电工学课件(哈工大)第一章ppt.pps
哈尔滨工业大学 电工学教研室,第 1 章 电路的基本概念基本定律,返回,1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型1.3 电压和电流的参考方向1.4 欧姆定律1.5 电源有载工作、开路与短路1.6 基尔霍夫定律1.7 电路中电位的概念及计算,目 录,1.1.1 电路的作用（1）电能的传输和转换（2）信号的传递和处理1.1.2 电路的组成（1）电源（2）负载（3）中间环节,1.1 电路的作用与组成部分,返回,中间环节,负载,扩音机电路示意图,信号源（电源）,返回,电路元件的理想化,在一定条件下突出元件主要的电磁性质，忽略其次要因素，把它近似地看作理想电路元件。,为什么电路元件要理想化?,便于对实际电路进行分析和用数学描述，将实际元件理想化（或称模型化）。,1.2 电路模型,返回,手电筒的电路模型,返回,电压和电流的方向,实际方向参考方向,参考方向 在分析计算时人为规定的方向。,1.3 电压和电流的参考方向,返回,物理量,单位,实际,方向,电流,I,A,、,kA,、,mA,、,A,正电荷移动,的方向,电动势,E,V,、,kV,、,mV,、,V,电源驱动正电荷的,方向,电压,U,V,、,kV,、,mV,、,V,电位降低的方向,賫,电流、电动势、电压的实际方向,返回,问题 在复杂电路中难于判断元件中物理量的 实际方向，如何解决？,(1)在解题前任选某一个方向为参考方向（或称正 方向）；,(3)根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反。,(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式；,解决方法,返回,欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。,1.4 欧 姆 定 律,返回,伏安特性,线性电阻伏安特性,非线性电阻伏安特性,当电压和电流的参考方向一致时 U=RI当电压和电流的参考方向相反时 U=RI,注意:,返回,解,返回,解,a点电位比b点电位低12V,n点电位比b点电位低12-5=7V,m点电位比b点电位高3V,于是 n点电位比m点电位低7+3=10V,即 Unm=-10V,由欧姆定律得 RUnmI5,返回,1.5.1 电源有载工作,开关闭合,有载,开关断开,开路,cd短接,短路,1.5 电源有载工作、开路与短路,返回,1电压和电流,由欧姆定律可列上图的电流,负载电阻两端电压,电源的外特性曲线,当,R0R时,由上两式得,返回,2.功率与功率平衡,功率 设电路任意两点间的电压为 U,流入此部分电路的电流为 I，则这部分电路消耗的功率为:,功率平衡：由UER0I得 UIEIR0I2,PPE P,电源输出的功率,电源内阻上损耗功率,电源产生的功率,W为瓦特KW为千瓦,返回,解,例题1.3,返回,E2I1085W,R01I215W,R02I215W,负载取用功率,电源产生的功率,负载内阻损耗功率,电源内阻损耗功率,返回,3.电源与负载的判别,分析电路时，如何判别哪个元件是电源？哪个是负载？,U和I 的参考方向与实际方向一致,U和I的实际方向相反，电流从端流出，发出功率,电源,负载,U和I的实际方向相同，电流从端流入，吸收功率,当,返回,或当,U和I两者的参考方向选得一致,电源 PUI0 负载 PUI0,电源 PUI0 负载 PUI0,U和I两者的参考方向选得相反,4额定值与实际值,额定值是制造厂商为了使产品能在给定的条件下 正常运行而规定的正常允许值,注,在使用电气设备或元件时，电压、电流、功率的实际值不一定等于它们的额定值,返回,解,一个月的用电量 WPt60(W)30(h)5.4kWh,返回,解,在使用时电压不得超过 URI5000.150V,返回,1.5.2 电源开路,特征：I0 UU0E P0,1.5.3 电源短路,特征：U0 IISER0 PEPR0I2 P0,返回,用来描述电路中各部分电压或各部分电流的关系,包括基尔霍夫电流和基尔霍夫电压两个定律。,注,基尔霍夫电流定律应用于结点基尔霍夫电压定律应用于回路,1.6 基尔霍夫定律,返回,支路：ab、ad、.（共6条）,回路：abda、bcdb、.（共7 个）,结点：a、b、.(共4个）,返回,1.6.1 基尔霍夫电流定律,如图 I1I2I3 或 I1I2I30 即 I0,在任一瞬时，流向某一结点的电流之和应该等于流出该结点的电流之和。即在任一瞬时，一个结点上电流的代数和恒等于零。,返回,解,由基尔霍夫电流定律可列出I1I2I3I402（3）（2）I40,可得 I43A,返回,1.6.2 基尔霍夫电压定律,从回路中任意一点出发，沿顺时针方向或逆时针方向循行一周，则在这个方向上的电位升之和等于电位降之和.或电压的代数和为 0。,U1U4U2U3U1U2U3U40即 U0,返回,上式可改写为 E1E2R1I1R2I20 或 E1E2R1I1R1I1 即 E（RI）,在电阻电路中，在任一回路循行方向上，回路中电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和,在这里电动势的参考方向与所选回路循行方向相反者，取正号，一致者则取负号。电压与回路循行方向一致者，取正号，反之则取负号。,注,返回,基尔霍夫电压定律的推广：可应用于回路的部分电路,UUAUBUAB或 UABUAUB,EURI0或 UERI,注,列方程时，要先在电路图上标出电流、电压或电动势的参考方向。,返回,解,由基尔霍夫电压定律可得,（1）UABUBCUCDUDA=0 即 UCD2V,（2）UABUBCUCA0 即 UCA1V,返回,解,应用基尔霍夫电压定律列出 EBRBI2UBE0得 I20.315mA,EBRBI2R1I1US0得 I10.57mA,应用基尔霍夫电流定律列出 I2I1IB0 得 IB0.255mA,返回,Uab61060VUca20480VUda5630VUcb140VUdb90V,VbVaUba Vb60VVcVaUca Vc80VVdVaUda Vd30V,1.7 电路中电位的概念及计算,返回,E,1,=140V,4A,6A,5,20,6,a,b,c,d,E,2,90V,10A,Va=Uab=60VVc=Ucb=140VVd=Udb=90V,结论：（1）电路中某一点的电位等于该点与参考点（电位为零）之间的电压（2）参考点选得不同，电路中各点的电位值随着 改变，但是任意两点间的电位差是不变的。,各点电位的高低是相对的，而两点间电位的差值是绝对的。,注,返回,解,I（VAVC）（R1R2）6（9）（10050）103 0.1mA,UABVAVBR2IVBVAR2I 6（50 103)(0.1 10-3)1V,返回,解,I1I2E1（R1R2）6（42）1AI30VA R3I3E2R2I2 042 1 2V,或 VAR3I3E2R1I1E1 044 162V,返回,结 束,第 1 章,返回,
