电工学讲义资料第1章 电路的基本概念与基本定律 1 ppt课件
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电工电子技术教学课件PPT电路的基本概念和基本定律
转换或消耗能量
2.电路的作用
⑴ 传输、分配、转换电能；--能量领域
⑵ 传送、处理、储存信号。--信息领域
1(2)
电池
电容器
第1章
电路的基本概念和基本定律
晶体管
运算放大器
电阻器
线圈
1(3)
低频信号发生器的内部结构
第1章
电路的基本概念和基本定律
1(4)
第1章
电路的基本概念和基本定律
1.1.2 电路模型 从实际电路中抽象出来的、由理想元件组成的电路。
PIS ISU IS 210 20W 发出
1(32)
第1章
电路的基本概念和基本定律
【例1.3.3】 求RL 分别为2Ω、5 Ω、10Ω情况下，I、U、
1.3 电路元件
讨论理想电路元件
1. 电阻元件
⑴ 伏安关系 (VCR)
第1章
电路的基本概念和基本定律
iR
＋
u
－
u = Ri
非关联参考方向时
u = －Ri
⑵ 无记忆性
（1.3.1） （1.3.2）
在任一时刻，电阻上的电压只取决于这一时刻流过的电 流，与以前的电流大小无关。
1(17)
第1章
电路的基本概念和基本定律
WL
1 2
Li2 (t)
1(24)
第1章
电路的基本概念和基本定律
负值意味着提供能量。电感能将过去吸收的能量完全 释放出去。电感不耗能可以储能，但不产生能量。电感是 一个无源元件。
1.3.3 电容元件
对u、q选择相同极性的线性电容
其库伏特性为
i
q
u
C
q
q Cu
C称为电容量简称电容，电荷和电压的单位分别用 C和V时，电容的单位为 [法拉]，简称法，用F表示。
第1章电路的基本概念与基本定律资料PPT课件
–
电池
S 开关
导线
R 灯泡
今后分析的都是指电 路模型，简称电路。在 电路图中，各种电路元 件都用规定的图形符号 表示。
电池是电源元件，其 参数为电动势 E 和内阻 Ro；
灯泡主要具有消耗电能 的性质，是电阻元件，其 参数为电阻R；
筒体用来连接电池和灯 泡，其电阻忽略不计，认 为是无电阻的理想导体。
开关用来控制电路的通 断。
I
解 (1)电源
E1
+ _
U1 R01
+
+
+ _
E 2 U＝E1－U1＝E1－R01I
U _
+
E1＝U＋R01I＝220＋
R02
U2
-
0.6×5=223V 负载
电源 产生
内阻 消耗
③ 电源输出的功率由负载决定。 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)。
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例题1.5.1 如图，U＝220V，I＝5A，内阻R01＝R02＝0.6 (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。
1.5.1 电源有载工作
I
开关闭合,接通E电源与负载来自UR特征:
R0
I
E
I
R0 R ① 电流的大小由负载决定。
U = IR 负载端电压 或 U = E – IR0
U
电源的外特性
② 在电源有内阻时，I U 。
E
当 R0<<R 时，则U E ，表明
当负载变化时，电源的端电压变
化不大，即带负载能力强。
② U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考
电池
S 开关
导线
R 灯泡
今后分析的都是指电 路模型，简称电路。在 电路图中，各种电路元 件都用规定的图形符号 表示。
电池是电源元件，其 参数为电动势 E 和内阻 Ro；
灯泡主要具有消耗电能 的性质，是电阻元件，其 参数为电阻R；
筒体用来连接电池和灯 泡，其电阻忽略不计，认 为是无电阻的理想导体。
开关用来控制电路的通 断。
I
解 (1)电源
E1
+ _
U1 R01
+
+
+ _
E 2 U＝E1－U1＝E1－R01I
U _
+
E1＝U＋R01I＝220＋
R02
U2
-
0.6×5=223V 负载
电源 产生
内阻 消耗
③ 电源输出的功率由负载决定。 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)。
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例题1.5.1 如图，U＝220V，I＝5A，内阻R01＝R02＝0.6 (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。
1.5.1 电源有载工作
I
开关闭合,接通E电源与负载来自UR特征:
R0
I
E
I
R0 R ① 电流的大小由负载决定。
U = IR 负载端电压 或 U = E – IR0
U
电源的外特性
② 在电源有内阻时，I U 。
E
当 R0<<R 时，则U E ，表明
当负载变化时，电源的端电压变
化不大，即带负载能力强。
② U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考
电工学讲义资料第1章 电路的基本概念与基本定律 1 ppt课件
一、基本概念
1. 参考方向 真实方向和假定方向的关系 2. 额定值 使电器工作在效益最好的状态下 3. 功率的计算及功率性质的判别 4. 电位的计算和应用
二、基本定律
1. 欧姆定律（L） U = IR
2. 克希荷夫定律电流定律（KCL） I = 0
3. 克希荷夫定律电压定律（KVL） U= 0, U= E
电路的作用 1.电能的传输与转换
发电 机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
电灯 电动机 用电器
……
a. 电源
b. 中间环节
c. 负载
电路的组成
2020/12/27
2
1.1 电路的作用与组成部分
第1章 1 1
电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些 电工设备或元件按一定方式组合起来的。
电路的作用
2. 传递与处理信号
2020/12/27
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
11
1.4 欧姆定律
I
+
U
R
–
遵循欧姆定律的电阻称 为线性电阻, (反之为非 线性电阻), 它是一个与 电压电流无关的常数。
2020/12/27
u /V
A
第1章 1 4
0
i /A
B
线性电阻的 伏安特性曲线
12
1.5 电源有载工作、开路与短路
第1章 1 2
5
1.2 电路模型
第1章 1 2
开关 电 源
负载 连接导线
电路实体
S
E
R
电路模型
用理想电路元件组成的电路，
称为实际电路的电路模型。
2020/12/27
电工学 第1章电路的基本概念与基本定律PPT课件
本节讨论问题的理论依据是欧姆定律
如图电路：
a
E 为电源的电动势 E U 为电源的端电压
U
R
R0 为电源的内阻 R 为电路负载电阻
R0 b
一、有载工作状态
当开关闭合，电源与负载接通， 即电路处于有载工作状态。
电路中的电流为 I=E/(R0+R) a 负载电阻两端的电压为 U=IR E
或写成 U=E-IR0
阻上损耗的功率。 可见电路具有功率平衡特性。
二. 开路工作状态
如图电路：当开关断开时，电
路则处于开路(空载)状态。
a
开路时，外电路的电阻为无穷 大，电路中的电流 I 为零。
E
电源的端电压(称为开路电压 R
或空载电压 U0 ) 等于电源的 电动势，电源不输出电能。
0
b
电路开路时的特征为
I=0 U = U0 = E P=0
I= 0
U=
R
U0
三. 短路工作状态
当电源两端由于某种原因而 联在一起时，称电源被短路。
IS a
c
短路时，可将电源外电阻视 E
R
为零，电流有捷径流过而不 通过负载。
R0
由于R0很小，所以此时电流
b
d
很大，称之为短路电流 Is 。
U=0
电路短路时的特征为
I = Is = E / R0
P = P = I2 R0
+
_ E3
R3
独立回路：？个 3个
有几个网孔就有几个独立回路
小结
设：电路中有N个结点，B个支路 则： 独立的结点电流方程有 (N -1) 个
独立的回路（网孔）电压方程有 (B -N+1)个
如图电路：
a
E 为电源的电动势 E U 为电源的端电压
U
R
R0 为电源的内阻 R 为电路负载电阻
R0 b
一、有载工作状态
当开关闭合，电源与负载接通， 即电路处于有载工作状态。
电路中的电流为 I=E/(R0+R) a 负载电阻两端的电压为 U=IR E
或写成 U=E-IR0
阻上损耗的功率。 可见电路具有功率平衡特性。
二. 开路工作状态
如图电路：当开关断开时，电
路则处于开路(空载)状态。
a
开路时，外电路的电阻为无穷 大，电路中的电流 I 为零。
E
电源的端电压(称为开路电压 R
或空载电压 U0 ) 等于电源的 电动势，电源不输出电能。
0
b
电路开路时的特征为
I=0 U = U0 = E P=0
I= 0
U=
R
U0
三. 短路工作状态
当电源两端由于某种原因而 联在一起时，称电源被短路。
IS a
c
短路时，可将电源外电阻视 E
R
为零，电流有捷径流过而不 通过负载。
R0
由于R0很小，所以此时电流
b
d
很大，称之为短路电流 Is 。
U=0
电路短路时的特征为
I = Is = E / R0
P = P = I2 R0
+
_ E3
R3
独立回路：？个 3个
有几个网孔就有几个独立回路
小结
设：电路中有N个结点，B个支路 则： 独立的结点电流方程有 (N -1) 个
独立的回路（网孔）电压方程有 (B -N+1)个
第1章 电路基本概念与基本定律ppt课件
例：手电筒电路模型
I 开关
+ E
+
U
R0
干电池
R 电珠
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南通大学电气工程学院
《电工学》课程
1.3 电压和电流的参考方向
1 电流 I
实际方向：正电荷运动的方向 参考方向（正方向）：任意选定某一个方向 参考方向的表示方法：
I 箭标
aR b 双下标 Iab
注意
在参考方向选定后,电流值 才有正负之分。
电位值是相对的，参考点选取的不同，电 路中各点的电位也将随之改变；
电路中两点间的电压值是固定的，不会因 参考点的不同而变，即与零电位参考点的
选取无关。
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南通大学电气工程学院
《电工学》课程
例
c 20 a 5 d
E1
4A 6
140V
6A 10AE2来自 90Vb解：设 b为参考点， 即Vb=0V
即任一瞬时，一个结点上电流的代数和恒为零。
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《电工学》课程
I1
a I2
R1
R2
E1
I3 R3
E2
b
图中结点a可以列出
I3+I2 = I1
或
I1–I2–I3= 0
如果规定参考方向向着结点的电流取正号，
则背着结点的就取负号。
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《电工学》课程
2.应用 推广应用于回路的部分电路
A
+
+
UA
-
UAB
U = UA – UB – UAB = 0 UAB = UA – UB
I 开关
+ E
+
U
R0
干电池
R 电珠
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1.3 电压和电流的参考方向
1 电流 I
实际方向：正电荷运动的方向 参考方向（正方向）：任意选定某一个方向 参考方向的表示方法：
I 箭标
aR b 双下标 Iab
注意
在参考方向选定后,电流值 才有正负之分。
电位值是相对的，参考点选取的不同，电 路中各点的电位也将随之改变；
电路中两点间的电压值是固定的，不会因 参考点的不同而变，即与零电位参考点的
选取无关。
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例
c 20 a 5 d
E1
4A 6
140V
6A 10AE2来自 90Vb解：设 b为参考点， 即Vb=0V
即任一瞬时，一个结点上电流的代数和恒为零。
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I1
a I2
R1
R2
E1
I3 R3
E2
b
图中结点a可以列出
I3+I2 = I1
或
I1–I2–I3= 0
如果规定参考方向向着结点的电流取正号，
则背着结点的就取负号。
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2.应用 推广应用于回路的部分电路
A
+
+
UA
-
UAB
U = UA – UB – UAB = 0 UAB = UA – UB
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+u –
L
i
C
C
2020/12/27
7
第1章 1 2
L
R
i
C
i
R
为了便于分析与计算实际电路，在一定条件下 常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质， 把它看成理想电路元件。
2020/12/27
8
Байду номын сангаас 电路元件 理想电路元件
第1章 1 2
理想电源元件 理想电路元件
理 理 理 电电电 想 想 想 阻感容 电电受 RLC 压流控 源源源
1.5.2 电源开路
A
C
特征
E
U0 R0
I
I=0
R
U= U0 = E
P=0
B
D
第1章 1 5
2020/12/27
18
1.5 电源有载工作、开路与短路
第1章 1 5
1.5.3 电源短路
IS
+ E
第1章 1 2
5
1.2 电路模型
第1章 1 2
开关 电 源
负载 连接导线
电路实体
S
E
R
电路模型
用理想电路元件组成的电路，
称为实际电路的电路模型。
2020/12/27
6
1.2 电路模型
第1章 1 2
实际的电路元件或器件其电磁性质是很复杂的。 例如：一盏白炽灯在有电流通过时：
电流磁场储存磁场能量(可逆) 电压电场储存电场能量(可逆)
电源
中间环节
负载 信号源
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
与
响 应 的关系
2020/12/27
4
1.2 电路模型
电路？：
电流流过的全部通路
电路模型？：
由理想元件 组成的电路
1.5V
2020/12/27
A
C
I
E
2. 功率与功率平衡
UI = EI – R0 I2
P = PE – P
U R0
R 电源输 电源产 内阻消 出功率 生功率 耗功率
B
D
1. 电压与电流
电源产 负载取 内阻消 生功率 = 用功率 + 耗功率
I= E R + R0
U=RI 2020/12/27 U=E – R0I
功率的单位：瓦[特] (W) 或千瓦 (kW)
电路的作用 1.电能的传输与转换
发电 机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
电灯 电动机 用电器
……
a. 电源
b. 中间环节
c. 负载
电路的组成
2020/12/27
2
1.1 电路的作用与组成部分
第1章 1 1
电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些 电工设备或元件按一定方式组合起来的。
电路的作用
2. 传递与处理信号
第1章 电路的基本概念与基本定律
1.1 电路的作用与组成 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向
1.4 1.5 电源有载工作、开路与短路 1.6 克希荷夫定律 1.7 电路中电位的概念及计算
2020/12/27
1
1.1 电路的作用与组成部分
第1章 1 1
电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些 电工设备或元件按一定方式组合起来的。
2020/12/27
9
1.3 电压和电流的参考方向
第1章 1 3
1. 电压的实际方向： 由高电位端指向低电位端
2. 电流的实际方向： 正电荷运动的方向或 负电荷运动的反方向
A
+–
I
E UR
+–
B
3. 电压、电流的参考方向：任意假定 电压、电流参考方向与实际方向相同为正值
电压、电流参考方向与实际方向相反为负值
话筒 放 大 器
a. 信号源
扬声器 b. 负载
话筒把声音（信息） 电信号
扬声器把电信号 声音（信息）
2020/12/27
其它形式的能量电能 连接电源和负载， 传输、分配电能 电能其它形式的能量
3
1.1 电路的作用与组成
第1章 1 1
发电 机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
电灯 电动机
话筒
扬声器
放 大 器
例如：E=3V，则 U=3V 或 UAB=3V
2020/12/27
则 U= –3V 或 UAB= –3V 10
1.4 欧姆定律
第1章 1 4
+I
U
R
–
图A
+I
–I
U
R或 U
R
–
+
图B
图C
通过电阻的电流与电压成正比
表达式
U I
=R
U 、I参考方向相同
U= – IR
U、 I参考方向相反
图B中若I= –2A，R=3，则U = – (–2)×3 = 6V
I 4. 额定值与实际值
第1章 1 5
额定值是为电气设备 +
在给定条件下正常运行 而规定的允许值
电源
U
S1
–
S2 S3
电气设备不在额定 条件下运行的危害： P 电源输出的电流和功
率由负载的大小决定 不能充分利用设备的能力 降低设备的使用寿命甚至损坏设备
2020/12/27
17
1.5 电源有载工作、开路与短路
负载：P = U• I 为正值，取用 (消耗) 功率
2020/12/27
15
正方向
第1章 1 5
1、假定方向（参考方向） 二者方向相同时，U (I) > 0 2、实际方向（真实方向） 二者方向相反时，U (I) < 0
例：求功率P，说明P 的性质
1.若：I=2A, U=5V, P=UI= 10W —消耗
14
1.5 电源有载工作、开路与短路
1.5.1 电源有载工作
3. 电源与负载的判别
第1章 1 5
根据电压、电流的实际方向判别
电源：U和 I 的实际方向相反，发出 (提供)功率 负载：U和 I 的实际方向相同，取用 (消耗)功率
根据电压、电流的参考方向判别
若电压、电流的参考方向相同
电源：P = U• I 为负值，发出 (提供) 功率
2020/12/27
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
11
1.4 欧姆定律
I
+
U
R
–
遵循欧姆定律的电阻称 为线性电阻, (反之为非 线性电阻), 它是一个与 电压电流无关的常数。
2020/12/27
u /V
A
第1章 1 4
0
i /A
B
线性电阻的 伏安特性曲线
12
1.5 电源有载工作、开路与短路
I=2A,U=-5V, P=UI= -10W —提供 2.若：I=-2A,U=5V, P=UI= -10W —消耗
I=-2A,U=-5V, P=UI=10W — 提供
IU IU
结论 U、I 的实际方向相同时，P—消耗
U、I 的实际方向相反时，P—提供
2020/12/27
16
1.5.1 电源有载工作
1.5.1 电源有载工作
第1章 1 5
A
C
U
I
E
U
R
R0
B
D
1. 电压与电流 I= E
R + R0 U= RI 2020/12/27 U= E–R0 I
E R0 I
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
13
1.5 电源有载工作、开路与短路 第1章 15
1.5.1 电源有载工作