《电工基础》课件3

1.3电路的基本工作状态一、电路的开路工作状态电源与负载没有构成闭合回路。当开关S断开或电路中的导线有折断时，电路就处于开路状态，又称为空载状态。开路状态的电路特征：1.电路中的外电阻可视为无穷大，电路中的电流为零，即I=0。2.电源端电压大小等于电源电动势大小，即U1=E。因此，要想测量电源的电动势，只需用电压表测量电路的开路电压即可。3.电源输出功率和负载的吸收功率均为零，即P1=U1I=0

P2=U2I=0。二、电路的短路工作状态电源未经负载直接通过导线构成闭合回路。开关S闭合，当电源两端由于某种事故直接由导线连接，电源输出电流不经过负载，只经导线直接流回电源，这种状态称为短路状态。短路状态的电路特征：1.电路中的外电阻可视为零，电路中的电流为Ig。2.电源端电压和负载端电压都为零，即U1=U2=0。3.电源输出功率和负载的吸收功率均为零，即P1=U1I=0

P2=U2I=0。三、电路的有载工作状态电源经负载通过导线构成闭合回路。当开关S闭合，电路负载上有电流流过，电源输出功率，负载吸收功率，这种状态称为有载状态。有载状态的电路特征：1.电路中的电流为I。2.电源端电压为U1=E-IR0。负载端电压U2=U1。3.电源输出功率为P1=U1I，负载的吸收功率为P2=U2I。负载增大：负载电流或功率增大。电源内阻和负载电阻上所消耗的电能会转化成热能散发出来。电流过大：设备的绝缘材料会因过热加速老化，缩短

使用寿命，甚至损坏。电压过高：设备的绝缘材料可能被击穿而损坏。电压过低：设备无法正常工作。为了保证电气设备和器件能安全、可靠、经济的工作，制造商规定了每种设备和器件在工作时所允许的最大电流、最高电压和最大功率，这称为电气设备和器件的额定值，分别用IN、UN和PN表示。

电气设备都应在额定状态下运行。通常把工作电流超过额定值时的情况叫做“超载”或“过载”。把工作电流低于额定值时的情况叫“轻载”或“欠载”。当工作电流等于额定电流时称为“满载”。1.4电路的基本元件1.4.1电阻元件

1.电阻：反映材料对电流阻碍作用的物理量。2.电阻元件（R）——理想元件、耗能元件电阻元件符号

3.长直导线电阻的计算4.电阻单位：欧姆（Ω）、千欧（KΩ）、兆欧（MΩ）1kΩ=103Ω，1MΩ=103kΩ=106Ω一、电阻与电阻元件5.常见电阻有

膜式电阻、绕线电阻器等。6.几种常见的电阻符号。二、电导电阻的倒数G=1/R单位：西门子(S)三、电阻元件的电压、电流关系欧姆定律：施加于电阻元件上的电压与通过它的电流成正比，这一规律称为欧姆定律。U=IR(关联参考方向）也可写成I=U/R=G·U关联参考方向：在一段电路中，如果电流和电压的参考方向设成一致，这种参考方向称为关联参考方向。

关联参考方向伏安特性曲线线性电阻线性电阻非线性电阻非线性电阻时不变电阻时变电阻时不变电阻时变电阻电压和电流的函数关系称为“伏—安特性”[例1-4]

计算如图所示电路的Uao、Ubo、Uco。

已知I1=2A，I2=-4A，I3=-1A，

R1=3Ω，R2=3Ω，R3=2Ω。解：R1、R2的电压电流是关联参考方向Uao=I1R1=2×3=6（V）Ubo=I2R2=-4×3=-12（V）R3的电压电流是非关联参考方向Uco=-I3R3=-（-1）×2=2（V）[例1-5]

如图所示，已知R＝100kΩ，U＝50V,求电流I和I′，并标出电压U及电流I、

I′的实际方向。解：因为电压U和电流I为关联参考方向，所以而电压U和电流I′为非关联参考方向，所以电压U＞0，实际方向与参考方向相同电流I＞0，实际方向与参考方向相同电流I′＜0，实际方向与参考方向相反

电流I和I′的实际方向相同，说明电流实际方向是客观存在的，与参考方向的选取无关。四、电阻元件的功率电阻元件上电压U与电流I为关联参考方向电阻元件上电压U与电流I’为非关联参考方向

任何时候电阻元件都不可能输出电能，而只能从电路中吸收电能，所以电阻元件是耗能元件。1.4.2电容元件一、电容与电容元件

1.电容器：储存电荷的容器。2.电容元件（C）——理想元件、储能元件3.电容单位：法拉（F）、微法（μF）、皮法（pF）1F=106

μF=1012pF4.常见电容有涤纶电容、瓷介电容、电解电容等。5.几种常见的电容符号。二、电容元件的电压、电流关系1.如果加在电容两个极板上的电压为直流电压，则极板上的电荷量不发生变化，电路中没有电流，电容相当于开路，所以电容有隔断直流的作用。2.当电容元件两端的电压发生变化时，极板上聚集的电荷也相应地发生变化，这时电容元件所在的电路中就存在电荷的定向移动，形成了电流。当

为关联参考方向时：任一时刻通过电容的电流与电容两端电压对时间的变化率成正比。三、电容元件的功率当

为关联参考方向时：表明电容实际为吸收功率，即电容被充电，吸取能量转变为电场能量。表明电容实际为发出功率，即电容放电，将储存的电场能量释放回电路。它不消耗能量，因此称电容是储能元件。1.4.3电感元件一、电感与电感元件

1.电感线圈：储存磁场能量的元件。2.电感元件（L）——理想元件、储能元件。3.电感单位：亨利（H）、毫亨（mH）、微亨（μH）1mH=10-3H1μH=10-6H4.常见电感有小型固定电感器、可调电感器、阻流电感器等。5.几种常见的电感符号。二、电感元件的电压、电流关系

由于自感电动势的存在，在电感两端产生电压，通常选择电感元件上电流、自感电动势、电压三者为关联参考方向。

当电感元件中的电流发生变化时，自感磁链也发生变化，元件内将产生自感电动势。三、电感元件储存的能量当

为关联参考方向时：表明电感元件实际为吸收功率，储存磁场能量。表明电感元件实际为发出功率，释放磁场能量。它不消耗能量，因此电感元件也是储能元件。1.4.4理想电源一、电源向电路提供能量或者信号的设备称为电源。电源电压源电流源独立电源二、理想电压源1.电压源—理想电压源的简称。它的端电压总可以按照