维修电工培训-直流电路

1、 直流电路直流电路 直流电路直流电路电源负载开关一、电路的组成一、电路的组成 电路：电流所经过的路径称为电路。电路：电流所经过的路径称为电路。 是由电气器件或设备，按一定方式连接起来，是由电气器件或设备，按一定方式连接起来， 完成能量的传输、转换或信息的处理、传递。完成能量的传输、转换或信息的处理、传递。 组成：电源、负载和中间环节。组成：电源、负载和中间环节。手电筒实际电路手电筒实际电路 直流电路直流电路二、电路的作用二、电路的作用 1. 实现电能的传输、分配和转换。实现电能的传输、分配和转换。 2. 完成信号的处理和传递。完成信号的处理和传递。电网输电电网输电 电暖气电暖气 电视机电视机

2、直流电路直流电路实际电路的实际电路的分析方法分析方法 用仪器仪表对实际电路进行测量，用仪器仪表对实际电路进行测量，把实际电路抽象为电路模型，用电路理把实际电路抽象为电路模型，用电路理论进行分析、计算。论进行分析、计算。 直流电路直流电路一、一、 理想电路元件理想电路元件 实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或器件所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电器件所组成，如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器等，它们的电磁性质是很复杂的。阻器等，它们的电磁性质是很复杂的。 直流电路直流电路例如：一个线圈在有电流通过时例如：一个线圈在有电流通过时R L 消

3、耗电消耗电能能（电阻性）（电阻性） 产生产生磁场磁场储存磁场能量储存磁场能量（电感性）（电感性） 忽略忽略R R理想电路元件理想电路元件L i+u 为了便于分析与计算实际电路，常忽略实际部为了便于分析与计算实际电路，常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质，件的次要因素而突出其主要电磁性质，把它看成理想电路元件，简称电路元件。把它看成理想电路元件，简称电路元件。 直流电路直流电路常用电路元件及图形符号常用电路元件及图形符号 电阻元件电阻元件 电容元件电容元件 电感元件电感元件 理想电压源理想电压源 理想电流源理想电流源 R LC Us+-Is 直流电路直流电路实际电路实际电路电路模型电路模

4、型 将实际电路中的元件用理想电路元件表示、将实际电路中的元件用理想电路元件表示、连接，称为实际电路的连接，称为实际电路的。SR +R0US电源负载开关 直流电路直流电路 通常有三种状态：通常有三种状态： 通路通路 断路（开路）断路（开路） 短路短路 I + US S R a b c d + U 电路的三种状态电路的三种状态 直流电路直流电路 通常有三种状态：通常有三种状态： 通路通路 将电路接通，构成闭合回路，电路中有正常的工作将电路接通，构成闭合回路，电路中有正常的工作电流通过。电流通过。 I + US S R a b c d + U 电路的三种状态电路的三种状态 直流电路直流电路 通常有三

5、种状态：通常有三种状态： 开路开路 整个电路中某处断开，如开关断开、连接导线断开。整个电路中某处断开，如开关断开、连接导线断开。开路时，电路中无电流通过。开路时，电路中无电流通过。 I + US S R a b c d + U 电路的三种状态电路的三种状态 直流电路直流电路 通常有三种状态：通常有三种状态： 短路短路 在电路中电源由于某种原因被连接在一起，如负载在电路中电源由于某种原因被连接在一起，如负载或电源两端被导线连接在一起，称为短路。或电源两端被导线连接在一起，称为短路。 电路中的一部分也可以短路。电路中的一部分也可以短路。 I + US S R a b c d + U 电路的三种状态

6、电路的三种状态 直流电路直流电路 直流电路直流电路 电荷有规律的定向移动，称作电流。电荷有规律的定向移动，称作电流。 通常以正电荷移动的方向作为电流的正方向。通常以正电荷移动的方向作为电流的正方向。 电流的大小取决于在一定时间内通过导体横电流的大小取决于在一定时间内通过导体横截面电荷量的多少，用电流强度来衡量。截面电荷量的多少，用电流强度来衡量。 电流强度等于单位时间内通过导体截面的电荷电流强度等于单位时间内通过导体截面的电荷量量, ,计算公式为计算公式为 tQI 直流电路直流电路电流强度指单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流强度指单位时间内通过导体横截面的电荷量。 dtdqi A（安培）、

7、（安培）、mA(毫安）、毫安）、A（微安）、（微安）、 kA（千安）（千安） 如果电流的大小和方向都不随时间变化，称为恒如果电流的大小和方向都不随时间变化，称为恒定电流，简称直流。定电流，简称直流。 脉动直流脉动直流 交流电流：大小方向都随时间变化的电流称为交流电流：大小方向都随时间变化的电流称为交流电流。交流电流。电荷量的单位：电荷量的单位：C（库仑）（库仑） 直流电路直流电路电流的实际方向及参考方向电流的实际方向及参考方向 正电荷运动的方向。正电荷运动的方向。(客观存在）客观存在）Riab电流的方向可用箭头表示电流的方向可用箭头表示,也可用字母顺序表示也可用字母顺序表示( )abi实际方向

8、：实际方向：参考方向：参考方向： 在电路中各处电流的方向很难事先判断出来。因在电路中各处电流的方向很难事先判断出来。因此电路内各处电流的实际方向也就不能事先确定。此电路内各处电流的实际方向也就不能事先确定。 为了解决以上的问题，在分析电路之前，为了解决以上的问题，在分析电路之前， 直流电路直流电路电流的参考方向：电流的参考方向：实际方向（实际方向（2A）参考方向参考方向（参考方向与实际方向相同）（参考方向与实际方向相同）A)2( 0 II实际方向（实际方向（2A）参考方向参考方向（参考方向与实际方向相反）（参考方向与实际方向相反）A)2( 0II 直流电路直流电路电流密度电流密度 不同截面的导

9、体，通过相同的电流，将产生不同的效果，不同截面的导体，通过相同的电流，将产生不同的效果，所以就引入了电流密度的概念。所以就引入了电流密度的概念。 当电流在导体截面上均匀分布时，电流强度与导体截面当电流在导体截面上均匀分布时，电流强度与导体截面的比，称为电流密度，用的比，称为电流密度，用J J表示，表示， 公式：公式：J=I/SJ=I/S（S S 截面积截面积 平方毫米，平方毫米， I I 的单位是的单位是A A，J J的单位就是的单位就是A/mmA/mm） 选择合适的导线横截面积就是考虑导线的电流密度在允选择合适的导线横截面积就是考虑导线的电流密度在允许的范围内，保证用电量和用电安全。导线允许

10、通过的电许的范围内，保证用电量和用电安全。导线允许通过的电流强度随着导线的截面不同而不同。流强度随着导线的截面不同而不同。集肤效应（趋肤效应）集肤效应（趋肤效应） 直流电路直流电路例：在横截面积为2.5 mm2的导线中，流过的电流为10A，求电流密度。解：电流密度45 . 210SIJ（A/mm2) 导线允许通过的电流强度随着导线的截面不同导线允许通过的电流强度随着导线的截面不同而不同。例如：而不同。例如：1平方毫米的铜导线允许通过平方毫米的铜导线允许通过6安培安培电流，电流，2.5平方毫米铜导线允许通过平方毫米铜导线允许通过15安培电流。如安培电流。如果导线通过电流超过允许值，导线的发热会超

11、过允果导线通过电流超过允许值，导线的发热会超过允许温度，使导线加速老化或发生事故。许温度，使导线加速老化或发生事故。 直流电路直流电路 电场电场 当两个带电物体互相靠近时，它们之间就有作用力，当两个带电物体互相靠近时，它们之间就有作用力，即同性带电物体互相排斥，异性带电物体互相吸引。这是即同性带电物体互相排斥，异性带电物体互相吸引。这是因为电场的存在。因为电场的存在。 电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。电场这种物质与通常的实物不同，它不是由分子原子质。电场这种物质与通常的实物不同，它不是由分子原子所组成，但它是客观存在的，电场具有通

12、常物质所具有的所组成，但它是客观存在的，电场具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。力和能量等客观属性。 如果电荷的多少和位置都不变化，则其电场也不变化，如果电荷的多少和位置都不变化，则其电场也不变化，这种电场称为静电场。这种电场称为静电场。 直流电路直流电路一、定义：一、定义： 电场力把单位正电荷从电场力把单位正电荷从a点移到点移到b点所做的点所做的功称为功称为a、 b两点间的电压，用两点间的电压，用 表示。表示。 abU 若电场力把若电场力把1库仑的电荷从库仑的电荷从a点移到点移到b点，点，所做的功是所做的功是1焦耳，则焦耳，则a b两点间的电压大小就两点间的电压大小就是是1伏特，用字母伏

13、特，用字母V表示。表示。 直流电路直流电路二、单位：二、单位：V（伏特）、（伏特）、kV（千伏）、（千伏）、mV(毫伏）毫伏）uV(微伏）微伏） 直流电路直流电路三、电压的实际方向及参考方向三、电压的实际方向及参考方向电压实际方向：电压实际方向：由高电位端指向低电位端由高电位端指向低电位端(客观存在）客观存在）电压的参考方向：电压的参考方向：U参考方向参考方向实际方向实际方向U0 直流电路直流电路电压方向的表示方法：电压方向的表示方法：箭头表示箭头表示U用用+，- 号表示号表示aabUb用字母顺序表示用字母顺序表示+-U 直流电路直流电路例例1 电压、电流的参考方向如图所示。电压、电流的参考方

14、向如图所示。已知：已知：I1=2A，I2=-3A，U1=8V，U2=-10V，试判断电压、，试判断电压、电流的实际方向。电流的实际方向。 解解: I1 0，所以，所以I1由由a 流向流向b，大小为，大小为2A。 I2 0，所以，所以I2由由a 流向流向b，大小为，大小为3A。 U1 0，所以，所以U1的实际由的实际由b指向指向a，大小为，大小为8V。 U2 0，所以，所以U2的实际方向由的实际方向由b指向指向a，大小为，大小为10V。 +-U2a ab b+-U1a ab bI2a ab bI1a ab b 直流电路直流电路1. i、u、e 的参考方向可任意假定。但一经选定，分的参考方向可任意

15、假定。但一经选定，分析过程中不应改变。析过程中不应改变。2. 电路中标出的方向一律指参考方向。电路中标出的方向一律指参考方向。3. 同一元件的同一元件的 u、 i 同方向，称为同方向，称为关联参考方向关联参考方向。IRU+IRU+或或IRU+IRU+或或关联参考方向关联参考方向非关联参考方向非关联参考方向 直流电路直流电路定义：电场力将单位正电荷从某点移动到参考点所定义：电场力将单位正电荷从某点移动到参考点所 做的功，称为该点到参考点的电位。做的功，称为该点到参考点的电位。任意一点任意一点a a 到参考点的电压就叫做到参考点的电压就叫做a a点的电位点的电位 。 通常将参考点的电位规定为零，又

16、称零电位。通常将参考点的电位规定为零，又称零电位。单位：单位：V（伏特）、（伏特）、kV（千伏）、（千伏）、mV(毫伏）毫伏）（电路中电位参考点：接地点，（电路中电位参考点：接地点，Vo= 0）电路中两点之间的电压等于其电位之差电路中两点之间的电压等于其电位之差 。baabVVU V和和的故事的故事正电位正电位 负电位负电位 直流电路直流电路V2ab UV6bC UV0b VV2aba UVV6bCCbC UUVV8)6(2caac VVU例例求求a a、b b点的电位及点的电位及a a、c c两点间的电压。两点间的电压。解：选解：选b b点为参考点，则点为参考点，则+-Ubcac+-b bU

17、ab 当电路中选择不同参考点时，各点的电位随之当电路中选择不同参考点时，各点的电位随之改变，但任意两点之间的电压是不变的。改变，但任意两点之间的电压是不变的。 直流电路直流电路 定义：定义：在电源内部，外力把单位正电荷从在电源内部，外力把单位正电荷从 “-” 极板经电源极板经电源内部移到内部移到 “+” 极板所做的功。极板所做的功。 单位：单位： V（伏特）、（伏特）、kV（千伏）、（千伏）、mV(毫伏）毫伏）实际方向：实际方向： 在电源内部由低电位端指向高电位端在电源内部由低电位端指向高电位端,可用箭头表示可用箭头表示电动势的方向用电动势的方向用+，- 号表示号表示.R +IEU+-电动势是

18、衡量电源将非电能转换为电能本领大小的物理量。电动势是衡量电源将非电能转换为电能本领大小的物理量。 直流电路直流电路电动势只存在于电源内部，电动势只存在于电源内部， 方向规定为由负极指向正极。方向规定为由负极指向正极。端电压只存在于电源的外部，端电压只存在于电源的外部， 方向规定为由正极指向负极。方向规定为由正极指向负极。端电压与电动势的大小端电压与电动势的大小 直流电路直流电路 电动势方向：（电源内部）从负电位到正电动势方向：（电源内部）从负电位到正电位。电位。 电压电压是利用电场作用，使电荷在导体内是利用电场作用，使电荷在导体内移动形成电流。移动形成电流。 （外电路）（外电路） 电压的方向：

19、从正电位到负电位；电压的方向：从正电位到负电位； 直流电路直流电路定义：电场力在单位时间内所做的功。定义：电场力在单位时间内所做的功。 当电阻元件电流和电压当电阻元件电流和电压的参考方向关联情况下，电的参考方向关联情况下，电阻吸收的电功率为：阻吸收的电功率为：IRU+关联参关联参考方向考方向UIP 电阻在电阻在t 时间内消耗的电能时间内消耗的电能：PtW 1kWh（1千瓦小时称为千瓦小时称为1度）度）单位：单位： W，kW 直流电路直流电路若若 P 0，电路实际吸收功率，元件为负载；，电路实际吸收功率，元件为负载；若若 P 0，电路实际发出功率元件为电源。，电路实际发出功率元件为电源。UI 当元件当元件电流和电压的电流和电压的参考方向关联参考方向关联情况下，吸收情况下，吸收的电功率为：的电功率为：UIP （U和和I的实际方向相反，则是