《電子電路分折與項(xiàng)目制作》課件-4.電路中的電流、電壓、電位、電動(dòng)勢(shì)

電流、電壓、電位本次課程電路的基本概念電路的基本物理量一、電路的基本概念開(kāi)關(guān)燈泡SRL手電筒實(shí)物電路電路模型

+Us-Rs干電池1.電路與電路模型（1）電路模型(circuitmodel)就是把實(shí)際電器元件構(gòu)成的電路進(jìn)行抽象得出來(lái)的模型，俗稱電路圖(circuitdiagram)（2）電路的組成：電源+電阻+開(kāi)關(guān)+導(dǎo)線

開(kāi)關(guān)燈泡SRL手電筒實(shí)物電路電路模型

+Us-Rs2.電路的組成組成電路的基本部件是：電源：是供應(yīng)電能的設(shè)備。其作用是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量。負(fù)載：電路的用電設(shè)備，是消耗電能的，主要作用是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量。中間環(huán)節(jié)：連接電源和負(fù)載的部分，其主要作用是傳輸和控制電能。3.元器件電路符號(hào)

練習(xí)1：認(rèn)識(shí)圖中各元器件符號(hào)，說(shuō)

說(shuō)電路能完成的功能。練習(xí)2：二、電流與電壓1.電流：電荷有規(guī)律的定向運(yùn)動(dòng)，形成電流。電流：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)穿過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量定義為電流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱電流。電流的單位：安（A）、毫安（mA）、微安（uA）1A=103

mA=106uA廣東科貿(mào)職業(yè)學(xué)院信息工程系電流的大小和方向均不隨時(shí)間變化，稱為恒定電流，簡(jiǎn)稱為直流（DC：DirectCurrent），一般用符號(hào)“I”表示。電流的大小和方向均隨時(shí)間變化的電流，稱為時(shí)變電流，一般用符號(hào)“i”表示。時(shí)變電流在某一時(shí)刻t的值i（t）,稱為瞬時(shí)值。當(dāng)電流的大小和方向做周期性變化的，稱為交流電流（AC：AlternatingCurrent）。一般也用“i”表示。（1）電流分類t（2）電流的方向規(guī)定電流的方向?yàn)檎姾蓜?dòng)動(dòng)的方向。I對(duì)于復(fù)雜電路，在進(jìn)行電路分析時(shí)，需設(shè)定參考方向+q+q（3）電流的參考方向在電路分析計(jì)算時(shí)，任意規(guī)定一個(gè)電流參考方向，用箭頭標(biāo)在電路圖上。若求出的電流為正值，則電流的實(shí)際方向與參考方向相同。若求出的電流為負(fù)值，則電流的實(shí)際方向與參考方向相反。aabbiiiab=2Aiab=-2A實(shí)際電流方向由b指向a實(shí)際電流方向由a指向b

2.電壓（描述電場(chǎng)力做功的能力）電壓：?jiǎn)挝徽姾蓂從電路中一點(diǎn)A移至另一點(diǎn)B時(shí)電場(chǎng)力作功的大小，電壓即該兩點(diǎn)之間的電位差。電壓?jiǎn)挝唬悍╒）、毫伏（mV）、微伏（uV）、千伏（kV）換算關(guān)系是：1kV=103

V=106mV=109uV廣東科貿(mào)職業(yè)學(xué)院信息工程系（1）電壓分類電壓大小和方向均不隨時(shí)間變化，稱為恒定電壓，或稱為直流電壓（DV），一般用符號(hào)U表示。電壓大小和方向均隨時(shí)間變化的電壓，稱為時(shí)變電壓，一般用符號(hào)u表示。電壓大小和方向隨時(shí)間做周期性變化，稱為交流電壓（AV）。一般用u表示。u（2）電壓方向電壓的方向：規(guī)定正電荷在電場(chǎng)力作用下移動(dòng)的方向，即高電位指向低電位。在分析復(fù)雜電路時(shí)，必須規(guī)定電壓的參考方向或參考極性，用“+”號(hào)和“-”號(hào)分別標(biāo)注在電路圖的相關(guān)節(jié)點(diǎn)附近。若計(jì)算出的電壓uab>0，表明a點(diǎn)電位比b點(diǎn)電位高。若計(jì)算出的電壓uab<0，表明a點(diǎn)電位比b點(diǎn)電位低。++-ab練習(xí)3：當(dāng)電路中電流的參考方向與電流的真實(shí)方向相反時(shí)，該電流（）A、一定為正值B、一定為負(fù)值C、不能肯定是正值或負(fù)值練習(xí)4：判斷題（1）電流方向不隨時(shí)間而變化的電流叫恒定電流，也叫直流。（

）（2）直流電流的簡(jiǎn)寫(xiě)：（

）符號(hào)（

）（3）交流電流的簡(jiǎn)寫(xiě)：（

）符號(hào)（

）3.電位

單位正電荷從某一點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，電場(chǎng)所作的功就是電場(chǎng)中該點(diǎn)的電位。正電荷越多，電位也越高。也叫電勢(shì)。電勢(shì)是從能量角度上描述電場(chǎng)的物理量，電場(chǎng)強(qiáng)度則是從力的角度描述電場(chǎng)。

在電路中某點(diǎn)的電位，等于這點(diǎn)電壓與參考點(diǎn)電壓差。通常把電路中的地作為參考點(diǎn)，參考電壓值為“零”。Va、Vb、Vc3.電位將電路中一點(diǎn)作為參考點(diǎn)，即電位值為“0”的點(diǎn)（通俗稱為“地”），把a(bǔ)點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓稱為a點(diǎn)的電位，用符號(hào)Va表示。把b點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓稱為b點(diǎn)的電位。用符號(hào)Vb表示電路中a、b兩點(diǎn)的電壓，可以用a點(diǎn)電位與b點(diǎn)電位之差來(lái)表示。

uab=Va－Vb2.電位1.67V3.3V5V參考點(diǎn)(0電位)h1h2h3基準(zhǔn)水位水壓與電壓的關(guān)系abc參考電路圖R3R2R1Va＝？Vb＝？Vc＝？電路中某點(diǎn)電位的計(jì)算R3R2R1Vc?練習(xí)5：請(qǐng)問(wèn)a,b,c,d,e點(diǎn)電位各是多少？注意電路中某點(diǎn)的電位值依據(jù)參考點(diǎn)的不同而不同，而兩點(diǎn)之間的電壓不隨參考點(diǎn)變化，是固定不變的。電位的特點(diǎn)：電位的單位和電壓相同，也是伏特（V）。參考點(diǎn)可任意選定，但在一個(gè)電路中，只能設(shè)定一個(gè)參考點(diǎn)，一般選電源的負(fù)極為參考點(diǎn)，參考點(diǎn)的電位為0V。電壓與電位的關(guān)系:電路中兩點(diǎn)之間的電壓等于這兩點(diǎn)的電位差。練習(xí)6：下圖所示，以d點(diǎn)為參考點(diǎn)，分別求Va、Vb、Vc的電位及Uab、Ubc的電壓值。再以c為參考點(diǎn)，分別求以上各值？abcdua=

Uab=

ub=

Ubc=uc=

Ud=練習(xí)7：已知空間有a、b兩點(diǎn)，電壓Uab=10V，a點(diǎn)電位為Va=4V，則b點(diǎn)電位Vb為（）A、6VB、－6VC、14VD、不知道

練習(xí)8，判斷電路中某點(diǎn)電位

2A1A則可判斷此電路中a點(diǎn)電位比b點(diǎn)高，高2*10=20VUab=20V則可判斷此電路中a點(diǎn)電位比b點(diǎn)低，低1*10=10VUab=-10v（1）電阻兩端電位大小的判斷(2)電源兩端電位大小的判斷此電路中，a接到電源的正極，b接到電源的負(fù)極，且電源電壓是3V，則可判斷此電路中a點(diǎn)電位比b點(diǎn)高，高3V。Uab=ua-ub

=3V

此電路中，a接到電源的負(fù)極，b接到電源的正極，且電源電壓是5V，可判斷此電路中a點(diǎn)電位比b點(diǎn)低，低5V。電路中b點(diǎn)接地，ub=0V，則ua=-5V練習(xí)9：如下圖所示，求a、b、c三點(diǎn)電位。ua=5Vub=2Vuc=0V判斷辦法：1.選確定電壓參考點(diǎn)（電源負(fù)端或接地端電位為0）；2.從參考點(diǎn)開(kāi)始，相鄰兩點(diǎn)進(jìn)行比較，從而確定該兩點(diǎn)電位；3.依次兩兩比較，來(lái)確定各相應(yīng)點(diǎn)電位。練習(xí)10，如下圖所示電路，求Uab。1.選擇一個(gè)參考點(diǎn)C,uc=0VUab=-8Vccub=-3Vud=-5V,ua=-10VdUab=ua-ub=-10-(-3)=-7V3.功率和電能（1）功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間電能做功的大小式中w為電場(chǎng)力所做功的表達(dá)式。功率瓦特（W）功焦耳（J）時(shí)間秒（S）功率和電能的單位（1）功率的單位是瓦特（W），千瓦（kW），毫瓦（mW）（2）電能的單位是焦耳（J），1J=1W*1s，即表示功率為1W的用電設(shè)備在1s內(nèi)消耗的電能。（3）電能常用單位“千瓦時(shí)”（kW.h），表示功率為1kW的用電設(shè)備在1小時(shí)內(nèi)消耗的電能（通常所說(shuō)的1度電）。練習(xí)11：某車間有10盞220V、100W的白識(shí)燈和20個(gè)220V、1000W的電動(dòng)機(jī)，用電設(shè)備平均每天用電8小時(shí)（h)，問(wèn)每月（按30天計(jì)算）用電多少度？1度電=1KWh（千瓦時(shí)）廣東科貿(mào)職業(yè)學(xué)院信息工程系4.電壓源和電流源

電壓源和電流源都是從實(shí)際電源抽象出的模型，任何一個(gè)實(shí)際電源都可以用一個(gè)電壓源和電阻的串聯(lián)或電流源和電阻的并聯(lián)來(lái)表示。電壓源

電壓源是一個(gè)理想元件，任意時(shí)刻t端電壓均保持不變。（1）電壓源iuus0電壓源的外特性-+us電壓源的圖形符號(hào)電壓源是一個(gè)理想元件，任意時(shí)刻t，端電壓均保持不變。實(shí)際電壓源

Rs

a

外

+Uab

RL

電

Us

b

路

-iuUs0AB實(shí)際電壓源都有一定的內(nèi)阻?？梢杂美硐氲碾妷涸春碗娮璐?lián)來(lái)代替，如上圖Rs為實(shí)際電壓電源內(nèi)阻。當(dāng)輸出電流i變化時(shí)，其內(nèi)阻上的電壓也發(fā)生變化，則RL上的電壓uab也會(huì)發(fā)生變化。實(shí)際電壓源的外特性關(guān)系是：

歐姆定律：Uab＝Us－I×RsI討論1:在下圖中，隨著RL的增大，電源輸出到RL負(fù)載兩端的電壓Uab，是增大，還是減?。繛槭裁?？Us廣東科貿(mào)職業(yè)學(xué)院信息工程系討論2：實(shí)際電壓源在空載狀態(tài)、負(fù)載狀態(tài)、短路狀態(tài)時(shí)，輸出電壓U外和輸出電流I的值？

Rs

I

a

外

+U外

RL

電

us

b

路

-iuus0AB38（2）電流源電流源符號(hào)is電流源是一個(gè)理想電路元件,任意時(shí)刻t,電流源輸出電流大小都不變。電流源的輸出電流，與電流源兩端的電壓大小無(wú)關(guān)，電流源的圖形符號(hào)如左圖所示。39電流源的端電壓與電流源的電流的關(guān)系，稱為電流源的外特性電流源外特性iu0is電流源的外特性理想電流源發(fā)出的電流與其兩端電壓大小、方向無(wú)關(guān)。理想電流源的輸出電流由它本身決定，而它兩端電壓由其本身的輸出電流與外部電路共同決定40

實(shí)際電流源：可以看成是一個(gè)理想電流源和電阻R0并聯(lián)而成。實(shí)際電流源ROURLIsIo

ILIs=Io

+

IL（3）受控電源電壓源輸出電壓的大小，電流源輸出電流的大小，受其他量的控制，稱為受控源。受控源的分類如下：電流控制電壓源電壓控制電壓源電流控制電流源電壓控制電流源受控源分類電流控制電壓源電流控制電流源電壓控制電壓源電壓控制電流源1.負(fù)載在額定功