chapter001-第1章 电路的基本概念与基本定律

第1章 电路的基本概念与基本定律
本章要求: 本章要求: 1.理解电压与电流参考方向的意义； 1.理解电压与电流参考方向的意义； 理解电压与电流参考方向的意义 2. 理解电路的基本定律并能正确应用； 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， 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； 理解电功率和额定值的意义； 4. 掌握计算电路中各点的电位。 掌握计算电路中各点的电位 计算电路中各点的电位。
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P11例1.4.1 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电 例 应用欧姆定律对下图电路列出式子， 阻R。 。 + + I I U U R 6V 2A R 6V –2A – – (a) (b)
U 6 对图(a)有 解：对图 有, U = IR 所以 : R = = = 3Ω I 2 对图(b)有, U = – IR 所以 : R = − U = − 6 = 3Ω 对图 有 I −2
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电气设备的额定值 额定值: 额定值 电气设备在正常运行时的规定使用值 1. 额定值反映电气设备的使用安全性； 额定值反映电气设备的使用安全性； 2. 额定值表示电气设备的使用能力。 额定值表示电气设备的使用能力。 例： 灯泡： 灯泡：UN = 220V ，PN = 60W 电阻： 电阻： RN = 100Ω ，PN =1 W Ω 电气设备的三种运行状态 额定工作状态： 额定工作状态： I = IN ，P = PN (经济合理安全可靠) 经济合理安全可靠) 过载(超载) 设备易损坏) 过载(超载)： I > IN ，P > PN (设备易损坏) 欠载(轻载) 欠载(轻载)： I < IN ，P < PN (不经济) 不经济)
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E I= R0 + R
R0
电源与负载的判别 1. 根据 U、I 的实际方向判别 电源： 电源： U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出， 端流出， 、 实际方向相反，即电流从“+”端流出 发出功率） （发出功率）； 负载： 负载： U、I 实际方向相同，即电流从“-”端流出。 、 实际方向相同，即电流从“ 端流出。 取用功率） （取用功率）。 2. 根据 U、I 的参考方向判别 U、I 参考方向相同，P =UI > 0，负载； 、 参考方向相同， ，负载； P = UI < 0，电源。 ，电源。 U、I 参考方向不同，P = UI > 0，电源； 、 参考方向不同， ，电源； P = UI < 0，负载。 ，负载。
U/V
线性电阻的伏安特性
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1.5 电源有载工作、开路与短路 电源有载工作、
1.5.1 电源有载工作
开关闭合,接通 开关闭合 接通 电源与负载 特征: 特征 E + − I + U − I R
R0
E I= R0 + R
U = IR
① 电流的大小由负载决定。 电流的大小由负载决定。 负载端电压 或 U = E – IR0 在电源有内阻时， ② 在电源有内阻时，I ↑→ U ↓。 <<R 当 R0<<R 时，则U ≈ E ，表明 当负载变化时， 当负载变化时，电源的端电压变 化不大，即带负载能力强。 化不大，即带负载能力强。 I
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电工学-电工技术
• 教材：《电工学》上册-电工技术（第6版）， 高等教育出版社，2004 • 主编：秦曾煌 • 学时：32 • 授课：刘斌
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前言
• 学好一门课需要： 心态 方法 时间
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课程考核方式
• 期末考试——90％ • 平时成绩——10％
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1.3 电压和电流的参考方向
1. 电路基本物理量的实际方向 物理中对基本物理量规定的方向 物理量 电流 I 电压 U 电动势E 电动势
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实 际 方 向 正电荷运动的方向 高电位 → 低电位 电位降低的方向) (电位降低的方向) 低电位 → 高电位 电位升高的方向) (电位升高的方向)
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1.5.2 电源开路
开关 断开 特征: 特征 I=0 E
+ −
I + U0 − R
Ro
U = U0 = E 电源端电压 ( 开路电压 ) 负载功率 P= 0 I 有 源 电路中某处断开时的特征: 电路中某处断开时的特征: 电 1. 开路处的电流等于零； 开路处的电流等于零； 路 I =0 2. 开路处的电压 U 视电路情况而定。 视电路情况而定。
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U 电源的外特性 E
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0
1.5.1 电源有载工作
开关闭合,接通 开关闭合 接通 电源与负载。 电源与负载。 特征: 特征: E + − I + U − I R
电流的大小由负载决定。 ① 电流的大小由负载决定。 U = IR 负载端电压 或 U = E – IRo 在电源有内阻时， ② 在电源有内阻时，I ↑→ U ↓。 P = PE – ∆ P UI = EI – I²Ro 电源输出的功率由负载决定。 负载 电源 内阻 ③ 电源输出的功率由负载决定。 负载大小的概念: 取用 产生 消耗 负载大小的概念 功率 功率 功率 负载增加指负载取用的 电流和功率增加(电压一定 电压一定)。 电流和功率增加 电压一定 。
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+ U –
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1.5.3 电源短路
电源外部端子被短接 E
+ −
I +
U0 R R0 特征: 特征 − E I = IS = 短路电流（很大） 短路电流（很大） R0 U= 0 电源端电压 P= 0 负载功率 PE = ∆P = I²R0 电源产生的能量全被内阻消耗掉 I 有 电路中某处短路时的特征: 电路中某处短路时的特征: + 源 电 U 短路处的电压等于零； 1. 短路处的电压等于零； – 路 U =0 视电路情况而定。 2. 短路处的电流 I 视电路情况而定。
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E
+ +
开关 U R
–
Ro
–
电池 导线 灯泡
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手电筒的电路模型 I S E
+ +
开关 U R
–
Ro
–
灯泡 导线 电池 今后分析的都是指电 路模型，简称电路。 路模型，简称电路。在 电路图中， 电路图中，各种电路元 件都用规定的图形符号 表示。 表示。
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线性电阻的概念： 线性电阻的概念： 遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻， 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。 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。 电路端电压与电流的关系称为伏安特性。 I/A 线性电阻的伏安特性 是一条过原点的直线。 是一条过原点的直线。 o
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I + E _ R
a + U _ b
电压： 电压： b + 正负极性 双下标
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U– b
a
R Iab
a Uab
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(3) 实际方向与参考方向的关系 实际方向与参考方向的关系 实际方向与参考方向一致，电流(或电压 值为正值； 实际方向与参考方向一致，电流 或电压)值为正值； 一致 或电压 值为正值 实际方向与参考方向相反 电流(或电压 值为负值 相反， 或电压)值为负值。 实际方向与参考方向相反，电流 或电压 值为负值。 例： a I R + U – a R b b 若 I = 5A，则电流从 a 流向 b； ， ； 若 I = –5A，则电流从 b 流向 a 。 ， 若 U = 5V，则电压的实际方向 ， 从 a 指向 b； ； 若 U= –5V，则电压的实际方向 ， 从 b 指向 a 。
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负载
1. 2 电路模型
为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路 为了便于用数学方法分析电路 一般要将实际电路 模型化， 模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其 组合来模拟实际电路中的器件， 组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路 相对应的电路模型。 相对应的电路模型。 手电筒的电路模型 理想电路元件主要有电 I S 阻元件、电感元件、 阻元件、电感元件、电容 元件和电源元件等。 元件和电源元件等。 例：手电筒 手电筒由电池、 手电筒由电池、灯 开关和筒体组成。 泡、开关和筒体组成。
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1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路， 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。 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 实现电能的传输、
发电机 升压 变压器 输电线 降压 变压器 电灯 电动机 电炉 ...
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电池是电源元件， 电池是电源元件，其 是电源元件 参数为电动势 E 和内阻 Ro； 灯泡主要具有消耗电能 灯泡主要具有消耗电能 的性质，是电阻元件， 的性质，是电阻元件，其 参数为电阻R； 参数为电阻 ； 筒体用来连接电池和灯 筒体用来连接电池和灯 其电阻忽略不计， 泡，其电阻忽略不计，认 为是无电阻的理想导体。 为是无电阻的理想导体。 开关用来控制电路的通 开关用来控制电路的通 断。