电路的基本概念与基本定律演示文稿

电路的基本概念与基本定律演示文稿当前第1页\共有60页\编于星期六\12点电路的基本概念与基本定律当前第2页\共有60页\编于星期六\12点第1章电路的基本概念与基本定律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

1.7电路中电位的概念及计算

1.6基尔霍夫定律

当前第3页\共有60页\编于星期六\12点1-1电路的作用与组成部分电路—电流流经的闭合路径（由电工设备和元件组成）。

一.电路的组成—1、电源（信号源）

2、中间环节

3、负载二.电路的作用—1、传输和转换电能；

2、传递和处理信号。当前第4页\共有60页\编于星期六\12点电源：将其他非电能的能量形式转换成电能的装置。(如干电池,蓄电池,发电机)或信号源等。）中间环节：把电源与负载连接起来的部分(如连接导线,开关等)负载：将电能转换成非电能的消耗电能的用电设备。(如电灯、电炉、空调、电动机、电风扇等)一.电路的组成：1-1电路的作用与组成部分当前第5页\共有60页\编于星期六\12点电池灯泡EIRU+_负载电源电路的组成简单示意图1-1电路的作用与组成部分当前第6页\共有60页\编于星期六\12点二.电路的作用1.电能传输和转换发电机升压变压器降压变压器电灯电风扇非电能（如风能、热能、核能等）转化为电能传输分配电能电能转换为非电能（如光能、机械能等）1-1电路的作用与组成部分当前第7页\共有60页\编于星期六\12点2.信号的传递和处理放大器话筒信号源中间环节负载1-1电路的作用与组成部分当前第8页\共有60页\编于星期六\12点实际电路1-2电路模型当前第9页\共有60页\编于星期六\12点电路模型：将实际元件理想化（即视为集总元件，由理想化的电路元件组成的电路即电路模型。EIRU+_例如：理想导线理想元件

本书分析的都是电路模型，简称电路。理想电源1-2电路模型当前第10页\共有60页\编于星期六\12点电路模型:

由理想元件组成的电路。（本书涉及电路元件未加说明均视为理想元件）

一、理想无源元件(线性元件)1.电阻:

电路中耗能的理想元件2.电容:

电路中储能的理想元件3.电感:

电路中储能的理想元件1-2电路模型当前第11页\共有60页\编于星期六\12点1-2电路模型二、理想有源元件1.理想电压源(恒压源）2.理想电流源（恒流源）线性电路:由线性元件和电源元件组成的电路。当前第12页\共有60页\编于星期六\12点

部分实际元件电阻器电容器线圈

电池

运算放大器

晶体管1-2电路模型当前第13页\共有60页\编于星期六\12点1-2电路模型

发电机当前第14页\共有60页\编于星期六\12点1-2电路模型

直流稳压电源

蓄电池当前第15页\共有60页\编于星期六\12点物理量的正方向：实际正方向假设正方向实际正方向：物理中对电量规定的方向。假设正方向（参考正方向）：在分析电路时时，对电量人为设定的方向。1-3电压与电流的参考方向当前第16页\共有60页\编于星期六\12点物理量的实际正方向1-3电压与电流的参考方向当前第17页\共有60页\编于星期六\12点一、电流电流方向—正电荷运动的方向（即电流的实际方向）。电流参考方向—任意设定一方向为电流正方向。正值负值Iab=-Iba例：IIaabb1-3电压与电流的参考方向当前第18页\共有60页\编于星期六\12点二、电压电压方向—由高电位端指向低电位端（即电压实际方向）。。电压参考方向—任选一方向位为电压正方向。U+-UabUabUab=-Uba关联正方向：UI关联方向UI非关联方向1-3电压与电流的参考方向例：aabb当前第19页\共有60页\编于星期六\12点三、电动势电动势的方向—电位升高的方向（实际方向）。电动势的参考方向—任选一方向为电动势的正方向。a.箭头b.正负号c.双下标电动势和电压的关系：EU电压与电动势规定正方向相反时E=UEU电压与电动势规定正方向相同时E=-U1-3电压与电流的参考方向例：当前第20页\共有60页\编于星期六\12点电池灯泡Uab_+正负号abUab（高电位在前，低电位在后）

双下标箭头Uabab电压+-IR电流IRUabE+_abU+_1-3电压与电流的参考方向当前第21页\共有60页\编于星期六\12点引入参考方向：问题的提出：在复杂电路中无法判断电路中物理量的实际方向。电流方向AB？电流方向BA？E1ABRE2IR1-3电压与电流的参考方向当前第22页\共有60页\编于星期六\12点(1)在解题前先设定电路物理量的参考方向；解决之道：(3)根据计算结果得知实际方向：若计算结果为正，说明实际方向与假设方向一致；若计算结果为负，说明实际方向与假设方向相反。(2)根据电路的定律、定理，列出物理量之间相互关系的代数表达式（即电路方程）并计算；1-3电压与电流的参考方向当前第23页\共有60页\编于星期六\12点例已知：E=2V,R=1Ω。求：当Uab分别为3V和1V时，IR=?E

IRRURabUab解：(1)假定电路中物理量的正方向如图所示：(2)列电路方程：1-3电压与电流的参考方向当前第24页\共有60页\编于星期六\12点(3)数值计算：（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向相反）1-3电压与电流的参考方向当前第25页\共有60页\编于星期六\12点4、尽量设定关联参考方向。1、方程式U/I=R

仅适用于关联参考方向的情况。2、“实际方向”是物理中规定的，而“参考方向”则是人们在进行电路分析计算时,任意设定的。

3、解题步骤：先设定“参考方向”；然后再列方程计算。且参考方向设定后，不论结果为正为负，解题过程中不允许再更改“参考方向”

。Tips:当前第26页\共有60页\编于星期六\12点伏-安特性iuRiuui线性电阻非线性电阻

一、电阻R（常用单位：、k、M）1-4欧姆定律当前第27页\共有60页\编于星期六\12点1、

U和I为关联正方向时：2、U和I为非关联正方向时：

线性电阻：遵循欧姆定律的电阻，其阻值的大小为一常数，与电流、电压大小方向无关。1-4欧姆定律

非线性电阻：不符合欧姆定律，其阻值的大小与电流、电压、时间等有关。当前第28页\共有60页\编于星期六\12点RUITips:用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明正方向。RUIRUI例：1-4欧姆定律当前第29页\共有60页\编于星期六\12点广义欧姆定律

:E+_baIUabR1-4欧姆定律当前第30页\共有60页\编于星期六\12点受控源理想电压源电源实际电源理想电源电压源理想电流源电流源1-5电源的工作状态电源分类：E+_U0R0R0IsU0E（R0=0）Is（R0∞）当前第31页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学理想电压源（恒压源）IUS+_abUab伏安特性IUabUS特点：(1）无论负载电阻如何变化，输出电压不变（2）电压源中的电流由电压源和外电路共同决定1-5电源的工作状态当前第32页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学设:

U=20VIU+_abUab2R1当R1

、R2

同时接入时：I=20AR22

当R1接入时：I=10A则：1-5电源的工作状态说明流经电压源中的电流由外电路和电压源共同决定当前第33页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学abIUabIsIUabIS伏安特性1-5电源的工作状态特点：(1）无论负载电阻如何变化，输出电流不变（2）电流源两端的电压由电流源和外电路共同决定理想电流源（恒流源）当前第34页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学IUIsR设:IS=2AR=10

时，U=20

VR=1

时，U=2

V则:1-5电源的工作状态说明电流源两端的电压由外电路和电流源共同决定当前第35页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学一、电源有载工作1、电路特征：

I=E/(R0+R)U=IR=E–IR0P=PE-△P将上式乘以I，得当R>>R0时U≈E+_IRUabESR0ab1-5电源的工作状态当前第36页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学电源的外特性曲线

表示电源端电压与输出电流之间的关系曲线，称为外特性曲线。U=IR=E–IR0IU0EIR01-5电源的工作状态当前第37页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学2、功率平衡

电源的发出功率=负载的获得功率+电源内阻上的消耗功率P：电源向外发出的功率PE

：电源产生的功率∆P：电源内阻上消耗功率IUE+_RabSR0功率平衡方程式：1-5电源的工作状态当前第38页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学3、功率判断1-5电源的工作状态1、关联参考方向下：2、非关联参考方向下：P=UIP=-UIP>0，该元件（或部分电路）吸收能量，耗能为负载计算结果：P<0，该元件（或部分电路）释放能量，供能为电源计算结果：P<0，该元件（或部分电路）释放能量，供能为电源P>0，该元件（或部分电路）吸收能量，耗能为负载当前第39页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学4、额定值与实际值

额定值:

使电子或电气设备在额定的工作条件下额定运行而规定的值。如下标识：UN、IN、PN

实际工作时，电压、电流、功率的实际值不一定等于额定值。往往存在三种情况：I>IN过载I<IN轻载I=IN额定工作状态1-5电源的工作状态当前第40页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学二、开路（断路或空载）电路特征：I=0U=0U0=EPE=P=0I=0+_RUEabSU0R0PE=U0I(为电源发出功率）

P=UI（为负载获得功率）1-5电源的工作状态1、2、当前第41页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学三、短路U=0I=0P=0电路特征：+-E+-0RUIsI=0+_RUEabSR0电压源不允许短路！

IS1-5电源的工作状态1、2、当前第42页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学

基尔霍夫定律是电路中最基本的定律之一，是用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系定律,定律包括基尔霍夫电流（KCL)和基尔霍夫电压(KVL)两个定律。术语名称：网孔(mesh)：也称独立回路，是回路的一种，但回路不一定构成网孔。含独有支路的回路方能构成网孔。支路（branch)：电路中的每一个分支（一个支路流过一个电流）结点(node)：三条或三条以上支路的联结点回路(loop)：电路中任一闭合路径1-6基尔霍夫定律当前第43页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学支路：共3条回路：共3个结点：a、b(共2个）#1#2#3aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU11-6基尔霍夫定律判断支路数和结点数?1、当前第44页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学支路：ab、ad、…...

（共6条）回路：abda、bcdb、

…...

（共7个）结点：a、b、…...(共4个）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-1-6基尔霍夫定律2、当前第45页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学

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。

I入

=I出即：1-6基尔霍夫定律之KCL

对任何结点，在任一瞬间，所有流过一个结点上电流的代数和为0。I=0即：当前第46页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学KCL依据：电流的连续性I1I2I3I4例1：或：约定：电流流入结点为正，流出结点为负。1-6基尔霍夫定律之KCL当前第47页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学KCL还可以扩展到电路的任意封闭面（广义结点）。I1+I2=I3I=0I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R1-6基尔霍夫定律之KCL当前第48页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学

对电路中的任一回路，沿任意绕行方向的各段电压的代数和等于零。即：即：

在任一回路的绕行方向上，电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和。Tips:E、U和IR与循环方向相同为正，反之为负。（列方程前必须说明。1-6基尔霍夫定律之KVL当前第49页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学如：回路a-d-c-a或：设：与绕行方向相同为正，反之为负。I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-其中:US3=-E3

，US4=-E41-6基尔霍夫定律之KVL当前第50页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学KVL也适合开口电路。由：得：E+_RabUabI1-6基尔霍夫定律之KVL当前第51页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学求：I1、I2

、I3

能否很快说出结果？1++--3V4V11+-5VI1I2I31-6基尔霍夫定律例：当前第52页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学1-6基尔霍夫定律例：当前第53页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学电位——单位正电荷从电场中移到参考点，电场力所做的功。也是该点与参考点之间的电压。

参考点通常用“接地”符号表示，但该点实际并没有和大地相连。1、电位是相对值，随著参考点选择的不同而不同；2、电压是绝对值，不随参考点的变化而变化；3、电流由高电位流向低电位。-7V3K1KAS1K+6V+8Vcb求：A点电位。1-7电路中电位的概念及计算当前第54页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业中学

设b点为参考点：Vb=0则：VA=0设c点为参考点：Vc=0则：S断开时：S闭合时：则：解：-7V3K1KAS1K+6V+8Vcb1-7电路中电位的概念及计算当前第55页\共有60页\编于星期六\12点2023/6/10西吉县职业