chapterNO1直流电路分析

+ U1 + U2
A
I3 I2
+ U3
-
-
-
B
电流电压的关联参考方向应用举例: 电流电压的关联参考方向应用举例
I1
+ U1 + U2
A
I3 I2
+ U3
-
-
-
非关联参 考方向
B
关联参考 方向
电流电压的关联参考方向应用举例: 电流电压的关联参考方向应用举例
因为：I1= 3A>0 所以：实际电流 方向与参考方向 一致。 因为：I1= 5A>0 所以：实际电流 方向与参考方向 一致。
3.电路的抽象
图1-2
三、电流及参考方向
带电微粒有规则的定向运动形成电流。规定电 带电微粒有规则的定向运动形成电流。 流的实际方向为正电荷的运动方向 。 1.电流的大小 电流的大小 用电流强度来表示,定义为单位时间内通过导 用电流强度来表示 定义为单位时间内通过导 体横截面的电荷量。 体横截面的电荷量。即:
I
I
实际方向 I>0 实际方向与参考方向相同
实际方向 I<0 实际方向与参考方向相反
例1-1 指出 图1-6 ( a ), ( b)中电流的真实方向， 电流参考方向已用箭头表示在图上。
a
i = 2A (a )
b
a
i = −3 A (b )
b
图1-6
解：
(a) 电流i为正值,说明实际电流方向与参考方向一致, 电流的真实方向为由a到b; (b) 电流i为负值,说明实际方向与参考方向相反, 电流的真实方向为由b到a。
提问： 提问：在复杂电路中难于判断元件中物理的实际方 向，电路如何求解？ 电路如何求解？ A B B A
解决：在解题前先设定一个正方向，作为参考方向。 解决：在解题前先设定一个正方向，作为参考方向。 如A B
注意： 注意： (1) 方程式如：U/I=R 适用于假设正方向一致的情况 方程式如： (2) “实际方向”是物理中规定的，而“假设正方 实际方向”是物理中规定的， 则是人们在进行电路分析计算时,任意假设的 向”则是人们在进行电路分析计算时 任意假设的 。 在以后的解题过程中，注意一定要先假定“正方 (3) 在以后的解题过程中，注意一定要先假定 先假定“ 即在图中表明物理量的参考方向)， 向”(即在图中表明物理量的参考方向 ，然后再列 即在图中表明物理量的参考方向 方程计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的. 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 为了避免列方程时出错，习惯上把 方向按相同方向假设。 方向按相同方向假设。称：关联的参考方向
dq i= dt
图1-3
电流强度的单位是安培(A)。当dq = 1C,dt = 1S, 则i=1A。 如果电流不随时间变化, 上式可改写为:
q I= t
dq dt
= 常数, 这种电流称为直流
在电工技术中有时采用比安培更大的单位千安培 (KA),电子技术中则采用小电流的单位,如毫安(mA), 微安(uA),纳安(nA)。
教学要求： 教学要求：
1、 掌握电压、电流的参考方向； 2、掌握基尔霍夫定律； 3、掌握支路电流法； 4、掌握戴维宁定律； 5、掌握理想电路元件电压与电流的关系； 6、熟悉电路模型； 7、熟悉电路的基本物理量； 8、熟悉叠加定理。
第一节 电路的基本概念
一、电路的组成
• 电路的定义：由一些电器设备和电子 元器件组成的电流流通的闭合 闭合路径。 闭合
2.电流的方向 ①电流的实际方向
正电荷运动的方向规定为电流的方向,负电荷形成的电流其方向与 运动方向相反。 如图1-4, 带电极板使电荷运动,电荷形成的 电流方向为自A到B,这就是电流的实际方向。
+ －
图1-4
② 电流的参考方向 在较复杂的电路中,某支路ab其实际电流方向在 求解前往往很难判断.但在分析和计算电路的过程中都 需要明确电流的方向，为此在进行分析之前,我们必须 给各支路的电流一个假定的正方向用箭头表示,称为电 流的参考方向,也称为假定正方向，简称正方向。
四 、电压及参考极性 1.电压 电压 电压是衡量电场力推动正电荷运动， 电压是衡量电场力推动正电荷运动，对电荷做功能 力的物理量。电路中 、 两点之间的电压在数值 力的物理量。电路中A、B两点之间的电压在数值 上等于电场力把单位正电荷从 点移动到 点移动到B点所做 上等于电场力把单位正电荷从A点移动到 点所做 单位正电荷 的功。 的功。
1 3
-
B 元件2： 元件 ： P2=U2I=3×4W=12W × 由于U 为非关联参考方向， 由于 2与I为非关联参考方向，P2>0,所有是提供电功率 为非关联参考方向 所有是提供电功率
I
2
A
+ U3
- U + 2 U1 +
1 3
-
B 元件3： 元件 ： P3=U3I= -2×4W= -8W × 由于U 为关联参考方向， 由于 3与I为关联参考方向，P3<0,所有是提供电功率 为关联参考方向 所有是提供电功率
电源电动势及与电压的关系
A I
+ + E
E
R -
UAB
-
电源电动势方向 由电源负极指向 电源正极。 电源正极。
电源电动势方向 与电源电压的方 向相反。 向相反。
B
+ 一个实际电源除了包含 电动势E,还包含内电阻 电动势 还包含内电阻R0, 还包含内电阻
E R0
电源
电功率
电功率的概念：一段电路或某一电路元件在单位时间内
关联参考方向
非关联参考方向
电流电压的关联参考方向应用举例: 电流电压的关联参考方向应用举例
已知：电路中电流、电压的参考方向， 已知：电路中电流、电压的参考方向，I1=3A、 I2=-2A、 、 、 I3=5A、 U1=-10V 、 （1）指出电流与电压的关联情况。 ）指出电流与电压的关联情况。 （2）指出电流实际方向。 ）指出电流实际方向。 （3）确定 段电压的实际方向 ）确定AB段电压的实际方向 I1
所吸收（消耗）或提供（产生）的电能称为电功率。 所吸收（消耗）或提供（产生）的电能称为电功率。
P=U I
关联参考方向时， 为正，则吸收电功率； 为负， 关联参考方向时，P为正，则吸收电功率；P为负，则电路提 供电功率。 供电功率。 非关联参考方向时， 为正，则提供电功率； 为负， 非关联参考方向时，P为正，则提供电功率；P为负，则电路 吸收电功率。 吸收电功率。
I1
+ U1 Ʊ
-
-
-
B
因为：I1= -2A<0 所以：实际电流 方向与参考方向 相反。
电流电压的关联参考方向应用举例: 电流电压的关联参考方向应用举例
I1
+ U1 + U2
A
I3 I2
+ U3
-
-
-
因为：U1= -10V 所以：B点电位 高于A电。
B
电动势
电动势的概念：电动势是衡量电源力对电荷做功能力的
电路中能量守衡关系
P（吸收）= P（发出） 吸收） 发出）
上例中： 上例中： P吸收=|P1|=20W P提供=|P2|+|P3|=12+8=20W P吸收=P提供，能量守恒。 能量守恒。
方向选择一致的前提下， 在 U、 I 正方向选择一致的前提下， 1)若 P = UI > 0 若 + -
+ 吸收功率” 负载） “吸收功率”（负载） 2)若 2)若 P = UI < 0
“发出功率”（电源） 发出功率” 电源）
电功率计算应用举例: 电功率计算应用举例
已知：电路中电流、电压的参考方向， 已知：电路中电流、电压的参考方向，I=4A、 U1= 5V 、 、 U2= 3V 、 U3= -2V 计算：各元件的功率，并指出是吸收还是提供电功率。 计算：各元件的功率，并指出是吸收还是提供电功率。 I
物理量，是电源力克服电场力对正电荷做功。 物理量，是电源力克服电场力对正电荷做功。 电动势E的值在数值上等于电源力把单位正电荷从电源负极 电动势E的值在数值上等于电源力把单位正电荷从电源负极 经过电源内部移到达电源正极所做的功。 经过电源内部移到达电源正极所做的功。 电动势的正方向： 电动势的正方向：电动势的作用是把正电荷从低电位点移 动到高电位点，使正电荷的电位增加，所以规定电动势的 动到高电位点，使正电荷的电位增加，所以规定电动势的 真实方向是指向电位升高的方向， 真实方向是指向电位升高的方向，即从电源的负极指向电 源的正极。 源的正极。
2
A
+ U3
- U + 2 U1 +
1 3
-
B
I
2
A
+ U3
- U + 2 U1 +
1 3
-
B 元件1： 元件 ： P1=U1I=5×4W=20W × 由于U 为关联参考方向， 由于 1与I为关联参考方向，P1>0,所有是吸收电功率 为关联参考方向 所有是吸收电功率
I
2
A
+ U3
- U + 2 U1 +
电工电子技术
Electric Technique & Electronic Technique
第一章 直流电路分析
• 第一节 电路的基本概念 • 第二节 电路的基本定律 • 第三节 电路的实际使用知识 • 第四节 电阻电路的等效变换 • 第五节 支路电流法 • 第六节 线性电路的两个基本原理
学 习 指 导
U AB
W = Q
Q：电场力移动的电荷量，单位是库仑（C） ：电场力移动的电荷量，单位是库仑（ ） W： 电场力移动电荷所做的功，单位是焦（J） ： 电场力移动电荷所做的功，单位是焦（ ） UAB：A、B两点之间的电压，单位是伏特（V） 、 两点之间的电压，单位是伏特（ ） 两点之间的电压