第章电路的基本概念与基本定律ppt课件.ppt
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1、大连交通大学电气信息学院电工教研室,1,电工学,秦曾煌主编高等教育出版社,大连交通大学电气信息学院电工教研室,2,第1章 电路的基本概念与基本定律,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,大连交通大学电气信息学院电工教研室,3,本章要求:1.理解电压与电流参考方向的意义;2.理解电路的基本定律并能正确应用;3.了解电路的有载工作、开路与短路状态,理解电功率和额定值的意义;4.会计算电路中各点的电位。,大连交通大学电气信息学院电工教研室,4,1.1电路的
2、作用与组成部分,(1)实现电能的传输、分配与转换,(2)实现信号的传递与处理,1.电路的作用,大连交通大学电气信息学院电工教研室,5,大连交通大学电气信息学院电工教研室,6,2.电路的组成部分,将非电形态的能量转化为电能的供电设备。,电源:,负载:,将电能转化为非电形态的能量的用电设备。,导线、开关、保护装置,传输、控制、分配电能,中间环节:,激励,响应,电路分析,电路综合,电源或信号源的电压或电流,激励在电路中产生的电压或电流,大连交通大学电气信息学院电工教研室,7,1.2 电路模型,可将电路实体中各个实际的电路元件都用表征其物理性质的理想电路元件代替。,由实际电路元件组成的电路称为电路实体
3、。,用理想电路元件组成的电路称为电路实体的电路模型。,理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。,大连交通大学电气信息学院电工教研室,8,手电筒的电路模型,电池,导线,灯泡,开关,大连交通大学电气信息学院电工教研室,9,1.3 电压和电流的参考方向,(1)电流及其参考方向,电流的真实方向 规定为正电荷移动的方向:,电流的参考方向 利用箭头和双下标表示,当参考方向与实际方向一致时电流为正值。当参考方向与实际方向相反时电流为负值。,B,A,I,(IAB),0,I,(IBA),0,大连交通大学电气信息学院电工教研室,10,(2)电动势、电压及其参考方向电动势的真实方向 规定为电源内
4、部电位升高的方向:电压的真实方向 规定为电位降落的方向:参考方向 利用+号和双下标表示电位与电压的关系 Uab=Va-Vb,E,U,a,b,d,c,电动势:Eda,电压:Ubc,大连交通大学电气信息学院电工教研室,11,(3)参考方向和实际方向的关系,实际方向与参考方向一致,物理量为正值;实际方向与参考方向相反,物理量为负值。,E,U,E,U,E=1.5 V U=1.45 V I=0.1 A,E=1.5 V U=1.45 V I=0.1 A,大连交通大学电气信息学院电工教研室,12,若 I=5A,则电流从 a 流向 b;,例1.1:,若 I=5A,则电流从 b 流向 a。,若 U=5V,则电压
5、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。,大连交通大学电气信息学院电工教研室,13,例1.2,解:,假定I 的正方向如图所示。,则电路方程:,(实际方向与假设方向相反!),已知:E=2V,R=1问:当Uab为1V时,I=?,大连交通大学电气信息学院电工教研室,14,1.4 欧姆定律,U、I 参考方向相同时,,U、I 参考方向相反时,,表达式中有两套正负号:式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定;,U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考 方向之间的关系。,通常取 U、I 参考方向相同。,U=I R,U=IR,欧姆定律:流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比
6、,大连交通大学电气信息学院电工教研室,15,线性电阻的伏安特性:一条过原点的直线。,遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻。,线性电阻的概念:,大连交通大学电气信息学院电工教研室,16,解:对图(a)有,U=IR,例1.3: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,大连交通大学电气信息学院电工教研室,17,例1.4 计算下图的电阻值R,已知Uab=-12V。,解:,a点电位比b点电位低12V,,n点电位比a点电位高5V,,则n点电位比b点电位低7V,,则Um=-10V,m点电位比b点电位高3V,,大连交通大学电气信息学院电工教研室,18,1.5 电源有载工作、开路与短路,1
7、.5.1电源有载工作,U=E IR0,电源的外特性,当 R0R 时,则U E,表明当负载变化时,电源的端电压变化不大,即带负载能力强。,1.电压与电流,大连交通大学电气信息学院电工教研室,19,2.功率与功率平衡,功率:P=UI,功率平衡:由U=E IR0得,,UI=EI IRo,P=PE P,负载取用功率(电源输出功率),电源产生功率,内阻消耗功率,电源产生的功率之和=负载消耗的功率之和,大连交通大学电气信息学院电工教研室,20,例1.5,(1),大连交通大学电气信息学院电工教研室,21,(2),电源产生功率,负载取用功率,电源内阻消耗功率,负载内阻消耗功率,大连交通大学电气信息学院电工教研
8、室,22,3.电源与负载的判别,U、I 参考方向相同,P=UI;U、I 参考方向不同,P=-UI,(1)根据 U、I 的实际方向判别,(2)根据功率判别,电源:U、I 实际方向相反,即电流从“+”端流出,(发出功率);,负载:U、I 实际方向相同,即电流从“-”端流出。(吸收功率)。,P0 负载;P0电源,大连交通大学电气信息学院电工教研室,23,例1.6,如图所示,五个元件代表电源或负载,有关元件的电压、电流参考方向如图,已知I1=-2A,I2=3A,I3=5A,U1=70V,U2=-45V,U3=30V,U4=40V,U5=-15V,试计算各元件的功率,判断是电源还是负载,并检验功率平衡。
9、,解:,负载,负载,负载,电源,P1+P2=-275W P3+P4+P5=275WP消=P产 功率平衡,电源,大连交通大学电气信息学院电工教研室,24,4.额定值与实际值,额定值:电气设备在正常运行时的规定使用值;UN、IN、PN。,电气设备的工作状态,欠载(轻载)指 PPN 或 I IN 的状态(不经济)。满载(额定工作状态)指 P=PN 或 I=IN 的状态(经济、安全)。过载(超载)指 PPN 或 I IN 的状态(设备易损坏)。,大连交通大学电气信息学院电工教研室,25,例1.7,大连交通大学电气信息学院电工教研室,26,例1.8,大连交通大学电气信息学院电工教研室,27,1.5.2
10、电源开路,特征:,大连交通大学电气信息学院电工教研室,28,1.5.3 电源短路,大连交通大学电气信息学院电工教研室,29,例1.9 若电源的开路电压U0=12V,其短路电流Is=30A,试问电源的电动势和内阻各为多少?,解:电源的电动势 E=U0=12V 电源的内阻 R0=E/Is=0.4,大连交通大学电气信息学院电工教研室,30,1.6 基尔霍夫定律,电路理论中最基本的两条定律:欧姆定律:描述线性电阻的伏安特性;基尔霍夫定律:电路中电流、电压之间的关系;电路中的常用术语:支路:电路中没有分支的一段电路。结点:电路中三条或三条以上支路的交汇点。回路:电路中的任意闭合路径。网孔:回路中不包含任
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