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电工学第一章直流电路


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
二.电路的组成部分
信号处理:
信号源:
放大、调谐、检波等
提供信息 话筒
放 扬声器


直流电源:
负载
提供能源
直流电源
电源或信号源的电压或电流称为激励,它推动电路 工作;由激励所产生的电压和电流称为响应。
0
I
3 电源输出的功率由负载决定。
电功率:单位时间内所转换的电能。
符号:P(直流电路)。单位:W。
电压 Us = E – IR0 PL = PE – P
负载 取用 功率
电源 产生 功率
内阻 消耗 功率
负载大小的概念: 负载增加指负载取用的
电流和功率增加(电压一定)。
1.2 电路的基本物理量
1. 电流 dq
i = dt (A)
直流电路中:
Q I= t
I

++

E
US
UL
--

电流的实际方向:规定为正电荷运动的方向。
2. 电位
电场力将单位正电荷从电路 的某一点移至参考点时所消 耗的电能。
参考点的电位为零。
I
++

E
US
--
UL -
直流电路中电位用 V 表示,单位为伏[特](V)。
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
结论
(1)电位值是相对的,参考点选取的不同,电路中各点 的电位也将随之改变;
求图示电路中 各点的电位:Va、 E1 Vb、Vc、Vd 。 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
SI
开关闭合,接通电源与负载
+
E
U_ S
+ UL_
特征:
R0
E
I R0 R
1 电流的大小由负载决定。
UL = IR
Us = E – IR0
US 电源的外特性 E
2 在电源有内阻时,I US 。
当 R0<<R 时,则US E ,表明 当负载变化时,电源的端电压变
化不大,即带负载能力强。
电工学
电工电子学发展史
古籍,慈石召铁,琥珀拾芥 1750年,富兰克林指出:雷电与摩擦生电是一回事 1785年,库仑总结出电荷的力学定理 1800年,伏打创立了电位差理论 1820年,奥斯特发现导线通电磁针偏转 1831年,法拉第完成磁生电实验 1865年,麦克斯韦发表电磁理论公式 1883年,爱迪生发现热电子效应 1888年,赫兹证明了电磁波的存在 1896年,马可尼发明电报,获1908年诺贝尔奖 1904年,弗莱明制成电子二极管 1906年,德福雷斯制成电子三极管 1946年,产生第一台电子计算机 1947年,萧克利、巴丁、布拉顿发明晶体管,获56年诺贝尔奖 1952年,数控机床 1958年,基尔比发明集成电路,获2000年诺贝尔奖
参考点的选择:
① 选大地为参考点:
② 选元件汇集的公共端或公共线为参考点:
参考点选的不同,则各点的电位不同
a 1
b 5A
a 点电位: Va = 5V
a
1 b 5A
b 点电位:Vb = -5V
某点电位为正,说明该点电位比参考点高; 某点电位为负,说明该点电位比参考点低。
举例
c 20 a 5 d
从电源来看,电源本身的电流通路称为内电路, 电源以外的电流通路称为外电路。
当电路中的电流是不随时间变化的直流电流时, 这种电路称为直流电路。物理量用大写字母表 示! 当电路中的电流是随时间按正弦规律变化的交 流电流时,这种电路称为交流电路。物理量用小 写字母表示!
二端 网络
二端 网络
无源网络
有源网络
E
U_ S
R0
UL_
UL :负载的端电压,即负载两端 的电位差。
4. 电动势
电源中的局外力(非电场力)将单位正电荷从电源负极 移至电源正极时所转换而来的电能称为电源的电动势。
符号: E 或 e,单位:V。 电动势的实际方向:电源内部,由低电位指向高电位, 即电位升高的方向。
1.3 电路的状态
(一)通路 (电源有载工作)
2K
+ I1
6V –
2k
I2 A
电流在闭合
(b)
路径中流通
3. 电压
电场力将单位正电荷从电路的某一点移至另一点时 所消耗的电能。电压就是电位差。
直流电路中电压用 U 表示,单位为伏[特](V)。
电压的实际方向:由高电位指向低电位,即电位降 低的方向。
SI
+
+
US :电源的端电压,即电源两端 的电位差。
第1章 直流电路
第1章 直 流 电 路
1.1 电路的作用和组成 1.2 电路的基本物理量 1.3 电路的状态 1.4 电路中的参考方向 1.5 理想电路元件 1.6 基尔霍夫定律 1.7 支路电流法 1.8 叠加原理 1.9 等效电源定理 1.10 非线性电阻电路
1.1 电路的作用和组成
一、什么是电路
(2)电位和电压的区别:电路中两点间的电压值是固 定的,不会因参考点的不同而变,即与零电位参考 点的选取无关。
电位在电路中的表示(借助电位的概念可以简化电路作图)
R1
+
_ R2
_E1 +E2
R3
+E1 R1
-E2 R2 R3
c 20 a 5 d
4A
6A
14E01V 6 b 10A 9E0V2
电路就是电流流通的路径。
S
E
是由某些元、器件为完成一定功能、按一定 方式组合后的总称。
二. 电路的作用 (1) 实现电器
变压器
(2)实现信号的传递与处理
话筒 放 扬声器 大 器
电灯 电动机 电炉
...
二. 电路的组成部分
电源: 提供 电能的装置
发电机
升压 变压器
c 20 +140V
5 d
+90V 6
例1: 图示电路,计算开关S 断开和闭合时A点
的电位VA
+6V
解: (1)当开关S断开时
I1 2k
电流 I1 = I2 = 0,
2k
电位 VA = 6V 。
S
(2) 当开关闭合时,电路 如图(b)
I2 A
(a)
电流 I2 = 0, 电位 VA = 0V 。
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