電路概念及定律

1、電路概念及定律第1頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五1.1 電路的作用與組成部分1.2 電路模型1.3 電壓和電流的參考方向1.4 歐姆定律 1.5 電路有載工作、開路與短路 1.6 基爾霍夫定律 1.7 電路中電位的概念及計算 電路的基本概念和基本定律第一章第2頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五1.1 電路的作用與組成部分電路：就是電流所通過的路徑。它是由電路元件按一定方式組合而成的。電路的作用： 實現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換，（作用之一） 電路的結(jié)構(gòu)形式和所完成的任務(wù)多種多樣的，舉例：發(fā)電機 電燈電動機 電爐 升壓變壓器 降壓變壓器 輸電線 電源中間環(huán)節(jié)

2、 負載 電路的組成：電源、負載、中間環(huán)節(jié)三部分第3頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五電源：將非電能轉(zhuǎn)換成電能的裝置， 例如：發(fā)電機、干電池負載：將電能轉(zhuǎn)換成非電能的裝置， 例如：電動機、電爐、燈中間環(huán)節(jié)：連接電源和負載的部分，其傳輸和分 配電能的作用。例如：輸電線路發(fā)電機 電燈電動機 電爐 升壓變壓器 降壓變壓器 輸電線 電源中間環(huán)節(jié) 負載 第4頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五舉例：（電子電路，即信號電路）放大器 電源（信號源）中間環(huán)節(jié) 負載 電路的作用之二：傳遞和處理信號。第5頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五1.2 電路模

3、型電池?zé)襞葚撦d電源理想電路元件：在一定條件下，突出其主要電磁性能， 忽略次要因素，將實際電路元件理想化 （模型化）。 主要有電阻、電感、電容元件、電源元件。電路模型：由理想電路元件所組成的電路，就是實 際電路的電路模型。EIRU+_+_第6頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五1.3 電壓和電流的參考方向電路的物理量電流電壓電動勢電池?zé)襞葚撦d電源EIRU+_+_第7頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五電路中物理量的方向物理量的方向：實際方向參考方向?qū)嶋H方向： 物理中對電量規(guī)定的方向。參考方向： 在分析計算時，對電量人為規(guī)定的方向。第8頁，共40頁，2022

4、年，5月20日，7點52分，星期五物理量的實際方向第9頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五電路分析中的參考方向問題的提出：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量 的實際方向，電路如何求解？電流方向AB？電流方向BA？E1ABRE2IR+_+_第10頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五(1) 在解題前先設(shè)定一個方向，作為參考方向；解決方法(3) 根據(jù)計算結(jié)果確定實際方向： 若計算結(jié)果為正，則實際方向與假設(shè)方向一致； 若計算結(jié)果為負，則實際方向與假設(shè)方向相反。(2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān) 系的代數(shù)表達式；第11頁，共40頁，2022年，5月20

5、日，7點52分，星期五例已知：E=2V, R=1問： 當(dāng)U分別為 3V 和 1V 時，IR=?解：(1) 假定電路中物理量的參考方向如圖所示；(2) 列電路方程：E IRRabU+_+_UR+_第12頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五(3) 數(shù)值計算（實際方向與參考方向一致）（實際方向與參考方向相反）E IRRURabU+_+_+_第13頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五(3) 為了避免列方程時出錯，習(xí)慣上把 I 與 U 的方向 按相同方向假設(shè)。(1) “實際方向”是物理中規(guī)定的，而“參考方向”則 是人們在進行電路分析計算時, 任意假設(shè)的。 (2)

6、在以后的解題過程中，注意一定要先假定物理量 的參考方向，然后再列方程 計算。 缺少“參考方向”的物理量是無意義的. 提示第14頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五注意：用歐姆定律列方程時，一定要在 圖中標(biāo)明參考方向。歐姆定律1.41.內(nèi)容：流過電阻R的電流與電阻兩端的電壓U成正比。2.表達式： I與 U的方向一致（1）RIU+ _第15頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五 I與 U 的方向不一致（2）（3）“+”“-”號的含義：式中“+”“-”號是對 電壓電流參考方向是否一致而言；同時，I、U 本身數(shù)值也有“+”“-”號之分，是由物理量 所設(shè)參考方向與實

7、際方向是否一致決定。 RUI_+RUI+_第16頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五 廣義歐姆定律 (支路中含有電動勢時的歐姆定律)當(dāng) UabE 時， I 0 表明方向與圖中參考方向一致當(dāng) UabE 時， I 0 表明方向與圖中參考方向相反E+_baIUabR+_第17頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五3.電阻和電導(dǎo)的概念：電阻具有對電流起阻礙作用性質(zhì)。單位電導(dǎo)單位S（西門子）4.使用范圍：線性電阻即電阻值與它所通過的電流 和所施加的電壓無關(guān)。即電阻值固定不變. 也可以說滿足歐姆定律的電阻為線性電阻.5.伏安特性曲線：電路元件U、I之間函數(shù)關(guān)系，表現(xiàn)

8、在直角坐標(biāo)系中線性電阻伏安特性曲線為一通過原點的直線。第18頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五5.伏安特性曲線：電路元件U、I之間函數(shù)關(guān)系，表現(xiàn) 在直角坐標(biāo)系中線性電阻伏安特性曲線為一通過原點的直線。I(A)U(V)0第19頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五1.5 電源有載工作、開路與短路 伏安特性IUE1.5.1 電源有載工作 （開關(guān)和上） 1. 電壓與電流 關(guān)系 R0R時，UE IUROERdc+-ba+_R0R第20頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五單位：w、Kw 式中： PE=EI-是電源產(chǎn)生的功率 P=R0I2-是電源

9、內(nèi)阻上所損耗的功率 P=UI-是電源輸出的功率 2. 功率與功率平衡 IUROERdc+-ba+_第21頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五3. 電源與負載的判別 方法一： 由電壓電流的實際方向判別（如圖） 電源：和的實際方向相反，電流從電源“+”端流出，發(fā)出功率 負載：和的實際方向相同，電流從電源“+”端流入，取用功率IUROERdc+-ba+_第22頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五 方法二：由 U、 I 參考方向判別： 參考方向?qū)嶋H方向(1)當(dāng)U和I參考方向選擇一致的前提下若 P = UI 0“吸收功率” （負載）aUb+_IR()當(dāng)U和I參考方

10、向選擇不一致的前提下若 P = UI 0“發(fā)出功率” （電源）aIUb+-+_“吸收功率” （負載）aUb+_IR若 P = UI 0IUb+-+_若 P = UI 0“發(fā)出功率” （電源）第23頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五4. 額定值與實際值 額定值概念：在實際電路中，電氣設(shè)備的電壓、電流都有一個額定值，它是制造廠家綜合考慮了用電設(shè)備的工作能力、運行性能、經(jīng)濟性、可靠性及其使用壽命等命等因素制定的。電路中通常以UN、IN、PN表示。 在使用時，電壓、電流、功率的實際值不一定等于它們的額定值。第24頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五1.5.2.

11、 電源開路（開關(guān)斷開） I=0U=U0=EP=0 IUROERdc+-ba+_PE=0 ， P=0開路電壓第25頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五1.5.3. 電源短路 U=0I=IS=E/R0P=0 PE=P=R0I2, IUROERdc+-ba+_短路電流第26頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五1.6 克希荷夫定律（克氏定律）名詞注釋：節(jié)點：三個或三個以上支路的聯(lián)結(jié)點支路：電路中每一個分支回路：電路中任一閉合路徑克希荷夫電流定律應(yīng)用于結(jié)點，克希荷夫電壓定律應(yīng)用于回路第27頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五支路：ab、ad、

12、. （共6條）回路：abda、 bcdb、 . （共7 個）節(jié)點：a 、 b、c 、d (共4個）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-第28頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五1.6.1 克氏電流定律（KCL方程） 對任何節(jié)點，在任一瞬間，流入節(jié)點的電流等于由節(jié)點流出的電流?；蛘哒f，在任一瞬間，一個節(jié)點上電流的代數(shù)和為 0。 克氏電流定律的依據(jù)：電流的連續(xù)性 I =0即：I1I2I3I4例或：第29頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五電流定律還可以擴展到電路的任意封閉面。閉合面；I1 +I2=I3 例I=0克氏電流定

13、律的擴展I=?E2E3E1+_RR1R+_+_R例I1I2I3ABCI4I5I6A: I1 =I4+I6B: I2 +I4=I5C: I3=I6 +I5 第30頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五克氏電壓定律（KVL方程） 對電路中的任一回路，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其電位升等于電位降。或，電壓的代數(shù)和為 0。例如： 回路 a-d-c-a電位升電位降即：或：I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-第31頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五電位升電位降E+_RabUabI克氏電壓定律也適合開口電路。例+_第32頁，共40頁，2

14、022年，5月20日，7點52分，星期五節(jié)點電位的概念：Va = 5V a 點電位：ab15Aab15AVb = -5V b 點電位：在電路中任選一節(jié)點，設(shè)其電位為零（用此點稱為參考點。其它各節(jié)點對參考點的電壓，便是該節(jié)點的電位。記為：“VX”（注意：電位為單下標(biāo)）。標(biāo)記），1.7電路中電位的概念及計算電壓的概念：兩點間的電壓就是兩點的電位差第33頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五 某點電位值是相對的，參考點選得不同，電路中其它各點的電位也將隨之改變； 電路中兩點間的電壓值是固定的，不會因參考點的不同而改變。注意：電位和電壓的區(qū)別第34頁，共40頁，2022年，5月20日

15、，7點52分，星期五E1=140V+_E2=90V+_20564A6A10AcbdaUab=610=60VUca=204=80VUda=56=30VUcb=140VUdb=90V以a電為參考點Vv-Va=Uba Vb=Uba=-60VVc-Va=Uca Vc=Uca=+80VVd-Va=Uda Vd=Uda=+30V例第35頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五E1=140V+_E2=90V+_20564A6A10Acbda以b電為參考點 Va=Uab=60V Vc=Ucb=140V Vd=Udb=90V以a電為參考點Vb=Uba=60VVc=Uca=80VVd=Uda=30V第36頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星期五電位在電路中的表示法E1+_E2+_R1R2R3R1R2R3+E1-E2第37頁，共40頁，2022年，5月20日，7點52分，星