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电工学 秦曾煌第七版 第一章课件
练习:已知U = 220V, I = -1A,
试问各元件为负载?还是为电源?
P20 题 1.5.4
例:电路如图所示,试求电源的功率, 并说明其为电源还是负载。
I
+ 10V
-
+
2A
-
+
3A
-
(1-31)
电源与负载的判别小结
负载:取用功率
电源:产生功率
U 和 I 的实际方向相同 U 和 I 的实际方向相反
第一章 电路的基本概念和
基本定律
第一章 电路的基本概念 和基本定律
1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 欧姆定律 1.5 电源有载工作、开路与短路 1.6 基尔霍夫定律 1.7 电路中电位的概念及计算
§1.1 电路的作用与组成部分
电路:电流的通路。它由电工设备 或元件按一定方式组合而成。
C -9V
B
I
R1
B_ R2
+
R1 C+
9V _
R2 A
6V
+6V
A
P27:例1.7(.11-55)
思考?
I=?
R
R
+
+R
+
_E1 _E2
R1
_ E3
I=0
通常:I ≠ 0
R
R
+
+R
+
_E1 _E2
R1
_ E3
例:A点开路,试求开关S闭合和断开时A点的电位
+6V
R R A I
S
P28:题1.7.3
参考方向: 在分析计算时,对电量人为规定的方向。
例:试判别电流、电压的实际方向
aI
b
R
a
b
R
+U -
a
b
R
I = -1A Uab = +3V U = -3V
关联参考方向
某元件上电流的参考方向与电压的参考方向一致, 称为关联参考方向
i 元件
+u_
1.4 欧姆定律
U、I 参考方向相同时
+ U IR –
用来描述电路中各部分电压或电流间的关系, 包括电流(KCL)和电压(KVL)两个定律。
支路:电路中每一个分支
名
每条支路流过一个电流,称为支路电流
词 结点:三个或三个以上支路的联结点
回路:电路中任一闭合路径
支路、结点、回路
R1
R3
R5
+
uS1
R2
_
+
R4
uS2 _
支路数 结点数 回路数
一、基尔霍夫电流定律(KCL)
U、I 参考方向相反时
+ U IR –
U=IR
U = – IR
例: 应用欧姆定律对下图电路列出式子,并求电阻R
+
+
UI 6V 2A
R
– (a)
U 6V
I R
–2A
–
(b)
欧姆定律
UIR
① 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定; ② U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考
方向之间的关系。
用欧姆定律列方程时,一定要在图中标明参考方向!
灯泡主要具有消耗电能的性质, 是电阻元件,其参数为电阻R;
筒体用来连接电池和灯泡,其 电阻忽略不计,认为是无电阻 的理想导体。
开关用来控制电路的通断。
§1.3 电压和电流的参考方向
物理量的实际正方向
物理量
单位
电流 I A、kA、mA、
μA
电动势 E V、kV、mV、
μV
电压 U V、kV、mV、 μV
例:已知E1= 6V,E2=4V,R1=4Ω,R2=R3=2Ω, A点开路, 求A点的电位?
D
E1
+
B
_ _
I2
R1 I1
R2
I3
C
A
+
E2 R3
P27:例1.7(.21-58)
计算两点间电压的计算方法
根据电压和路径无关
沿一条已知路径计算(不选含电流源支路) 从正极出发, 路径上的电压和路径方向相同为正, 和路径方向相反为负, 电阻上的电压方向和电流相同。
电路分析中尽可能采用关联参考方向
电阻 R
(常用单位:、k、M )
线
性
电
i
阻
i
u
R ui const
uR 非
线 性 电
i
u R ui
阻
const
伏安特性
(1-22)
练习
I1= 2A I3= -3A
a 5Ω
c 5Ω
5Ω I2= -1A
Uab = ? Ubc = ? Uca = ?
b
P14 题 1.4.2(b)
...
中间环节:传递、分
配和控制电能的作用
信号源:
提供信息
信号处理:
放大、调谐、检波等
直流电源:
提供能源
话筒 放 扬声器 大 器
直流电源
负载
激励:电路中的电源或信号源的电压或电流 响应:激励在电路中各部分产生的电压或电流
电路分析:
在已知电路结构和元件参数的条件下,讨论电路 的激励与响应的关系。
1. 2 电路模型
( 开路电压或空载电压 )
3.电源不输出功率
1.5.3 电源短路
I
E
电源外部端子被短接
-
R
Ro
特征:
E
I U=
IS 0
R0
短路电流(很大) 电源端电压
P= 0
负载功率
PE = P = I²R0 电源产生的能量全被内阻消耗掉
例:若电源的开路电压Uo =12V,短路电流Is=30A,试问 电源的电动势和内阻各为多少?
Ii ≠IO时, 表明有漏电出现
开关S立刻打开, 起到漏电保护的作用。
基尔霍夫电流定律的扩展
KCL可以扩展到电路的任意封闭面!
例
I1
I2
I3
例
I=?
R
R
+
+R
+
_E1 _E2
R1
_ E3
I1+ I2=I3
二、基尔霍夫电压定律(KVL)
对电路中的任一回路,沿任意循行方向转一周,其
电位升等于电位降。
※电流源两端的电压 不为0
练习:计算电压Uab
a
+ 10V 5V +
b
Uab =
a 10V +
2Ω b
2A
Uab =
+ 2Ω
10V 4Ω 4V
-
Uab =
a 2V
b 5Ω
讨论题
试求:I1、I2 、I3 。
能否很快说出结果?
4V
I1
+ 3V -
+
1
I2
I3
1 + - 5V 1
第一章课后习题
P28: 习题A选择题(自己练习) ---- 基本概念与基本分析方法
用理想电路元件或它们的组合来模拟实际电路
具有某种确定的电磁性质的假想元件 电阻元件 电感元件 电容元件 电源元件 实际元件理想化,是在一定条件下突出其主要的电 磁性质,忽略其次要因素。
常用理想元件符号
例: 手电筒的电路模型
+ E
–
Ro 电池
开关 IS +
U
灯泡 R
– 导线
手电筒的电路模型
电池是电源元件,其参数为 电动势 E 和内阻Ro
电路的作用
(1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
升压 变压器
输电线
降压 变压器
(2)实现信号的传递与处理
强电电路 电力电路
电灯 电动机
电炉 ...
话筒
放大 器
扬声器
电子电路 弱电电路
电路的组成部分
电源: 提供
电能的装置
发电机
升压 输电线 变压器
负载: 取用
电能的装置
降压 变压器
电灯 电动机
电炉
I
++
E
-
U0
R0
-
P19:例1.5.4
练习: 1:试问可否将110V100W和110V40W的两只白 炽灯串联在220V的电源上使用?
2:试问将40Ω10W和200Ω20W的两只电阻串联 使用,其两端最高允许电压应多大?
3:据日常观察,电灯在深夜要比黄昏时亮一些, 为什么?
(1-40)
§1.6 基尔霍夫定律
系的代数表达式; (3) 根据计算结果确定实际方向:
若计算结果为正,则实际方向与假设方向一致; 若计算结果为负,则实际方向与假设方向相反。
A IR B
R
E1
E2
参考方向的表示方法
电压
a 正负号
+
u_ b
电流:
箭 头a
ub
I
U 双下标
ab(高电位在前, +
R
-
低电位在后)
Notice
实际正方向: 物理中对电量规定的方向。
电气设备的三种运行状态:
额定值
额定工作状态: I = IN , P = PN (经济合理安全可靠)
过载(超载): I > IN ,P > PN (设备易损坏)
欠载(轻载): I < IN ,P < PN (不能充分的利用设备的能力)
例:一只220V,60W的白炽灯, 接在220V的电源上,求 通过电灯的电流和电灯此时的电阻。如果每晚工作3h( 小时),问一个月消耗多少电能?