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电工学简明教程第2版秦曾煌主编


例题1.1
应用欧姆定律对下图的电路列出式子,并求电阻R




UI 6V 2A
UI
R 6V -2A
U
R
I
-6V 2A
R
U 6V
I
-2A
R
- (a)
- (b)
+ (c)
+ (d)

(a) R = U = 6 = 3
I
2
(b) R = - U I
= - 6 =3 -2
(c) R = - U = - - 6 = 3
R0
U -
b
特征:
d 开关闭合
有载
R
开关断开
开路
c cd短接
短路
1.4.1 电源有载工作
A
C
I
E
U
R
R0
B
D
1. 电压与电流
I= E R+ R0
U=RI U=E –R0I
U
E
R0I
U
0
I
电源的外特性曲线
当R0 << R时, U E 说明电源带负载能力强
1.5 电源有载工作、开路与短路
1.5.1 电源有载工作 2. 功率与功率平衡
= -3 + 4 -2 = -1A
基尔霍夫电流定律是电荷守恒的体现,它是对 连接到该结点的各支路电流约束关系。
思考题 I=?
R
R
+
+R
+
_E1 _E2
R1
_ E3
1.5.2 基尔霍夫电压定律(KVL)(Kirchhoff’s
voltage law)—应用于回路 在任一瞬间,从回路中任意一
b U1 –
或 :I1+ I3 + I4 - I2 =0
例题1.4
I4
I1
I2 I3
若I1= 9A, I2= – 2A, I4=8A。 求: I3
解:I1 –I2 + I3 + I4=0 9 ( 2 ) I3 8 0
KCL
电I3流的参19考A方向 与实际方向相反
例题1.5
A +
10V
-

B 3Ω
I1
I3 I2 -3A
aI
U
R
b
aI
U
R
b
直流:P=UI(关联) P= - UI(非关联)
p的正负反映元件不同工作状态: p>0 吸收能量 p<0 产生能量
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 P 0 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)
S
E
R
电路实体
用理想电路元件组成的电路, 称为实际电路的电路模型。
电路模型
研究的目标是激 励电压源与回路 电流或负载电压 之间的关系
1.3 电流和电压的参考方向 一、电流和电流的参考方向
电流:带电粒子(电子、离子)有规则的定向运动 dq
电流大小: i= dt
方向:正电荷运动的方向
单位:A,mA ,uA
1.5.1 基尔霍夫电流定律 KCL(Kirchhoff’s current law)——应用于节点 对任何节点,在任一瞬间,
I4
I1
流入节点的电流之和等于由 节点流出的电流之和。
I1+ I3 + I4= I2
I2
I3
在任一瞬间流入节点
电流的代数和等于零
流出为正 i = 0
流入为负 (反之亦可)

C
I4
4A I5
I4=?
对结点B
对结点C
I1 = I2 I3
I3 I4 = I5
I1
=
10 5
=
2
A
I3 = I1 - I2 = 2 - (-3) = 5A
I4 = I5 - I3
= 4 - 5 = -1A
KCL推广应用
包围部分电路的任意封闭面
广义节点
对A、B、C三个结点 应用KCL可列出:
电源
中间环节
负载
信号源
负载
电路的组成
发电机
电源
升压 输电线 降压
变压器
变压器
电灯 电动机
负载
话筒 信号源
扬声器 放 大 器
负载
电源和信号源的电压或电流称为激励,它推动电路的工作。 由激励在电路中产生的电压和电流称为响应
电路分析是在已知电路结构和参数的条件下,讨论
激 励

响 应 的关系
1.2 电路模型
注:电动势:电源力把单位正电荷从电源的低电位端经电
源内部移到高电位端所作的功。
e(交流)
E (直流) 单位:同电压
实际方向:电源驱动正电荷的方向 低电位 高电位
电压的参考方向
1.正负号 2.箭 头
a
u
b
+_
a
ub
3.双下标
Uab(高电位在前,
低电位在后)
若电压u>0,表明该时刻a点的电位比b点电位高 若电压u<0,表明该时刻a点的电位比b点电位低
参考方向 在分析计算时人为规定的方向。
关联方向:当a、b两点间所选择的电压
参考方向由a指向b时,也选择电流的参
考方向经电路由a指向b,这种参考方向
的定义方式成为关联方向。
a
如图为
I
a
I
关联方向
定义的
U
U
电压和电流
b
b
a
如图为
I
a
I
非关联方向
定义的
U
U
电压和电流
b
b
习惯上将负载的电压和电流方向定义为关联方向
I
R1
E
U
R2
R0

U=0 I=IS=E/ R0 短路电流
征 P = 0 PE = P = R0IS2
电流过大,将烧毁电源
例题1.4 若电源的开路电压U0=12V,其短路电流Is=30A,试问 该电源的电动势和内阻各为多少?
电路基本概念小结: •电压,电流参考方向 •开路电压,短路电流
练习1.4.1、3、5
模拟电路
数字电路
电路分析(1,2章)
电路的基本概念与基本定律、电路的分析方法、 正弦交流电路、电路的暂态分析,三相电路、。
Ia
U
+ _
Uab
b
R1
R2
2 2
电机拖动(3,4章)
磁路与铁心线圈电路、交流电动机。
模拟电路(9 ,10,11章)
半导体二极管和三极管、基本放大电路、集 成运算放大器。
B
例题1.2
A I
N
已知: UAB=3V
I = – 2A
B
求:N的功率,并说明它 是电源还是负载
因为此例中电压、电流的参考方向相同
解:P=UI = (–2)×3= – 6W
而P为负值,所以N发出功率是电源
1.4 电源有载工作、开路与短路
1.4.1 电源有载工作
1、 开关闭合,接通电源与负载
aI
E+
欧姆定律
UR
I
通过电阻的电流与电压成正比
表达式
U I
=
R
+I
–I
U RU R
+I
–I
U RU R

+

+
图A
图B
图C
图D
U =IR
U= – IR
U 、I参考方向相同
U、 I参考方向相反
图C中若I= –2A,R=3,则U= – (–2)×3=6V
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
E1
R3
E2
如 abca adba adbca
网孔:内部不含支路的回路。
b
如 abca adba
b
例例3 1.7 I1
I2
a
I6 R6
c
I4 I3
I5 d
+
_ E3
R3
支路:共 ?条 6条 节点:共 ?个 4个
回路:共 ?个 7 个
网孔:共?个 3个
IR
R
R
+ E 2R 2R 2R 2R
-
节点:共 ?个 4个
A
C
I
E
U
R
R0
B
1. 电压与电流
I= E R+ R0
U=RI U=E –R0I
UI=EI –R0I2 P =PE – P
电源输 电源产 内阻消 出功率 生功率 耗功率
电源产 生功率
=
负载取 用功率
+
内阻消 耗功率
功率的单位:瓦[特](W) 或千瓦(KW)
如图,U=220V,I=5A,内阻R01=R02=0.6 例1.3 (1)求电源的电动势E1和负载的反电动势E2;
_
U1
R01
+
+
U _
电源
电源: PE1= - 223×5= - 1115W
负载: PE2= 217×5= 1085W
+ _ R02
负载
E2 PR01= 0.6×52 =15W + PR02= 0.6×52 =15W
U2
-
∴ PE1= PE2+ PR01+ PR02
I
3. 额定值与实际值
额定值是为电气设备在 +
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