电路的基本概念课件.ppt
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1、第一章 电路的基本概念,1. 电路的作用与组成,2. 电路模型及基本物理量,3. 实际电源的等效变换,4. 电气设备额定值和电路的工作状态,5. 基尔霍夫定律,第一章 电路的基本概念1. 电路的作用与组成2. 电路模型及,a. 理解电路的基本物理量并能正确应用; b. 理解电压与电流参考方向的意义;c. 会计算电路中各点的电位;d. 了解电路的有载工作、开路与短路状态;e. 掌握两种电源模型与变换方法f. 理解电功率的计算并判断物理作用。g. 掌握基本定律的使用,本章要求,a. 理解电路的基本物理量并能正确应用; 本章要求,1. 电路的作用与组成,(1) 实现电能的输送和转换,(2) 实现信息
2、的处理和传递,1.1 电路的作用,电路:电流的通路,是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。,1. 电路的作用与组成 (1) 实现电能的输送和转换,1.2 电能电路的组成,电源: 提供电能的装置,负载: 取用电能的装置,中间环节:传递、分配和控制电能的作用,1.2 电能电路的组成电源: 提供负载: 取用中间环节:,直流电源: 提供能源,信号处理:放大、调谐、检波等,负载,信号源: 提供信息,1.2 信息电路的组成,电源或信号源的电压或电流称为激励,由激励所产生的电压和电流称为响应。,直流电源直流电源: 信号处理:负载信号源: 1.2 信息电,2. 电路模型及基本物理量,手电筒的电
3、路模型,数学方法,电池,导线,灯泡,开关,理想电路元件:电阻R、电感L、电容C和电源ES、IS,实际电路,电磁性质,电路(模型),2.1,2. 电路模型及基本物理量手电筒的电路模型数学方法 R+R,电荷在电场力作用下移动形成电流I,单位:A电压U等于电场力把单位正电荷从a点移动到b点所做的功 ,单位:V电动势E等于电源力把单位正电荷从低电位点移动到高电位点所做的功,单位:V,2.2 电路基本物理量,电荷在电场力作用下移动形成电流I,单位:A2.2 电路基本物,2.2 电路基本物理量,2.2 电路基本物理量物理量实 际 方 向电流 I正电荷运动,例:图中标识的都是参考(正)方向,例:图中标识的都
4、是参考(正)方向 +-+-,(2) 表示方法,(1) 参考方向(正方向),在分析与计算电路时,对电量任意假定的方向。,2.3 电路基本物理量的参考方向,(2) 表示方法 (1) 参考方向(正方向) 在分析与,一致(关联一致),电流(或电压)值为正值;相反,电流(或电压)值为负值。,实际方向与参考方向的关系,注意: 在参考方向选定后,电流(或电压)值才有正负之分。,若 I = 5A,则电流从a流向b;,例:,若 I = 5A,则电流从b流向a。,若 U = 5V,则电压的实际方向从a指向b;,若 U= 5V,则电压的实际方向从b指向a。,一致(关联一致),电流(或电压)值为正值;实际方向与参考方
5、向,U与E的关系,E=U=4V,E=-U=4V,-E=U=4V,-E=-U=4V,|E|=|U|=4V,U与E的关系EUEUEUEUE=U=4VE=-U=4V-E=, 2.4 欧姆定律U=IR,U、I 参考方向相同时,,U、I 参考方向相反时,,通常取 U、I 参考方向相同(关联一致)。,U = I R,U = IR, 2.4 欧姆定律U=IRU、I 参考方向相同时, U、,解:对图(a)有, U = IR,例:应用欧姆定律对下图电路列出式子,并求电阻R。,对图(b)有, U = IR,解:对图(a)有, U = IR例:应用欧姆定律对下图电路列,2.5 电路中电位的概念及计算,电位:电路中某
6、点A至参考点O的电压,记为“VA”.,电位的计算步骤: (1) 选参考点,设其电位为0; (2) 标出电流参考方向; (3) 计算各点至参考点间的电压。,常用符号:电工工程:大地 ; 电子电路:导线的交汇点,UAO=VA-VO; VA=UAO (VO=0),2.5 电路中电位的概念及计算电位:电路中某点A至参考点O的,例 分别以a,b为参考点求图示电路中各点的电位: Va、Vb、Vc、Vd。,解:设 a为参考点, 即Va=0V,Vb=Uba= 106= 60VVc=Uca = 420 = 80 VVd =Uda= 65 = 30 V,设 b为参考点,即Vb=0V,Va = Uab=106 =
7、60 VVc = Ucb = E1 = 140 VVd = Udb =E2 = 90 V,b,a,Uab = 106 = 60 VUcb = E1 = 140 VUdb = E2 = 90 V,Uab = 106 = 60 VUcb = E1 = 140 VUdb = E2 = 90 V,例 分别以a,b为参考点求图示电路中各点的电位: Va、Vb,结论:,(1)电位是相对的,取决于参考点的选取;,(2)两点间的电压是固定的,与零电位参考点的选取无关;,(3)借助电位的概念可作简化电路图,结论:(1)电位是相对的,取决于参考点的选取;(2)两点间,例 图示电路,计算开关S断开和闭合时A点的电位
8、VA,解: (1)当开关S断开时,(2)当开关闭合时,如图(b),电流 I2 = 0,电位 VA = 0V。,电流 I1 = I2 = 0,电位 VA = 6V。,电流在闭合路径中流通,例 图示电路,计算开关S断开和闭合时A点的电位VA解: (,例 电路如下图所示,(1)零电位参考点在哪里?画电路图表示出来; (2)当电位器RP的滑动触点向下滑动时, A、B两点的电位增高了还是降低了?,I,解:(1)电路如左图,零电位参考点为+12V电源的“”端与12V电源的“+”端的联接处。,当电位器RP的滑动触点向下滑动时,回路中的电流 I 减小,所以A电位增高、B点电位降低。,(2) VA = IR1
9、+12 VB = IR2 12,例 电路如下图所示,(1)零电位参考点在哪里?画电路图表示出,功率,单位时间内电场力所做的功,为电功率。 用P来表示,单位为W。P=W/T=UI;当电压、电流的正方向关联一致时,P=+UI;当电压、电流的正方向不一致时, P=-UI,功率单位时间内电场力所做的功,为电功率。 用P,2.6 电源与负载的判别(元件作用),U、I 参考方向不同,P = -UI 0,负载; P = -UI 0,电源。,U、I 参考方向相同,P =UI 0,负载,消耗功率; P = UI 0,电源,发出功率。,1. 根据U、I 的实际方向判别,2. 根据P值判别,电源: U、I 实际方向
10、相反,即电流从“+”端流出,,负载: U、I 实际方向相同,即电流从“-”端流出。,(发出功率),(吸收功率),I,2.6 电源与负载的判别(元件作用)U、I 参考方向不同,P,例:US=30V,电压源和电流源发出或吸收的功率值,并说明哪个是电源,哪个是负载?,例:US=30V,电压源和电流源发出或吸收的功率值,并说明哪,例:,I1=( ) ;I=( );判断3V电源是发出功率还是吸收功率?( ),例: I1=( ) ;I=( );,3. 实际电源的等效变换,3.1 电阻的串联,特点:1)各电阻一个接一个地顺序相联;,两电阻串联时的分压公式:,R =R1+R2,3)等效电阻等于各电阻之和;,4
11、)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。,2)各电阻中通过同一电流;,应用:降压、限流、调节电压等。,3. 实际电源的等效变换3.1 电阻的串联特点:两电阻串联时,3.2 电阻的并联,两电阻并联时的分流公式:,(3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和;,(4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。,特点:(1)各电阻联接在两个公共的结点之间;,(2)各电阻两端的电压相同;,应用:分流、调节电流等。,3.2 电阻的并联两电阻并联时的分流公式:(3)等效电阻的倒,例:求US的输出功率,例:求US的输出功率,(R1+R2/R3)/(R4/R5),R1,R2/R3,+,-,US,R6,R4/R5,(R1+R2/
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