直流电路的基本概念.ppt

电工基础与技能训练 沈许龙 主 编 吕黎 崔金魁 王晶 副主编 国家国家示范性高职院校建设项目示范性高职院校建设项目成果成果 中国中国电子教育学会推荐电子教育学会推荐教材教材 全国全国高职高专规划教材高职高专规划教材. .精品与示范精品与示范系列系列 院级精品课 第一章 直流电路的基本概念 学习要点学习要点 n n 理解理想元件及电路模型的概念理解理想元件及电路模型的概念 n n 理解电流、电压及其参考方向的理解电流、电压及其参考方向的 概念概念 n n 熟练掌握电功率的概念及其计算熟练掌握电功率的概念及其计算 n n 熟练掌握电阻元件及电压源、电熟练掌握电阻元件及电压源、电 流源的参数与伏安特性流源的参数与伏安特性 第一章 直流电路的基本概念 n1.1 电路与电路模型 n1.2 电流与电压 n1.3 电源 n1.4 电阻与电导 n1.5 电功率与电功 n1.6 电器设备的额定值 1.1 电路及电路模型 电路是电流的流通路径，它是由一些电气设备和 元器件按一定方式连接而成的整体。 1.1.1 电路 （a） 手电筒电路（b） 音频放大电路 电源：电路中提供电能或信号的器件 (干电池,蓄电池,发电机)或信号源。 中间环结：连接及控制电源和负载的部分 (连接导线,开关) 负载：将电能转换成非电能的用电设备 (电灯,电炉,电阻器，电动机 ) 一. 电路的组成： 发电机 升压 变压器 降压 变压器 电灯 电动机 电炉 . 输电线 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 二. 电路的作用： (1) (1) 实现电能的传输和转换实现电能的传输和转换 (2)(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理 发电机 升压 变压器 降压 变压器 电灯 电动机电 炉 . 输电线 热能,水能, 核能转电能 传输分配电能 电能转换为光能 ,热能和机械能 将语音转换为 电信号 信号转换、放大、信号处理 接受转换信号 的设备 1.1.2 电路模型 将实际元件理想化，由理想化的电路元件组成 的电路称为电路模型。 手电筒电路的电路模型 R + Ro E S + U 干电池导线小电珠 开关 电路图常用的电路元件符号 1.2 电流与电压 1.2.1 电流 电荷的定向移动形成电流。 电流的大小用电流强度电流强度表示，简称电流。 电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量。 大写I表示直流电流 小写 i 表示电流的一般符号 电流的单位是安培（A），简称安 正电荷运动方向规定为电流的实际方向。 任意假设的电流方向称为电流的参考方向。 一. 电流的方向 注意：在电路分析计算中，没有规定参考方向的 电流数值的含义是不正确的。为了确切地表示电流， 必须标明其参考方向。在电路中能看到的电流方向是 其参考方向，而实际方向由判断得出。 1.2.2 电压 电路中a、b点两点间的电压定义为单位正电 荷由a点移至b点电场力所做的功。 大写U表示直流电压 小写 u表示电压的一般符号 电压的单位是伏特（V），简称伏 改变电压起点和终点的顺序，电压的数值不 变，但要相差一个负号，即 一. 电压的方向 电压的实际方向规定由高电位点指向低电位点。 电压的参考方向为任意假设的电压方向。 如果求出的电压值为正，说明参考方向与实际 方向一致，否则说明参考方向与实际方向相反。与 电流方向的处理方法类似。 二. 关联方向与非关联方向 为什么要假设参考方向呢？这是因为在分析复 杂电路时往往不能预先确定某段电路上电流、电压 的实际方向。 二. 关联方向与非关联方向 当在一个元件上将电流和电压的参考方向取得一致时， 称为关联参考方向；反之则称为非关联参考方向。对于负载 上的电流和电压的参考方向，习惯上常取关联参考方向。 注意：每提及一个电流或电压，应同时指明其参 考方向；每求解一个电流或电压，应预先设定其参考 方向。电流或电压的参考方向一旦选定，在电路分析 计算过程中，不能随意改变。 1.3 电源 1.3.1 电压源 电压源符号 伏安特性曲线 理想电压源：理想电压源：u=uS 端电压为us，与流过电压源的电流无关，由电源本身确 定，流过电压源的电流由外电路确定。 【实例1-1】一个负载 接于 的恒压源上，如图所示，求： 当 ， ， 时， 通过恒压源的电流大小。 解：选定电压、电流参考方向如图所示， 当 时， ， ； 当 时， ， ； 当 时， ， 。 可见：通过电压源的电流随负载电阻变化而变化，而电压 源的端电压不变 。 实际电压源: 伏安特性曲线 1.3.2 电流源 电流源符号 伏安特性曲线 理想电流源：理想电流源：i=iS 端电流为is，与电流源两端的电压无关，由电源本身确 定，电流源两端的电压由外电路确定。 实际电流源: 1.3.3 受控源 独立电源：指电压源的电压或电流源的电流不 受外电路的控制而独立存在的电源。 受控电源：指电压源的电压或电流源的电流受 电路中其它部分的电流或电压控制的电源。 受控源的 组成 控制支路 受控支路 VCVS CCVS VCCSCCCS 电压控制电压源电压控制电压源 电流控制电压源电流控制电压源 电压控制电流源电压控制电流源电流控制电流源电流控制电流源 四种受控源的模型 1.4 电阻与电导 1.4.1 电阻元件的定义 电阻元件可定义为：一个二端电路元件，若在 任意时刻，其端电压与电流之间的关系，可用一平 面上过坐标原点的曲线确定，则称此二端元件为电 阻元件。 1.4.2 线性电阻元件 电阻的单位是欧姆（ ） 电导电阻的倒数，用符号 表示， 单位：西门子（ S ） 欧姆定律: 关联的参考方向 非关联的参考方向 解：选定电压、电流参考方向如图所示， （1）电路中的电流 ： （2）电源的端电压 ： （3）电压降： 【实例1-3】如图所示电路，若 ，电源内阻 ，负载电阻 ，求：（1）电路中的电流 ；（2 ）电源的端电压 ；（3）负载电阻上的电压降。 1.5 电功率与电功 1.5.1 电功率 注：无论是关联还是非关联参考方向： 消耗能量（吸收能量） 提供能量（发出能量） 电功率是能量对时间的变化率，简称功率， 用 表示，功率的单位为 （瓦特，简称瓦）。 关联参考方向 非关联参考方向 线性电阻的功率: 关联:非关联: 无论关联还是非关联，电阻上的功率总为: 或 【实例1-4】试求图所示电路中各元件的功率。 解：元件的电压、电流参考方向如图所示， （a）关联参考方向： 此时元件吸收功率 。 （b）非关联参考方向： 此时元件吸收功率 。 （c）非关联参考方向： 此时元件发出功率 。 1.5.2 电功 电功率是单位时间内电场力所做的功，那么 在一段时间内电场力所做的功，即为时间 内所消 耗（或发出）的总能量。 由于 直流电路 单位：焦耳（ J ） 千瓦时（ KW h ） 1.6 电器设备的额定值 额定值就是为保证安全、正常使用电器设备， 制造厂家所给出的电压、电流或功率的限制数值。 1. 额定值反映电气设备的使用安