电工技术-电工学一(高福华)第一章

1、第一节 电路及其模型第二节 电路的分析中的若干规定第三节 电阻、电感和电容第四节 电压源和电流源第五节 基尔霍夫定律第六节 电路中的电位及其计算 第一节 电路及其模型v电路的组成与功能v电路模型什么是电路呢？什么是电路呢？ R水水AB3V一、电一、电 路路电路是由某些电气元件按一定方电路是由某些电气元件按一定方式连接起来的总体，它提供了电式连接起来的总体，它提供了电流流通的路径。流流通的路径。电路主要由电路主要由电源电源、负载负载和和中间环中间环节节三部分组成。三部分组成。1.定义定义:2.组成组成:例如：手电筒电路例如：手电筒电路电源电源中间环节中间环节负载负载电源：电源： 其它形式的能量其

2、它形式的能量 （信号信号 ） 电能电能 （电信号电信号）负载：负载： 电能电能（电信号电信号） 其它形式的其它形式的能量能量（信号信号 ） * 一般不希望中间环节产生能量或一般不希望中间环节产生能量或 信号的转换信号的转换 3.系统系统 系统是由若干互相关联的单元或设备所组成，系统是由若干互相关联的单元或设备所组成，并用来达到某种目的的有机整体。并用来达到某种目的的有机整体。二、电路模型二、电路模型1. 定义：定义： 电路模型就是将实际电路中的各种电路模型就是将实际电路中的各种元件按其主要物理性质分别用一些元件按其主要物理性质分别用一些理想电路元件来表示所构成的电路理想电路元件来表示所构成的电

3、路图。图。 电源（或信号源）的作用称为激励。电源（或信号源）的作用称为激励。 由激励引起的结果（如某个元件上的电流、电由激励引起的结果（如某个元件上的电流、电压）称之为相应。压）称之为相应。2. 常见的理想电路元件常见的理想电路元件电阻电阻电容电容电压源电压源电感电感电流源电流源3. 手电筒的电路模型手电筒的电路模型R0RUS电源电源中间环节中间环节负载负载 电路模型只反映实际电路的作用及其相互电路模型只反映实际电路的作用及其相互的连接方式，不反映实际电路的内部结构、几的连接方式，不反映实际电路的内部结构、几何形状及相互位置。何形状及相互位置。S第二节 电路分析中的若干规定v电流及其参考方向v

4、电压及其参考方向v关联参考方向v电能和电功率一、电流及其参考方向一、电流及其参考方向1. 定义：定义：在电场的作用下，电荷有规则的定向在电场的作用下，电荷有规则的定向移动形成电流，我们把单位时间内通移动形成电流，我们把单位时间内通过导体横截面积的电荷量定义为电流过导体横截面积的电荷量定义为电流强度。强度。i = dq/dt大小和方向都随时间改变的叫交流大小和方向都随时间改变的叫交流 用用i 表示，表示，大小和方向都不随时间改变的叫直流大小和方向都不随时间改变的叫直流 用用I 表示。表示。2. 单位：单位：1安培（安培（A）=1000毫安毫安(mA) 1毫安毫安(mA)=1000微安微安(A)3

5、. 实际方向：实际方向：规定正电荷运动的方向。规定正电荷运动的方向。 4. 参考方向参考方向 ：在分析和计算电路时往往任意选在分析和计算电路时往往任意选 定某一方向作为电流的正方向定某一方向作为电流的正方向，也称参考方也称参考方 向。向。5. .电流参考方向的表示方法电流参考方向的表示方法: :abIabIab二、电压及其参考方向二、电压及其参考方向1.定义定义： 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点所点所作的功定义为作的功定义为a、b两点间的电压。两点间的电压。 u=dw/dq交流电压用交流电压用u表示表示, ,直流电压用直流电压用U表示。表示。* 参考方向与实际方向的

6、关系参考方向与实际方向的关系 在规定的参考方向下，若计算结果：在规定的参考方向下，若计算结果： I 0 参考方向与实际方向一致，参考方向与实际方向一致， I 0 参考方向与实际方向一致，参考方向与实际方向一致， U 0，说明元件在吸收功率，一定，说明元件在吸收功率，一定是是负载；负载；求出的求出的P 0则则 P 0 吸收能量吸收能量电能电能 磁场能磁场能0则则 P 0则则P0 0 吸收功率吸收功率 电容充电电容充电0则则P0 0 发出功率发出功率 电容放电电容放电 常用电容常用电容WC=t0P dt=C uC212能量不能突变，能量不能突变，电容两端的电压不能突变。电容两端的电压不能突变。电容

7、是一种储能元件，不消耗电能。电容是一种储能元件，不消耗电能。* WC与与U 成正比，与成正比，与i无关，无关， 当当i =0时，时， WC 仍可能存在。仍可能存在。2 电路中能量转换过程电路中能量转换过程 电阻电阻 耗能元件耗能元件 电电 电感电感 源源 储能元件储能元件 电容电容第四节 电 源v 电压源v 电流源一、一、电压源电压源 1. 理想电压源理想电压源(恒压源恒压源)USIU特点特点: (1)输出电压恒定输出电压恒定U= US；(2)输出电流取决于外输出电流取决于外 电路；电路；(3)内阻内阻 R0=0。伏安特性：伏安特性：USUIO2. 实际电压源实际电压源USUR0U = US

8、I R0IUII R0伏安特性伏安特性:USIU当当R0 R时，时，R00, U= USO3. 电压源特点电压源特点电压源特点：电压源特点： 1）当电压源空载时，输出电流）当电压源空载时，输出电流I=0，输出电压，输出电压为开路电压为开路电压Uoc，它在数值上等于其源电压。，它在数值上等于其源电压。 2）当电压源有负载时，输出电压在数值上小于）当电压源有负载时，输出电压在数值上小于其源电压，即其源电压，即UUs，其差值是内阻上的电压降，其差值是内阻上的电压降RouI。 3）当电压源短路时，）当电压源短路时，U=0，这时的电流称为短，这时的电流称为短路电流，其值为路电流，其值为Isc=Us/Ro

9、u，短路电流通常远远大短路电流通常远远大于电压源的额定电流。于电压源的额定电流。二、电流源二、电流源1. 理想电流源理想电流源(恒流源恒流源) IISUU伏安特性伏安特性:IIS特点特点: (1) 输出电流恒定输出电流恒定I= IS， 与端电压无关；与端电压无关；(2) 输出端电压取决于外输出端电压取决于外 电路；电路；(3) 内阻内阻 R0=。O2. 实际电流源实际电流源ISIUR0I= IS UR0UIU伏安特性伏安特性IISU/ R0O3. 电流源特点电流源特点电流源特点：电流源特点： 1）当电流源空载时，输出电流）当电流源空载时，输出电流I=0，电流，电流Is全部全部在内阻中通过，这时

10、其输出电压为开路电压在内阻中通过，这时其输出电压为开路电压Uoc=IsRoi。 2）当电流源有负载时，电流分成两部分，一部）当电流源有负载时，电流分成两部分，一部分供给负载，另一部分在其内阻中流过。当负载分供给负载，另一部分在其内阻中流过。当负载电阻增加时，电流源的输出电压电阻增加时，电流源的输出电压U增加，输出电流增加，输出电流I将随之减小。将随之减小。 3）当电流源短路时，输出电压）当电流源短路时，输出电压U=0，电流，电流Is全全部称为输出电流，即短路电流部称为输出电流，即短路电流Isc=Is。第五节 基尔霍夫定律v 基尔霍夫电流定律（KCL)v 基尔霍夫电压定律 （KVL)l 几个概念

11、几个概念支路支路: 电路中的每一分支叫做支路。一个支路通电路中的每一分支叫做支路。一个支路通 过同一个电流。过同一个电流。节点节点: 由三条或三条以上的支路相连接的点叫由三条或三条以上的支路相连接的点叫 做节点。做节点。回路回路:电路中的任一闭合路径叫做回路。电路中的任一闭合路径叫做回路。 对于电路中的任对于电路中的任一节点，在任一瞬间一节点，在任一瞬间流入节点的电流之和流入节点的电流之和一定等于流出该节点一定等于流出该节点的电流之和。的电流之和。(第一第一定律定律)abI1I2I3E1E2R1R3R2如图：如图： I1 I2 I3 对电路中的任一节点，在任一瞬间，该节点对电路中的任一节点，在

12、任一瞬间，该节点上电流代数和等于零。上电流代数和等于零。 I 如图如图I1 I2 I3 规定规定流入节点的电流取正流入节点的电流取正, ,流出节点的电流取负。流出节点的电流取负。Ii Io 例例1、标出图中未知电流大小。、标出图中未知电流大小。 2A8A3A346A1A5A二、基尔霍夫电压定律二、基尔霍夫电压定律(KVL) 在任一瞬间，沿任一闭合回路绕行一周，在任一瞬间，沿任一闭合回路绕行一周，各部分电压降的代数和等于零，即各部分电压降的代数和等于零，即 U与绕向一致的电压取正，反之取负。与绕向一致的电压取正，反之取负。R1R2U1U2I1I2US1US2aU1US1US2U2 = 0I1 R

13、1US1US2I2 R20 在电路中任意在电路中任意回路绕行方向上电回路绕行方向上电动势的代数和等于动势的代数和等于电阻上电压降的代电阻上电压降的代数和数和 US IR规定规定 与绕行方向一致与绕行方向一致的电压取正，反之的电压取正，反之取负。取负。US1 US2 I1 R1 I2 R2推广推广: 适用于开口电路适用于开口电路 U开开=U说明说明：上述两定律适用于任何变化的电压和电流。：上述两定律适用于任何变化的电压和电流。例例1、已知、已知E1=7V，E2=16V，E3=14V，R1=16 R2=3，R3=9。求：求：S打开时，打开时，Uab=？ S闭合时，闭合时，I3=？1、S打开，打开，

14、I3=0 UR3=0E1+Uab+E3E2= 0 Uab=(714+16)V=9V2、S闭合，闭合，Uab=0E1+E3E2 + I3R3= 0I3=(E1E3 + E2) R3 =99A=1AE1R1a bSE3E2R2R3I3解：解：例例2、求图中的、求图中的U2。I1U110VU2R2 2E2E1R1R3 544V2VI1=(104)/(R1+R2)=1AU2=E2+ I1 R1 +E1=6VI3 = 0（开路）（开路） I2 = 0I2I3U1=I1(R1+R2)+E1第七节 电路中的电位及其计算v 电 位v 电源的习惯画法一、电一、电 位位 电路中某点的电位等于该点到参考点之间的电路中某点的电位等于该点到参考点之间的电压，参考点就是零电位点。电压，参考点就是零电位点。Ve=0I=9/9A=1AVa=5VVb=5V2V=3VVc=5V6V= 1VVd=4VUab=2V3e5V4Vabcd24e5V4Vabcd324若参考点选在若参考点选在d点，则：点，则：Va = 9VVb = 7VVc