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哈尔滨工业大学 电工学 ——PPT (1)
E1=5V
n+ R Um m-
E2=3V
a点电位比b点电位低12V n点电位比b点电位低125=7V
m点电位比b点电位高3V 于是
n点电位比m点电位低 7+3=10V
即 Unm=-10V
由欧姆定律得 R=Unm/I=5 W
b
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1.5 电源有载工作、开路与短路
1.5.1 电源有载工作
aI
E+
R0
U -
U b
aI
RU R b
负载 U和I的实际方向相同,电 流从+端流入,吸收功率
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或当 U和I两者的参考方向选得一致
电源 P=UI<0 负载 P=UI>0
U和I两者的参考方向选得相反 电源 P=UI>0 负载 P=UI<0
4.额定值与实际值
额定值是制造厂商为了使产品能在给定的条件下 正常运行而规定的正常允许值
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1.5.2 电源开路
aI
d
E+
R0
U -
b
R c
1.5.3 电源短路
特征:U=0 I=IS=E/R0 PE=P=R0I2 P=0
特征:I=0 U=U0=E P=0
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1.6 基尔霍夫定律
用来描述电路中各部分电压或各部分电流的关系, 包括基尔霍夫电流和基尔霍夫电压两个定律。
支路:电路中每一个分支
(3) 根据计算结果确定实际方向: 若计算结果为正,则实际方向与参考方向一致; 若计算结果为负,则实际方向与参考方向相反。
返回
1.4 欧 姆 定 律
欧姆定律:流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。
U R I
+ I
U -
U=RI (a)
+I U -
U=-RI (b)
- I
U
+
U=-RI
(c) 返回
电源产生 的功率
E2I=1085W R01I2=15W R02I2=15W
负载取用 功率
电源内阻 损耗功率
负载内阻 损耗功率
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3. 电源与负载的判别
分析电路时,如何判别哪个元件是电源?哪个是负载?
当 U和I 的参考方向与实际方向一致
Ia
电源
+
U
U和I的实际方向相反,电
-
b
流从+端流出,发出功率
aI
注 在使用电气设备或元件时,电压、电流、功率
的实际值不一定等于它们的额定值
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例题1.4
已知:有一220V 60W的电灯,接在220V的电源上,
求通过电灯的电流和电灯在220V电压下工作时电阻 如每晚用3小时,问一个月消耗电能多少?
解
I P 60 0.273A U 220
R U 220 806W I 0.273
B I R1
50 K W
A +6V
I=(VA-VC)/(R1+R2)
=[6-(-9)]/[(100+50) ×103]
=0.1mA
UAB=VA-VB=R2I VB=VA-R2I
=6-(50 ×103) ×(0.1 ×10-3) =+1V
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例题1.10
如图已知:E1=6V E2=4V R1=4 W R2=R3 =2 W 。求A点电位VA。
电流 I A、kA、mA、
μA
电动势 E V、kV、mV、
μV
实际方向 正电荷移动 的方向
电源驱动正电荷的 方向
电压 U V、kV、mV、 电位降低的方向
μV
賫
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问题 在复杂电路中难于判断元件中物理量的
实际方向,如何解决?
解决方法
(1) 在解题前任选某一个方向为参考方向(或称正 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;
E1 +-
I2
I1
R1
R2
+E2
I3 R3
解 I1=I2=E1/(R1+R2) =6/(4+2)
=1A
I3=0 VA =R3I3-E2+R2I2
=0-4+2 ×1
A
= -2V
或 VA=R3I3-E2-R1I1+E1
=0-4-4 ×1+6=-2V 返回
第1章
结束
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E2=90V
b
结论:(1)电路中某一点的电位等于该点与参考点 (电位为零)之间的电压
(2)参考点选得不同,电路中各点的电位值随着 改变,但是任意两点间的电位差是不变的。
注 各点电位的高低是相对的,而两点间电位的 差值是绝对的。
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例题1.9 计算下图电路中B点的电位。
C -9V
解
R1
100 K W
已知:下图为一闭合电路,各支路的元件是任意 的,但知UAB=5V,UBC=-4V,UDA=-3V
试求:(1)UCD:(2)UCA。
A + UAB - B
解
--
+
由基尔霍夫电压定律可得
UDA +
UCA +
UBC
(1)UAB+UBC+UCD+UDA=0
即 UCD=2V
- (2)UAB+UBC+UCA=0
(1)电能的传输和转换 (2)信号的传递和处理
1.1.2 电路的组成
(1)电源 (2)负载 (3)中间环节
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发电机
升压 变压
器
输电线
降压 变压
器
电力系统电路示意图
信号源
话筒
(电源)
扬声器
放 大 器
中间环节
扩音机电路示意图
电灯 电动机
电炉
负载
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1.2 电路模型
电路元件的理想化
在一定条件下突出元件主要的电磁性质, 忽略其次要因素,把它近似地看作理想电路元 件。
路的电流为 I, 则这部分电路消耗的功率为:
P UI
W为瓦[特] KW为千瓦
功率平衡:由U=E-R0I得 UI=EI-R0I2
电源输出 的功率
P=PE- P
电源产生 的功率
电源内阻上 损耗功率
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例题1.3 如图,U=220V,I=5A,内阻R01=R02=0.6W
(1)求电源的电动势E1和负载的反电动势E2; (2)试说明功率的平衡
R2 I2
a
d
- - U4 +
U1+U4=U2+U3
U2 E2 U1-U2-U3+U4=0
即 U=0
b
返回
上式可改写为 E1-E2-R1I1+R2I2=0
或
E1-E2=R1I1-R1I1
即
E= (RI)
注 在电阻电路中,在任一回路循行方向上,回路 中电动势的代数和等于电阻上电压降的代数和
在这里电动势的参考方向与所选回路循行方向 相反者,取正号,一致者则取负号。
解
I2
由基尔霍夫电流定律可列出
I1-I2+I3-I4=0
I1
I3 2-(-3)+(-2)-I4=0
I4
可得
I4=3A
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1.6.2 基尔霍夫电压定律
从回路中任意一点出发,沿顺时针方向或逆时针方向 循行一周,则在这个方向上的电位升之和等于电位降 之和. 或电压的代数和为 0。
I1 R1
c
+ U3
E1 U1
I
解 (1)电源
+
E1 -
_
U1 R01
+
+
U _
+
U=E1-U1=E1-I01
_
E2 -
E1=U+R01I=220
+0.6×5=223V
R02 U2 (2)负载
+ U=E2+ U2=E2+R02I
电电
电电
E2=U-R02I=220- 0.6×5 R01=217V
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(2)由(1)中两式得 E1=E2+R01I+R02 I 等号两边同乘以I 得 E1I=E2I+R01I2+R02I2 223×5=217×5+0.6×52 +0.6×52 1115W=1085W+15W+15W
电压与回路循行方向一致者,取正号,反之则 取负号。
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基尔霍夫电压定律的推广:可应用于回路的部分电路
A
++
UA UAB
-
C
UB
+
-
B
+
+
E
-
U
R
I
-
U=UA-UB-UAB 或 UAB=UA-UB
E-U-RI=0
或 U=E-RI
注 列方程时,要先在电路图上标出电流、电压或
电动势的参考方向。
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例题1.7
+ (c)
+
解
(a) R U 6 3 W
I2
(b) R - U - 6 3 W
I
-2
(c) R - U - - 6 3 W
I
2
(d) R U - 6 3 W
I
-2
(d)
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例题1.2
计算下图的电阻R值,已知Uab=-12V。
a
解
+ I=-2A + -
得 I1=0.57mA
应用基尔霍夫电流定律列出 I2-I1-IB=0 得 IB=-0.255mA
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1.7 电路中电位的概念及计算
c 4A 20 W
a
6A d
5W 10A
6W
E1=140V E2电90V
b
Uab=6×10=60V Uca=20×4=80V Uda=5×6=30V Ucb=140V Udb=90V