电路模型以及电路基本物理量PPT课件

1、本节难点电路的基本物理量电流电路的基本物理量电流 和电压和电压电路的基本物理量电路的基本物理量本节重点第1页/共53页11 11 实际电路和电路模型 在实践中，为了达到某种目的，人们需要设计、安装一些实际电路，并让它运行。一、实际电路 由电器元件按一定方式连接而成的电流通路。低频信号发生器的内部结构第2页/共53页 任何一个完整的电路，无论其具体用途和功能怎样，也不管其复杂程度如何，一般都可以看成是由电源、负载、中间环节这三大部分组成的。 可以将各部分用电工符号画成电路模型图，简称电路图。电路的组成第3页/共53页 （a）手电筒外观 （b）手电筒结构 （c）手电筒电路 图 简单的手电筒电路及电

2、路模型第4页/共53页电路通常由电路通常由电源电源、负载负载和和中间环节中间环节三部分组成。三部分组成。.第5页/共53页 电源分为交流电源和直流电源。 1）电源电源是为电路提供电能的装置，它把其他形式的能源转化为电能。你能说出电源有哪些吗？请举例。由直流电源组成的电路称为直流电路。第6页/共53页 电源蓄电池蓄电池交流稳压电源交流稳压电源第7页/共53页+ US电压源输出电压恒定，输出电流由它和负载共同决定电流源输出电流恒定，两端电压由它和负载共同决定。IS+ US电池组第8页/共53页2）负载 用电设备的总称。它是将电能或电信号转换成所需要能量的装置。请举例。 在电源作用下，电路中产生了电

3、压和电流。所以电源又称为激励源，而在电路中产生的电压和电流则称为响应。 根据这种因果关系，激励与响应 有时也称为 输入与输出。第9页/共53页3）中间环节=连接导线+辅助设备 连接导线将电源、负载荷辅助设备连接成一个闭合回路，起传输电能的作用。 辅助设备可实现对电路的控制、分配、保护及测量，包括各种开关、按钮、电流表、电压表和测量仪等。第10页/共53页发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉.输电线 1）电力系统中，实现电能的传输、分配与转换（强电）电路的功能第11页/共53页n2）实现信号的转换、传递与处理（弱电）放大器扬声器话筒 收收接收天线把音乐等电磁波转换成相应的电信号，然后通过接收

4、天线把音乐等电磁波转换成相应的电信号，然后通过电路进行传递和处理（调谐、变频、检波和放大），最后送到电路进行传递和处理（调谐、变频、检波和放大），最后送到扬声器等负载，还原成原来的信息。扬声器等负载，还原成原来的信息。电视机呢第12页/共53页二、关于电路理论研究 研究的内容：本教材主要研究电路的基本定律、定理和各种计算方法，以便求解电路中的某些物理量。一般不涉及器件内部发生的物理过程。 研究的方法：通过建立一种电路模型来分析电路中发生的电磁现象，并用电流、电压、电荷和磁通等物理量描述其中的过程。 研究的对象：是电路模型而不是实际电路。第13页/共53页三、电路模型实际器件不只表现出一种电路性

5、质 例如：一个线圈电阻性质电感性质电容性质第14页/共53页为了分析方便 必须在一定的条件下，对实际器件加以理想化处理，即：一定条件下突出其主要的电性质而忽略其次要因素，这种用理想电路元器件来代替实际电路元器件构成的电路为电路模型，简称为电路。l 本书的研究对象是电路模型而不是实际电路第15页/共53页l 理想电路元件在一定条件下对实际元件加以理想化，仅仅表征实际元件的主要电性质，可以用数学表达式来表示其性能。l如：电灯、电炉、电阻器这些实际元件，消耗电能是它们的主要性质，可以用电阻元件来表征。理想电路元件理想电路元件在电路图中，各种电路元件都用参数和规定的图形符号表示。第16页/共53页第1

6、7页/共53页理想电路元件R+ US电阻元件只具耗能的电特性电容元件只具有储存电能的电特性理想电压源输出电压恒定，输出电流由它和负载共同决定理想电流源 输出电流恒定，两端电压由它和负载共同决定。L电感元件只具有储存磁能的电特性IS 理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似化，其电特性单一、精确，可定量分析和计算。C第18页/共53页 5种基本理想电路元件有三个特征： （a）只有两个端子； （b）可以用电压或电流按数学方式描述； （c）不能被分解为其他元件。注意注意第19页/共53页 既无电阻性，又无电感性、电容性的导线 在电路模型中，各理想电路元件均由“理想导线”连接起来。理想导线理想导线第2

7、0页/共53页四、实际电路与电路模型的关系四、实际电路与电路模型的关系实际电路电路模型计算分析电气特性 电路分析 电路综合 目的：通过对电路模型的分析计算来目的：通过对电路模型的分析计算来预测实际预测实际电路的特性电路的特性，从而改进实际电路的电气特性，设计从而改进实际电路的电气特性，设计出优化的电路。出优化的电路。 任务：掌握电路的基本理论和电路的基本分析方法。第21页/共53页图图 手电筒电路手电筒电路(a) 实际电路 (b) 电原理图（电气图）(c) 电路模型（电路图）(d) 拓扑结构图最简单的实际电路和它的理想化模型第22页/共53页电路模型电路模型是是实际电路实际电路的理想化的模型。

8、的理想化的模型。第23页/共53页电路由哪几部分组成？各部分的作用是什么？何谓理想电路元件？其中“理想”二字在实际电路的含义？试述电路的功能？何谓“电路模型”？学好本课程，应注意抓好四个主要环节：还要处理好三个基本关系：第24页/共53页NoImagetqI +-E0RR习惯上规定为正电荷运动的方向。12 电路的基本物理量一、电流和电流的参考方向第25页/共53页在电路分析中，任意选定一个方向作为电流的方向，这个方向叫做电流的参考方向。+-E0RRIab 双下标箭箭 标标abRI第26页/共53页参考方向与实际方向一致，电流值为正值；参考方向与实际方向相反，电流值为负值。注意：若 I = 2A

9、，则电流的实际方向从 a 流向 b；例：例：若 I = 2A，则电流的实际方向从 b 流向 a 。bRaII第27页/共53页例1：已知电流的实际方向由a到b，大小为2A。 问如何表示这一电流？ba解：有两种表示法：解：有两种表示法：1、参考方向与实际方向一致 baI=2A2、参考方向与实际方向相反baI=-2AI第28页/共53页ba解：解：1、I=1A电流的实际方向与参考方向一致,即：由b到a。2、I=-1A电流的实际方向与参考方向不一致，即：由a到b。例2：选电流I的参考方向如图。 若算出I=1A或I=-1A，求电流i的实际方向。I第29页/共53页NoImageqWU电场力习惯上认为电

10、压的实际方向是从高电位指向低电位。高电位称为正极，低电位称为负极。二、电压和电压的参考方向第30页/共53页在分析电路时，任意假定参考方向。第31页/共53页第32页/共53页练习第33页/共53页第34页/共53页对任何电路进行分析、计算时都应先指定相 应各处电流、电压的参考方向。 电流、电压的参考方向是分别独立地、任意 指定的。 分析电路一律以参考方向为准，而不必考虑 电流、电压的实际方向。第35页/共53页练习：练习：I = 2AbRa表示出上图支路ab段的电流方向。第36页/共53页2.大小：qWEba电源力三、 电动势（ E ）第37页/共53页NoImage3.单位单位： 伏伏(V

11、)，千伏，千伏 (kV)，毫伏毫伏 (mV)，微伏，微伏(V)分析计算时，也要假设参考方向。根据结果的正负确定实际方向 忽略电源内阻时，忽略电源内阻时，abbaUE 4.实际方向实际方向：电源内部从负极电源内部从负极指向正极。（指向正极。（电位升方向电位升方向）第38页/共53页5.电动势和电压的电动势和电压的 关系：关系：用一个水路的概念先来表述一下：在一个循用一个水路的概念先来表述一下：在一个循环的水路中，水泵就是电动势，而水压差就环的水路中，水泵就是电动势，而水压差就是电压（差），水流就好比电流。是电压（差），水流就好比电流。abbaUE 第39页/共53页NoImageIUP四、电功率

12、第40页/共53页 若电路元件的电流与电压的实际方向相同时，则该元件吸收功率，起负载作用；电流与电压的实际方向相反时，则该元件发出功率，起电源作用。根据电压、电流的实际方向判断：第41页/共53页P0 ，吸收功率吸收功率； P0，提供功率提供功率p和i、 u一样，也是代数量，可正、可负。 第42页/共53页W1)A1()V1(111 IUPW18)A3()V6(222 IUPW16)A4()V4(333 IUP30W-30W)(W30)A3()V10(555或吸收或吸收提供提供 IUP5W-5W)(W5)A1()V5(444或吸收或吸收提供提供 IUP 例 在下图电路中，已知U1=1V, U2

13、=-6V, U3=-4V,U4=5V, U5=-10V, I1=1A, I2=-3A , I3=4A, I4=-1A, I5=-3A。 51543210W)30516181(kkPPPPPP整个电路吸整个电路吸收的功率为收的功率为求：各二端元件吸收的功率，以及整个电路吸收的功率。对一完整的电路，发出的功率消耗的功率，满足功率平衡。第43页/共53页回顾旧知回顾旧知 1、掌握电路的组成及功能；2 2、了解、了解实际电路实际电路和和电路模型电路模型特点和联系；特点和联系；3 3、掌握电路的基本物理量：电流、电压、电位、掌握电路的基本物理量：电流、电压、电位、 电动势和功率。电动势和功率。教学目标第

14、44页/共53页 V5 ? u V10 V20请指出下图电路电压方向。第45页/共53页想一想： 家里装修好了，要弄窗帘布，如何确定窗帘的高度呢？五、电位第46页/共53页第47页/共53页3、电位和电压（电位差）之间的关系、电位和电压（电位差）之间的关系1.电位针对一点，电压针对两点；电位针对一点，电压针对两点；2.电位是相对的，电压是绝对的。电位是相对的，电压是绝对的。某点的电位是某点与参考点之间的电位某点的电位是某点与参考点之间的电位差；电压是任两点之间的电位差！差；电压是任两点之间的电位差！注意！第48页/共53页第49页/共53页例例1：+- -1V+- -2V参考点设在参考点设在C点时：点时：Va=Ubc=Vb- -VcUab=Va- -VbVb=Vc=1=23，2，0abc+- -1V+- -2V参考点设在参考点设在a点时：点时：Va=Ubc=