 電源短路的特征：，。 7）電源與負載的判別(1)根據(jù)實際極性判別：若一個元件的電流從正極性端流入，則為

11、負載(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：若一個元件的電流從“+”端流入，則；若從“+” 流出，則。當計算結果時為負載（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行而規(guī)定的正常容許值。按額定值使用最經(jīng)濟合理，安全可靠，使產(chǎn)品有較長的壽命。如額定電流、額定值電壓、額定值功率分別用、表示。實際值：使用時，電氣設備或元件的電流、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，是用變阻器調節(jié)直流電機勵磁電流的電路。設電機的勵磁繞組的電阻為，其額定電壓為，如果要求勵磁

12、電流在的范圍為內(nèi)變動，試在下列三個變阻器重選擇一個合適的：(1)；(2)；(3) 。【分析】此題涉及變阻器的額定值使用問題。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的最大電流，無論其阻值如何變化，通過的電流不允許超過其額定值?！窘狻繉Γ?）因為其額定電流顯然是不合適的。對（2）雖然其額定電流滿足要求，但是當其阻值為最大時的電流為不能滿足電流下限的要求，故也不可用。對（3）其額定電流滿足要求，其阻值為最大時的電流為也能滿足電流下限的要求，故應選(3) 變阻器。第2節(jié) 電路的基本定律歐姆定律1)“”：2)正負號法則：(1)式號：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“-”。此時并不考慮與的數(shù)值的正負。(2)數(shù)值號：由計算知或已知。(3)實際方向：由參考方向和數(shù)值的正負兩者確定。2.克希荷夫電流定律1）電路常用術語：支路，節(jié)點。2）：在任一瞬時,一個結點上電流的代數(shù)和恒為零。如果規(guī)定參考方向指向節(jié)點的電流加“+”,則背向節(jié)點的加“-”。其數(shù)學表達式為， 或者講,在任一瞬時,流向某一節(jié)點的電流之和應該等于由該節(jié)點流出的電流之和。其數(shù)學表達式為3）廣義結點的：可以推廣任一假設的閉合面。在任一瞬時,通過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）電路常用術語：回路，網(wǎng)孔及循行方向。2）：在任一瞬時,沿任一回路循行方向(順時針方向或逆時針方向),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)學表達式為也可被敘述為：從回路中任意一點出發(fā),以順時針方向或逆時針方向沿回路循行一周,則在這個方向上的電位升之和等于電位降之和。其數(shù)學表達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,回路中電動勢的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和。若電動勢的參考極性“-、+”與循行方向一致者加“+”