电工学 秦曾煌第七版 第一章ppt课件.ppt

1 0 第一章电路的基本概念和基本定律 1 1 第一章电路的基本概念和基本定律 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 1 2 1 1电路的作用与组成部分 电路 电流的通路 它由电工设备或元件按一定方式组合而成 1 3 1 实现电能的传输 分配与转换 2 实现信号的传递与处理 电路的作用 电力电路 强电电路 电子电路 弱电电路 1 4 电路的组成部分 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 5 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 6 电路中的电源或信号源的电压或电流 激励 响应 激励在电路中各部分产生的电压或电流 电路分析 在已知电路结构和元件参数的条件下 讨论电路的激励与响应的关系 1 7 用理想电路元件或它们的组合来模拟实际电路 1 2电路模型 具有某种确定的电磁性质的假想元件 电阻元件电感元件电容元件电源元件 实际元件理想化 是在一定条件下突出其主要的电磁性质 忽略其次要因素 1 8 常用理想元件符号 1 9 手电筒的电路模型 例 1 10 电池是电源元件 其参数为电动势E和内阻Ro 灯泡主要具有消耗电能的性质 是电阻元件 其参数为电阻R 筒体用来连接电池和灯泡 其电阻忽略不计 认为是无电阻的理想导体 开关用来控制电路的通断 1 11 物理量的实际正方向 1 3电压和电流的参考方向 正电荷移动的方向 电源驱动正电荷的方向 低电位 高电位 1 12 参考方向 电路分析中的假设正方向 问题的提出 在复杂电路中难于判断元件中物理量 如何求解 电流方向A B 电流方向B A 1 13 1 在解题前先设定一个正方向 作为参考方向 解决方法 3 根据计算结果确定实际方向 若计算结果为正 则实际方向与假设方向一致 若计算结果为负 则实际方向与假设方向相反 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 1 14 参考方向的表示方法 1 15 实际正方向 物理中对电量规定的方向 参考方向 在分析计算时 对电量人为规定的方向 Notice 1 16 I 1A U 3V Uab 3V 例 试判别电流 电压的实际方向 1 17 1 17 已知 E 2V R 1 问 当U分别为3V和1V时 IR E R a b U IR UR 例 1 18 某元件上电流的参考方向与电压的参考方向一致 称为关联参考方向 关联参考方向 1 19 U I参考方向相同时 U I参考方向相反时 U IR U IR 1 4欧姆定律 1 20 例 应用欧姆定律对下图电路列出式子 并求电阻R 1 21 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 用欧姆定律列方程时 一定要在图中标明参考方向 电路分析中尽可能采用关联参考方向 欧姆定律 1 22 1 22 伏安特性 线性电阻 非线性电阻 1 23 I2 1A 5 a b c 5 5 I1 2A I3 3A Uab Ubc Uca P14题1 4 2 b 练习 1 24 1 5电源有载工作 开路与短路 开关闭合 接通电源与负载 负载端电压 U IR 电压电流关系 1 5 1电源有载工作 在电源有内阻时I U 或U E IR0 电源内阻越小 当电流有变动时 电源端电压变动不大 带负载能力强 负载大小的概念 负载增加指负载取用的电流和功率增加 1 25 1 25 功率的概念 功率与功率平衡 1 26 UI EI I2Ro P PE P 负载取用功率 电源产生功率 内阻消耗功率 功率与功率平衡 P16例1 5 1 1 27 1 27 电源 U和I的实际方向相反 即电流从实际的 端流出 发出功率 U I参考方向一致 P UI 0 U I参考方向相反 P UI 0 电源与负载的判别 1 28 1 28 负载 U和I的实际方向相同 即电流从实际的 端流入 发出功率 U I参考方向一致 P UI 0 U I参考方向相反 P UI 0 电源与负载的判别 1 29 A Uab 3V E 5VB Uab 5V E 3V A B 2 2 例 判断方框内电路中起什么作用 是电源还是负载 1 30 练习 已知U 220V I 1A 试问各元件为负载 还是为电源 P20题1 5 4 1 31 1 31 例 电路如图所示 试求电源的功率 并说明其为电源还是负载 1 32 1 32 电源与负载的判别小结 P 0 负载P 0 电源 功率 P UI 取正值即可 取关联参考方向 P UI 负载 取用功率U和I的实际方向相同电流从实际的 端流入 电源 产生功率U和I的实际方向相反电流从实际的 端流出 1 33 额定值和实际值 额定值 UN IN PN常标于铭牌或其它说明中 产品在给定条件下正常运行的允许值 实际值 使用时的具体数值 如 一个灯泡的额定电压是220V 功率是60W 电气设备的三种运行状态 额定工作状态 I IN P PN 经济合理安全可靠 过载 超载 I IN P PN 设备易损坏 欠载 轻载 I IN P PN 不能充分的利用设备的能力 额定值 1 34 1 34 例 一只220V 60W的白炽灯 接在220V的电源上 求通过电灯的电流和电灯此时的电阻 如果每晚工作3h 小时 问一个月消耗多少电能 P17 例1 5 2 1 35 例 有一额定值为5W500 的绕线电阻 其额定电流是多少 在使用时电压不得超过多大的数值 P18 例1 5 3 1 36 开关断开 1 5 2电源开路 开路电压或空载电压 1 开路处的电流等于零2 开路处的电压等于电源电动势3 电源不输出功率 1 37 电源外部端子被短接 1 5 3电源短路 1 38 例 若电源的开路电压Uo 12V 短路电流Is 30A 试问电源的电动势和内阻各为多少 P19 例1 5 4 1 39 练习 为使6V 50mA的电珠正常发光 应采用那个电路 P31题1 5 13 1 40 1 40 1 试问可否将110 100W和110V40W的两只白炽灯串联在220V的电源上使用 2 试问将40 10W和200 20W的两只电阻串联使用 其两端最高允许电压应多大 3 据日常观察 电灯在深夜要比黄昏时亮一些 为什么 练习 1 41 用来描述电路中各部分电压或电流间的关系 包括电流 KCL 和电压 KVL 两个定律 名词 结点 三个或三个以上支路的联结点 支路 电路中每一个分支每条支路流过一个电流 称为支路电流 回路 电路中任一闭合路径 1 6基尔霍夫定律 1 42 支路数 结点数 回路数 支路 结点 回路 1 43 一 基尔霍夫电流定律 KCL 对任何结点 在任一瞬间 流入结点的电流等于由结点流出的电流 或者说 在任一瞬间 一个结点上电流的代数和为0 基尔霍夫电流定律的依据 电流的连续性 例 或 1 44 KCL的应用 漏电保护器 220V Ii IO Ii IO时 表明有漏电出现开关S立刻打开 起到漏电保护的作用 Ir 1 45 KCL可以扩展到电路的任意封闭面 I1 I2 I3 基尔霍夫电流定律的扩展 I 1 46 二 基尔霍夫电压定律 KVL 对电路中的任一回路 沿任意循行方向转一周 其电位升等于电位降 例如 回路a d c a 或 或电压的代数和为0 1 47 E R a b Uab I 基尔霍夫电压定律也适合开口电路 例 1 48 例 已知UAB 5V UBC 4V UDA 3V试求UCD UCA P24 例1 6 2 1 49 例 已知R1 10k RB 20k EB 6VUS 6V UBE 0 3V试求IB I2 I1 1 50 1 列方程前标注回路循行方向 2 应用 U 0列方程时 注意项前符号 如果规定电位降取正号 电位升就取负号 使用KVL注意 U 0I2R2 E2 UBE 0 例 1 51 基尔霍夫定律仅与元件的相互联接有关 与元件的性质无关 1 52 电位的概念 1 7电路中电位的概念及计算 电位和电压的区别 电位为单下标 其值是相对的 参考点选得不同 电路中其它各点的电位也将随之改变 1 53 电位在电路中的表示法 1 54 参考电位在哪里 1 55 1 55 例 已知R1 100k R2 50k B点开路 试求B点的电位 P27 例1 7 1 1 56 I 0 通常 I 0 I 1 57 例 A点开路 试求开关S闭合和断开时A点的电位 P28 题1 7 3 A R R 6V S 1 58 1 58 例 已知E1 6V E2 4V R1 4 R2 R3 2 A点开路 求A点的电位 P27 例1 7 2 C B D 1 59 根据电压和路径无关 计算两点间电压的计算方法 电流源两端的电压不为0 沿一条已知路径计算 不选含电流源支路 从正极出发 路径上的电压和路径方向相同为正 和路径方向相反为负 电阻上的电压方向和电流相同 1 60 练习 计算电压Uab Uab Uab Uab 1 61 试求 I1 I2 I3 1 3V 4V 1 5V I1 I2 I3 讨论题 能否很快说出结果 1 62 试问 零电位参考点在何处 若将Rp的滑动触点向下滑动 A B两点的电位会增高还是降低 P25 题1 7 2 1 63 第一章课后习题 P28 习题A选择题 自己练习 基本概念与基本分析方法P31 1 5 10 判断电