chapter电路的基本概念与基本定律PPT课件

1、电工电子技术讲授：信息学院物理教研室 张麟 英东楼317电话：02089002076（办公） 135 3546 0716第1页/共40页教材：林育兹.电工技术（第一版）.北京：科学出版社，2006主要参考书（1）秦曾煌.电工学（第五版）.北京：高 等教育出版社，1999（2）刘全忠.电子技术：电工学II（第二 版）.北京：高等教育出版社，1999第2页/共40页电工技术课的地位及主要学习内容 是研究电能在工程技术领域中应用的一门学科，也是电子技术的一门基础课程，它是许多专业的应用基础 主要内容 电路的基本概念，基本定律和基本分析 方法 磁路的基本概念及基本定律 应用(电动机，继电接触器控制系统

2、）第3页/共40页第 1 章 电路的基本概念基本定律电路的基本概念基本定律第4页/共40页目 录 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第5页/共40页1.1.1 电路的作用 （1）电能的传输和转换 （2）信号的传递和处理1.1.2 电路的组成 （1）电源 （2）负载 （3）中间环节1.1 1.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分第6页/共40页中间环节负载发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉电力系统电路示意图输电线放大器话筒扬声器扩音机电路示意图信号源（电源）第7页/共40页电路元件的理想化 在一定条件下突出元件主

3、要的电磁性质，忽略其次要因素，把它近似地看作理想电路元件。为什么电路元件要理想化? 便于对实际电路进行分析和用数学描述，将实际元件理想化（或称模型化）。1.2 1.2 电路模型电路模型第8页/共40页手电筒的电路模型UI开关ER0R干电池电珠第9页/共40页电压和电流的方向实际方向参考方向参考方向 在分析计算时人为规定的方向1.3 1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向第10页/共40页 物理量单位实际方向电流 IA、kA、mA、 A正电荷移动的方向电动势 E V、kV、mV、 V电源驱动正电荷的方向电压 UV、kV、mV、 V电位降低的方向 电流、电动势、电压的实际方向第11页/共

4、40页问题 在复杂电路中难于判断元件中物理量的 实际方向，如何解决？(1) 在解题前任选某一个方向为参考方向； (3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反。(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；解决方法第12页/共40页电流的参考方向与实际方向电压的参考方向与实际方向第13页/共40页欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。RIUUIURI（a）UIURI（b）UIURI（c）1.4 1.4 欧欧 姆姆 定定 律律第14页/共40页伏安特性线性电阻伏安特性非线性电阻伏安特性当电压和

5、电流的参考方向一致时 U=RI当电压和电流的参考方向相反时 U=RI注意:IUIU第15页/共40页解a点电位比b点电位低12Vn点电位比b点电位低12-5=7Vm点电位比b点电位高3V 于是 n点电位比m点电位低7+3=10V即 Unm=-10V由欧姆定律得 RUnmI5 E1=5VE1=5V + +R U mR U m - -E2=3VE2=3V- -+ +- -+ +I=-2AI=-2Aa ab bm mn n计算下图的电阻R值，已知Uab12V。例题1.2第16页/共40页解RU6VI2A(a)U6VI2A(b)RRU6VI2A(c)RU6VI2A(d)326326326326IURI

6、URIURIUR(a)(b)(c)(d)应用欧姆定律对下图的电路列出式子，并求电阻R例题1.1第17页/共40页1.5.1 电源有载工作开关闭合ER0+U-RIabdc有载开关断开开路cd短接短路1.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路第18页/共40页1电压和电流由欧姆定律可列上图的电流RREI0负载电阻两端电压RIU IREU0UEOI电源的外特性曲线当R0R时EU 由上两式得第19页/共40页2.功率与功率平衡 IUP功率 设电路任意两点间的电压为 U ,流入此部分电路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为:功率平衡：由UER0I得 UIEIR0I2PPE P电源输出的

7、功率电源内阻上损耗功率电源产生的功率W为瓦特KW为千瓦第20页/共40页E1-U1+-U2+E2+_R01R02+_+U_I电源负 载解(1)电源 UE1U1E1IR01,E1UR01I2200.65=223V （2）负载UE2 U2E2R02IE2UR02I220 0.65 217V如图，U220V，I5A，内阻R01R020.6(1)求电源的电动势E1和负载的反电动势E2；(2)试说明功率的平衡例题第21页/共40页（2）由（1）中两式得 E1E2R01IR02 I等号两边同乘以I 得E1IE2IR01I2R02I2223521750.652 0.652 1115W=1085W15W15W

8、E2I1085WR01I215WR02I215W负载取用功率电源产生的功率负载内阻损耗功率电源内阻损耗功率第22页/共40页3. 电源与负载的判别分析电路时，如何判别哪个元件是电源？哪个是负载？U和I 的参考方向与实际方向一致U和I的实际方向相反，电流从端流出，发出功率电源负载U和I的实际方向相同，电流从端流入，吸收功率IUab+-IRUabIRUab当第23页/共40页或当U和I两者的参考方向选得一致电源 PUI0 负载 PUI0 电源 PUI0 负载 PUI0U和I两者的参考方向选得相反4额定值与实际值额定值是制造厂商为了使产品能在给定的条件下 正常运行而规定的正常允许值注在使用电气设备或

9、元件时，电压、电流、功率的实际值不一定等于它们的额定值第24页/共40页解A273.022060UPI806273.0220IUR一个月的用电量 WPt60(W)30 (h) 来计算和或可用PURIPR22已知：有一220V 60W的电灯，接在220V的电源上，求通过电灯的电流和电灯在220V电压下工作时电阻如每晚用3小时，问一个月消耗电能多少？例题1.4第25页/共40页解A105005RPI在使用时电压不得超过 URI50050V已知：有一额定值为5W 500 的线绕电阻，问其额定电流？在使用时电压不得超过多大？例题1.5第26页/共40页1.5.2 电源开路ER0+U-RIabdc特征：

10、I0 UU0E P01.5.3 电源短路特征：U0 IISER0 PEPR0I2 P0第27页/共40页E1=140V4A6A520abcdE2 9 0V10A Uab61060VUca20480VUda5630VUcb140VUdb90VE1=140V4A6A520abcdE2 9 0V10A VbVaUba Vb60VVcVaUca Vc80VVdVaUda Vd30V1.7 1.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算第28页/共40页E1=140V4A6A520abcdE290V10AVa=Uab=60VVc=Ucb=140VVd=Udb=90V结论：（1）电路中某一点的电位等

11、于该点与参考点 （电位为零）之间的电压 （2）参考点选得不同，电路中各点的电位值随着 改变，但是任意两点间的电位差是不变的。各点电位的高低是相对的，而两点间电位的差值是绝对的。注第29页/共40页解 I（VAVC）（R1R2） 6（9）（10050） 103 UABVAVBR2IVBVAR2I 6（50 103) (0.1 10-3) 1V计算下图电路中B点的电位。例题1.9CBA-9V+6VIR1100R250K K 第30页/共40页解E1E2+-R1R2R3I1I2I3AI1I2E1（R1R2） 6（42） 1AI30VA R3I3E2R2I2 042 1 2V或 VAR3I3E2R1I

12、1E1 044 162V如图已知：E16V E24V R14 R2R3 2 。求A点电位VA。例题1.10第31页/共40页 用来描述电路中各部分电压或各部分电流的关系,包括基尔霍夫电流和基尔霍夫电压两个定律。结点：三条或三条以上支路相联接点支路：电路中每一个分支回路：电路中一条或多条支路所组成的闭合电路注基尔霍夫电流定律应用于结点基尔霍夫电压定律应用于回路1.6 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律第32页/共40页支路：ab、ad、 . （共6条）回路：abda、 bcdb、 . （共7 个）结点：a、 b、 . (共4个）I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4

13、-第33页/共40页1.6.1 基尔霍夫电流定律E1I1E2U2I2I3R2R1R3abcd如图 I1I2I3 或 I1I2I30 即 I0在任一瞬时，流向某一结点的电流之和应该等于流出该结点的电流之和。即在任一瞬时，一个结点上电流的代数和恒等于零。第34页/共40页解I1I2I3I4由基尔霍夫电流定律可列出I1I2I3I402（3）（2）I40可得 I43A已知：如图所示，I12A，I23A，I32A，试求I4。例题1.6第35页/共40页1.6.2 基尔霍夫电压定律从回路中任意一点出发，沿顺时针方向或逆时针方向循行一周，则在这个方向上的电位升之和等于电位降之和. 或电压的代数和为 0。E1I1E2U2I2R2R1abcdU1+-U3U4U1U4U2U3U1U2U3U40即 U0第36页/共40页上式可改写为 E1-E2+R1I1-R2I20 或 E1E2R2I2R1I1 即 E （RI）在电阻电路中，在任一回路循行方向上，回路中电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和 在这里电压或电动势的参考方向与所选回路循行方向一致时取正号，反之取负号。 注第37页/共40页基尔霍夫电压定律的推广：可应用于回路的部分电路+-ABC-UABUAUBER+-+-UIUUAUBUAB或 UABUAUBEU