电路的基本概念
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例:US=30V,电压源和电流源发出或吸收
的功率值,并说明哪个是电源,哪个是负载?
. +
US
R
3A
-
IS1
2A
IS 2
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例:
• I1=( ) ;I=( ); • 判断3V电源是发出功率还是吸收功率?( )
I
+
Is 1A
+
1V
-
3V
-
1
I1
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I1 2k
2k
S
I2
A
(a)
(2)当开关闭合时,如图(b)
电流 I2 = 0,
电位 VA = 0V。
+
电流在闭6V –
2K
I1
2k
I2 A
合
(b)
路径中流
通
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例 电路如下图所示,(1)零电位参考点在哪里?画 电路图表示出来; (2)当电位器RP的滑动触点向下 滑动时, A、B两点的电位增高了还是降低了?
+
E
电源:(发出功率)
_
U、I 实际方向相反,即电流从“+”端流出,
负载:(吸收功率)
U、I 实际方向相同,即电流从“-”端流出。
+
R
U _
b
★ 2. 根据P值判别
U、I 参考方向相同,P =UI 0,负载,消耗功率; P = UI 0,电源,发出功率。
U、I 参考方向不同,P = -UI 0,负载; P = -UI 0,电源。
在分析与计算电路时,对电量 +
任意假定的方向。
E
_
Ia
+
R
U _
(2) 表示方法
电流:
下标
Iab
箭标
I
a
b
极性 + -
b
电压:
下标
Uab
箭标
a 极性
+U -
b
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实际方向与参考方向的关系
一致(关联一致),电流(或电压)值为正值; 相反,电流(或电压)值为负值。
I 例: a R b
若 I = 5A,则电流从a流向b; 若 I = –5A,则电流从b流向a。
+ U
R
I1
R2 R1 R2
I
I2
R1 R1 R2
I
–
应用:分流、调节电流等。
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例:求US的输出功率
.
R2
.
R1
+
US
-
. R6
.
R5
.
. R3
R4
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R2//R3
+
R1 - US R6
R4//R
5
(R1+R2//R3)//(R4//R5)
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电位的计算步骤: (1) 选参考点,设其电位为0; (2) 标出电流参考方向; (3) 计算各点至参考点间的电压。
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例 分别以a,b为 参考点求图示电
c 20 a 5 d
路中各点的电位: Va、Vb、Vc、Vd。
E1 140V
4A 6
6A
10A
E2
90V
解:
设 a为参考点, 即Va=0V Vb=Uba= –10×6= 60V Vc=Uca = 4×20 = 80 V Vd =Uda= 6×5 = 30 V Uab = 10×6 = 60 V Ucb = E1 = 140 V Udb = E2 = 90 V
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★ 2.4 欧姆定律U=±IR
U、I 参考方向相同时,
U、I 参考方向相反时,
U IR
U IR
U=IR
U = – IR
通常取 U、I 参考方向相同(关联一致)。
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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
U 6V
I R
–2A
(a)
(b)
3.3 电压源与电流源及其等效变换
3.3.1 电压源
I
电压源是由电动势E和内阻
+ E
R0串联的电源的电路模型。
R0
U
RL
U 理想电压源
电压源模型
U0=E
电压源
由上图电路可得: U = E – IR0
O
E
IS RO
电压源的外特性
I
若 R0 = 0
理想电压源 : U E
若 R0<< RL ,U E , 可近似认为是理想电压源。
2.2 电路基本物理量
• 电荷在电场力作用下移动形成电流I,单位:A • 电压U等于电场力把单位正电荷从a点移动到b
点所做的功 U ab Va Vb ,单位:V • 电动势E等于电源力把单位正电荷从低电位点
移动到高电位点所做的功,单位:V
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2.2 电路基本物理量
物理量 电流 I 电压 U 电动势E
– 1 1 2V
3 6
1
++
6V–
12V –
2
I
(a)
3
6
2A
2A
(b)
2 I
+ +
–
–
由图(d)可得
2 2V
I 8 2 A 1A 222
2 +
2
8V –
I
2 2V
2 2 I 4A
(d)
(c)
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例 试用电压源与电流源等效变换的方法 计算图示电路中1 电阻中的电流。
b 设 b为参考点,即Vb=0V Va = Uab=10×6 = 60 V Vc = Ucb = E1 = 140 V
Vd = Udb =E2 = 90 V Uab = 10×6 = 60 V Ucb = E1 = 140 V
Udb = E2 = 90 V
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结 论:
c 20 a 5 d
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1.2 电能电路的组成
电源: 提供 电能的装置
发电机
升压 变压器
输电线
负载: 取用 电能的装置
降压 变压器
电灯 电动机
电炉
...
中间环节:传递、分 配和控制电能的作用
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1.2 信息电路的组成
信号处理:
信号源:
放大、调谐、检波等
提供信息 话筒
放 扬声器
大
器
直流电源: 提供能源
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理想电压源(恒压源)
I U
+ E_
E
U
RL
O
I
外特性曲线
特点: (1) 内阻R0 = 0
(2) 输出电压是一定值,恒等于电动势。
对直流电压,有 U E。
(3) 恒压源中的电流由外电路决定。
例:设 E = 10 V,接上RL 后,恒压源对外输出电流, 当 RL= 1 时, U = 10 V,I = 10A 当 RL = 10 时, U = 10 V,I = 1A
U
R
应用:降压、限流、调节电压等。
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3.2 电阻的并联
I
特点:
+ I1 I2 U R1 –
I
(1)各电阻联接在两个公共的结点之间;
(2)各电阻两端的电压相同; R2 (3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和;
1 1 1 R R1 R2 (4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。
两电阻并联时的分流公式:
④ 一个E和R串联,可化为一个IS和R并联。
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对外电路的电量计算而言,进行等效变换时: • 可以断开与恒压源并联的支路或元件; • 可以短接与恒流源串联的支路或元件; • 若进行电源内部的分析,应恢复原电路。
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例 求下列各电路的等效电源
2 +
3 5V–
+a
U 2 5A
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理想电流源(恒流源)
I
U
IS
U
RL
O
I IS
特点: (1) 内阻R0 = ;
外特性曲线
(2) 输出电流是一定值,恒等于电流 IS ;
(3) 恒流源两端的电压 U 由外电路决定。
例:设 IS = 10 A,接上RL 后,恒流源对外输出电流, 当 RL= 1 时, I = 10A ,U = 10 V 当 RL = 10 时, I = 10A ,U = 100V
实际方向
正电荷运动的方向
高电位 低电位 (电位降低的方向)
低电位 高电位 (电位升高的方向)
单位 kA、A、mA、μA kV、V、mV、μV
kV、V、mV、μV
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例:图中标识的都是参考(正)方向
+
+
-
-
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2.3 电路基本物理量的参考方向
(1) 参考方向(正方向)
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◆功率
• 单位时间内电场力所做的功,为电功率。 用P来表示,单位为W。P=W/T=±UI;
• 当电压、电流的正方向关联一致时,P=+UI; • 当电压、电流的正方向不一致时, P=-UI
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2.6 电源与负载的判别(元件作用)
Ia
1. 根据U、I 的实际方向判别
+ U – 若 U = 5V,则电压的实际方向从a指向b; a R b 若 U= –5V,则电压的实际方向从b指向a。