电工电子全套课件
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P 2 u2 i 71 7W
u1 ai
R1
（吸收）
u3
Us1
P 3 u 3 i 101
10W
（发出）
P 1 P 2 P 3 0 功率平衡
23
b
R2 R3 u2
Us2
c
练习与思考： 在图中，哪些元件吸收功率，哪些元件发出功率，并求出吸收 与发出的功率值
2
3
1
5
4
解： 1元件的电压与电流取非关联的参考方向
参考方向可以任意规定而不影响计算结果。 电流参考方向和电压参考方向可以分别独立地规定。
18
电路的基本概念
关联参考方向
为了方便起见，常将电流和电压参考方向取为一致，称关联方向；如不一致， 称非关联方向。
i
i
a
b
+ u
(a)关联方向
a
−
u
+b
(b)非关联方向
注意：应该根据元件本身两端的电压方向和流过其的电流方向判断，不要根 据外电路判断。
大小：单位时间内通过导体横截面的电量。
数学表达式：
i dq dt
单位：安培 A、毫安mA、微安μA
——电流强度
方向（真实方向）：正电荷运动的方向。
i
标注方式：箭头。
a
b
12
电路的基本概念
在复杂电路中难于判断元件中电流的实际方向，电流如何求解？
电流方向 a b？
Us
a IR b R
电流方向 ba？
Chapter 1
电路的基本概念、 定律与分析方法
主要内容
• 电路的基本概念 • 电路中的基本元件 • 基尔霍夫定律 • 电路的分析方法
2
电路的基本概念
1.1 电路的基本概念
• 电路与电路模型 • 电路分析的基本物理量
3
1.1.1 电路和电路模
电路的基本概念
1. 电路
型
为了某种需要而把电气设备和元器件按一定方式组合连接起来的电流通路。
汽车照明电路
开关、导线 灯泡
电池
4
电路的基本概念
2. 电路模型
用来描述实际电路若干理想元件的某种组合。
理想元件：描述实际器件的主要物理规律的数学模型，简称元件。
滑线变阻器
导线阻抗 电阻性 构成线圈 通电产生磁场 电感性
相邻线圈＋绝缘层 电容性
结论：滑线变阻器 可变理想电阻
5
电路的基本概念
实际电路
电磁特性：线性元件和非线性元件
分 类
能量特性：无源元件和有源元件
端子数目：二端元件、三端元件等
常见的电路元件有电阻元件、电容元件、电感元件、电压源、电流源。
P4 u i (10) 1 10W 0 元件吸收功率
25
2
3 1
4
5元件的电压与电流取关联的参 考方向
5
P5 u i 90 5 450W 0
元件吸收功率
P1 P3 P2 P4 P5 500W
即电路中总的吸收功率=总的发出功率 可以验证功率平衡
26
电路的基本元件
1.2 电路的基本元件
Is
13
电流的参考方向——假定的电流正方向
参考
i
方向
a
b
真实方向
i >0
参考方向
一致
电路的基本概念
i
如果求出的电流值为正，说明参考方向与真实方向一致，否则说明参考方向与真 实方向相反。
14
电路的基本概念
2. 电压（Voltage） 定义：单位正电荷由a点移至b点电场力所做的功。 符号：U —— 有效值或直流量 u —— 瞬时值或交流量
8
能量的转换、传输和分配
电路的基本概念
9
信号的传递、存储和处理
电路的基本概念
10
1.1.2 电路分析的基本物理量 1. 电流（Current）
定义：电荷的定向移动形成电流。 符号：I —— 有效值或直流量
i —— 瞬时值或交流量
电路的基本概念
直流(DC)－－I
11
交流(AC)－－i
电路的基本概念
开关、导线
电
灯
池
泡
电路模型
理想元件
6
电路的基本概念
3. 电路组成
开关、导线：传输能量——中间环节 灯泡：消耗能量——负载
电池：提供能量——电源
7
电路的基本概念
4. 电路的状态
（1）通路（常态）：电路正常工作的状态； （2）开路（断路）：开关断开的状态； （3）短路：电源正负极直接用导线相连。 5. 电路的作用 （1）进行能量的转换、传输和分配。 （2）实现信号的传递、存储和处理。
直流(DC)－－U
15
交流(AC)－－u
电路的基本概念
正电荷由a移到b，若失去能量，则我们称a为正极性点（＋），b为负极性
点（－），或者说a为高电位点va，b为低电位点vb（va>vb）。
大小：
uab
dw dq
va
vb
单位：伏特V、毫伏mV、千伏kV
方向：电压降方向，即由高电位＋指向低电位－
16
电压的参考方向（极性）——假定的电压正方向
20
电路的基本概念
3. 功率（Power）
定义：元件吸收或释放能量的速率。
符号：P ——平均功率或有功功率 p —— 瞬时功率
大小：
p dw dt
在电路中为：p = ui
单位：瓦特W、毫瓦mW、千瓦kW
21
电路的基本概念
方向：在电压、电流取关联参考方向下，p=ui 表示的是该元件“消耗”（吸 收）的电功率的大小。即为：
19
电路的基本概念
例 1.1 在图（a）电路中，Uab= –5V，问a、b两点哪点电位高？
在图（b）电路中，U1= –6V，U2= 4V，问Uab＝？ 解：
在图（a）电路中
Ua<Ub
在图（b）电路中 Uab= U1 – U2 = −10V
a
+ uab −
b
（a）
来自百度文库
a
+ u1 − − u2 +
b
（b）
i w+
u
p>0
吸收功率p＝
22
ui （关联） －ui （非关联）
i
w
+ u
p<0
p >0 吸收功率 p <0 发出功率
电路的基本概念
例1.2已知i =1A，u1=3V，u2=7V，u3=10V，
求ab、bc、ca三部分电路吸收的功率P1、P2、P3。 解：
P 1 u1 i 31 3W
（吸收）
电路的基本概念
a
b
+u
+ u>0
电压参考方向的标注方式：
⑴用参考极性表示
+ u −
17
+ u
⑵用箭头表示
u
⑶用双下标表示 a
uab
b
电路的基本概念
使用参考方向时的注意事项 参考方向是任意假定的电流、电压的正方向，又称假定正方向。在分析
问题时首先规定参考方向，然后根据规定的参考方向列方程。
参考方向一经规定，在整个分析、计算过程中就必须以此为准，不能改 动。
P1 u i 100 4 400W 0 元件发出功率
24
2
3 1
4
2元件的电压与电流取关联的参 考方向
5
P2 u i 10 4 40W 0
元件吸收功率
3元件的电压与电流取非关联的参考方向
P3 u i 100 1 100W 0 元件发出功率
4元件的电压与电流取非关联的参考方向
u1 ai
R1
（吸收）
u3
Us1
P 3 u 3 i 101
10W
（发出）
P 1 P 2 P 3 0 功率平衡
23
b
R2 R3 u2
Us2
c
练习与思考： 在图中，哪些元件吸收功率，哪些元件发出功率，并求出吸收 与发出的功率值
2
3
1
5
4
解： 1元件的电压与电流取非关联的参考方向
参考方向可以任意规定而不影响计算结果。 电流参考方向和电压参考方向可以分别独立地规定。
18
电路的基本概念
关联参考方向
为了方便起见，常将电流和电压参考方向取为一致，称关联方向；如不一致， 称非关联方向。
i
i
a
b
+ u
(a)关联方向
a
−
u
+b
(b)非关联方向
注意：应该根据元件本身两端的电压方向和流过其的电流方向判断，不要根 据外电路判断。
大小：单位时间内通过导体横截面的电量。
数学表达式：
i dq dt
单位：安培 A、毫安mA、微安μA
——电流强度
方向（真实方向）：正电荷运动的方向。
i
标注方式：箭头。
a
b
12
电路的基本概念
在复杂电路中难于判断元件中电流的实际方向，电流如何求解？
电流方向 a b？
Us
a IR b R
电流方向 ba？
Chapter 1
电路的基本概念、 定律与分析方法
主要内容
• 电路的基本概念 • 电路中的基本元件 • 基尔霍夫定律 • 电路的分析方法
2
电路的基本概念
1.1 电路的基本概念
• 电路与电路模型 • 电路分析的基本物理量
3
1.1.1 电路和电路模
电路的基本概念
1. 电路
型
为了某种需要而把电气设备和元器件按一定方式组合连接起来的电流通路。
汽车照明电路
开关、导线 灯泡
电池
4
电路的基本概念
2. 电路模型
用来描述实际电路若干理想元件的某种组合。
理想元件：描述实际器件的主要物理规律的数学模型，简称元件。
滑线变阻器
导线阻抗 电阻性 构成线圈 通电产生磁场 电感性
相邻线圈＋绝缘层 电容性
结论：滑线变阻器 可变理想电阻
5
电路的基本概念
实际电路
电磁特性：线性元件和非线性元件
分 类
能量特性：无源元件和有源元件
端子数目：二端元件、三端元件等
常见的电路元件有电阻元件、电容元件、电感元件、电压源、电流源。
P4 u i (10) 1 10W 0 元件吸收功率
25
2
3 1
4
5元件的电压与电流取关联的参 考方向
5
P5 u i 90 5 450W 0
元件吸收功率
P1 P3 P2 P4 P5 500W
即电路中总的吸收功率=总的发出功率 可以验证功率平衡
26
电路的基本元件
1.2 电路的基本元件
Is
13
电流的参考方向——假定的电流正方向
参考
i
方向
a
b
真实方向
i >0
参考方向
一致
电路的基本概念
i
如果求出的电流值为正，说明参考方向与真实方向一致，否则说明参考方向与真 实方向相反。
14
电路的基本概念
2. 电压（Voltage） 定义：单位正电荷由a点移至b点电场力所做的功。 符号：U —— 有效值或直流量 u —— 瞬时值或交流量
8
能量的转换、传输和分配
电路的基本概念
9
信号的传递、存储和处理
电路的基本概念
10
1.1.2 电路分析的基本物理量 1. 电流（Current）
定义：电荷的定向移动形成电流。 符号：I —— 有效值或直流量
i —— 瞬时值或交流量
电路的基本概念
直流(DC)－－I
11
交流(AC)－－i
电路的基本概念
开关、导线
电
灯
池
泡
电路模型
理想元件
6
电路的基本概念
3. 电路组成
开关、导线：传输能量——中间环节 灯泡：消耗能量——负载
电池：提供能量——电源
7
电路的基本概念
4. 电路的状态
（1）通路（常态）：电路正常工作的状态； （2）开路（断路）：开关断开的状态； （3）短路：电源正负极直接用导线相连。 5. 电路的作用 （1）进行能量的转换、传输和分配。 （2）实现信号的传递、存储和处理。
直流(DC)－－U
15
交流(AC)－－u
电路的基本概念
正电荷由a移到b，若失去能量，则我们称a为正极性点（＋），b为负极性
点（－），或者说a为高电位点va，b为低电位点vb（va>vb）。
大小：
uab
dw dq
va
vb
单位：伏特V、毫伏mV、千伏kV
方向：电压降方向，即由高电位＋指向低电位－
16
电压的参考方向（极性）——假定的电压正方向
20
电路的基本概念
3. 功率（Power）
定义：元件吸收或释放能量的速率。
符号：P ——平均功率或有功功率 p —— 瞬时功率
大小：
p dw dt
在电路中为：p = ui
单位：瓦特W、毫瓦mW、千瓦kW
21
电路的基本概念
方向：在电压、电流取关联参考方向下，p=ui 表示的是该元件“消耗”（吸 收）的电功率的大小。即为：
19
电路的基本概念
例 1.1 在图（a）电路中，Uab= –5V，问a、b两点哪点电位高？
在图（b）电路中，U1= –6V，U2= 4V，问Uab＝？ 解：
在图（a）电路中
Ua<Ub
在图（b）电路中 Uab= U1 – U2 = −10V
a
+ uab −
b
（a）
来自百度文库
a
+ u1 − − u2 +
b
（b）
i w+
u
p>0
吸收功率p＝
22
ui （关联） －ui （非关联）
i
w
+ u
p<0
p >0 吸收功率 p <0 发出功率
电路的基本概念
例1.2已知i =1A，u1=3V，u2=7V，u3=10V，
求ab、bc、ca三部分电路吸收的功率P1、P2、P3。 解：
P 1 u1 i 31 3W
（吸收）
电路的基本概念
a
b
+u
+ u>0
电压参考方向的标注方式：
⑴用参考极性表示
+ u −
17
+ u
⑵用箭头表示
u
⑶用双下标表示 a
uab
b
电路的基本概念
使用参考方向时的注意事项 参考方向是任意假定的电流、电压的正方向，又称假定正方向。在分析
问题时首先规定参考方向，然后根据规定的参考方向列方程。
参考方向一经规定，在整个分析、计算过程中就必须以此为准，不能改 动。
P1 u i 100 4 400W 0 元件发出功率
24
2
3 1
4
2元件的电压与电流取关联的参 考方向
5
P2 u i 10 4 40W 0
元件吸收功率
3元件的电压与电流取非关联的参考方向
P3 u i 100 1 100W 0 元件发出功率
4元件的电压与电流取非关联的参考方向