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电工学(第七版)上册秦曾煌第一章
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注意:1.用欧姆定律列方程时,一定要在 图中标明正方
向。
2.为避免欧姆定律中的负号在解题时漏掉,我们一
般将电压与电流的参考方向选取相同,称为关联
选取.
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功率性质(功率方向)的判别? 问题的引出:1. 由于电源有时会以反电动势形式出现 2. 判定某二端网络功率的性质的需要 功率性质: 若某电路元件或二端网络, 它向外电路提供电能,称为发 出功率 或称电源性质; 电源性质 若某电路元件或二端网络, 它从外电路吸收电能,称吸收 功率 或称负载性质; 负载性质 若某电路元件或二端网络,即不吸收又不发出电能,称零 功率。 功率
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2. 电路的组成部分
信号源: 提供信息
信号处理: 放大、调谐、检波等
扬声器
话筒
放 大 器
直流电源: 提供能源
负载
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。
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1. 2 电路模型
在实际分析中,可将实际电路理想化,即在一定 条件下突出主要的电磁性质, 忽略起次要因素的影响, 由一些理想元件组成电路模型。 例:白炽灯通过电流 消耗电能 (电阻性) R 忽略 L
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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。 + +
U 6V I 2A (a) R U 6V I –2A (b) R
–
–
U 6 解: 对图(a)有, U = IR 所 以: R 3Ω I 2 对图(b)有, U = – IR 所以 : R U 6 3Ω I 2
2. 理解电路的基本定律并能正确应用;
3. 了解电路的有载工作、开路与短路状态,理解
电功率和额定值的意义; 4. 会计算电路中各点的电位。
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1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路,是为了某种需要由电工设备 或电路元件按一定方式组合而成。 1. 电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
产生磁场 储存磁场能量 L (电感性)
R
理想电路元件:电阻元件、电感元件、电容元件 和电源元件等。
电阻元件 电感元件 电容元件
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今后分析的都是指电路模型,简称电路。 例:
I
开关 电 池 导线
手电筒电路
+ E
开关 + U R
灯 泡
R0
干电池
导线
灯泡
手电筒的电路模型
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物理量正方向的表示方法
I a
电 池
灯 泡
+ E
_
U
R
+ _
b
Uab
正负号
a
+
Uab b _
Uabb
电流:从高电位 指向低电位。 I R
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电压
箭
头 a
双下标
Uab(高电位在前, +
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-
物理量正方向的表示方法
I a I a
+
+ U R _
电路中物理量的正方向
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): 在分析计算时,对电量人为规定的方向。
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物理量的实际正方向
物理量 电流 I 电动势 E 电压 U 单位 A、kA、mA、 μ A V、kV、mV、 μ V V、kV、mV、 μ V 实际正方向 正电荷移动的方向 电源驱动正电荷的 方向 (低电位 - 高电位) 电位降落的方向 (高电位 - 低电位)
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1.5.1 电源有载工作
1. 电压电流关系 E I R0 R U = IR 负载端电压 或 U = E – IRo 2. 功率与功率平衡 P = PE – P
负载 取用 功率 电源 产生 功率 内阻 消耗 功率
I
+
E
–
R
R0
UI = EI – I2Ro 电源输出的功率由负载决定。 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)。
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+
例: 电路如图所示。 电动势为E =3V 方向由负极指向正极; 电压U的参考方向与实际 方向相同, U = 2.8V, 方向由 指向; 电压U´的参考方向与实际 方向相反, U´= –2.8V; 即: U = – U´
I = 0.28A I பைடு நூலகம் – 0.28A
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
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第1章 电路的基本概念与基本定律
本章要求:
1.理解电压与电流参考方向的意义;
电压与电流参 考方向相反
电流的参考方向 与实际方向相反
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线性电阻的概念: 遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻,它表示该段 电路电压与电流的比值为常数。 U 即:R 常数 I 电路端电压与电流的关系称为伏安特性。 线性电阻的伏安特性 是一条过原点的直线。
I/A U/V
E 3V +
+ U U´ 2.8V – 2.8V
R0
1.4 欧姆定律
U、I 参考方向相同时
U、I 参考方向相反时
+
U I
U=IR
+
U I R
U = – IR
R
– – 表达式中有两套正负号: (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。 通常取 U、I 参考方向相同。
解决方法
(1) 在解题前先设定一个正方向,作为参考方向; (2) 根据电路的定律、定理,列出物理量间相互关 系的代数表达式; (3) 根据计算结果确定实际方向: 若计算结果为正值,则实际方向与假设方向一致; 若计算结果为负值,则实际方向与假设方向相反。
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电流I的参考方向 与实际方向相同, I=0.28A,由流向, 反之亦然。
如何判别?
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规定正方向的情况下电功率的写法
功率的概念:设电路任意两点间的电压为 U ,流入此
部分电路的电流为 I, 则这部分电路消耗的功率为: I
a
b
U
R
P U I
如果U I方向不一 致写法如何?
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电压电流正方向一致
规定正方向的情况下电功率的写法
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例: 已知:电路中U=220V,I=5A,内阻R01= R02= 0.6。 求: (1) 电源的电动势 E1和负载的反电动势 E2 ; I (2) 说明功率的平衡关系。 解:(1) 对于电源 + + + E2 E1 U= E1 U1= E1 IR01 – – U 即 E1= U + IR01 = 220 +50.6 = 223V R01 R02 – U = E2 + U2 = E2 + IR02 即 E2= UIR01 = 220 50.6 = 217V
a
b I U R
P = –UI
功率有正负?
电压电流正方向相反
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功率有正负
若 P 0 吸收功率或消耗功率(起负载作用)
电阻消耗功率肯定为正
若 P0
输出功率(起电源作用)
电源的功率可能为正(吸收功率) ,也可能为负(输出功率)
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电源的功率
b
Uab
_
U
R
b
Uab
电压的正方向箭头和正负号是等价的, 只用其中之一.
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电路分析中的假设正方向(参考方向)
问题的提出:在复杂电路中难于判断元件中物理量
的实际方向,电路如何求解?
电流方向 AB? 电流方向 BA?
A
IR R
B
U1
U2
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例:一只220V, 60W的白炽灯, 接在220V的电源上, 试求通过电灯的电流和电灯在220V电压下工作时的电 阻。如果每晚工作3h(小时),问一个月消耗多少电能? 解: 通过电灯的电流为 P 60 I A 0.273A U 220 在220V电压下工作时的电阻 U 220 R 806 I 0.273 一个月用电 W = Pt = 60W(3 30) h = 0.06kW 90h= 5.4kW. h
o
线性电阻的伏安特性
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提示
(1) 方程式U/I=R 仅适用于假设正方向一致的情况。 (2) “实际方向”是物理中规定的,而“假设 正方向”则 是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。 (3) 在以后的解题过程中,注意一定要先假定“正方向” (即在图中表明物理量的参考方向),然后再列方程 计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的. (4) 为了避免列方程时出错,习惯上把 I 与 U 的方向 按相同方向假设。