电工技术项目二 直流电路的认识

3
手电筒电路
电源、负载、连接导线是任何实际电路都不可
缺少的3个组成部分。
s
1
3
2
手电筒电路
2. 电路的主要功能： 一、实现信号的传递、存储和处理。
话筒 扬声器
放 大 器
2. 电路的主要功能： 二、进行电能的转换、传输和分配。
发电机
升压 变压器
降压 变压器
用户 负载
3. 电 路 模 型
实际电路中使用电阻器、电容器、灯泡、 晶体管、变压器等电气元、器件，在电路中 将这些元、器件用理想的模型符号表示。如 图2-1。 电路模型图——将实际电路中各个部件用 其模型符号表示而画出的图形。如图2-3。
a
i
+ u － (a) 关联方向
b
a
i
－ u +
b 非关联方向
(b)
3. 电功率
电场力在单位时间内所做的功称为电功率，
简称功率。
dW p dt
单位：瓦特（W）、千瓦（KW） 功率与电流、电压的关系： 关联方向时： p=ui 非关联方向时： p=-ui
电功率
关联方向时：
非关联方向时：
P=UI
－
P>0，吸收15W功率。
例 2.2
I=2A
（c）非关联方向，
P=-UI=-4×2=-8W，
+
－
U=4V (c) I=-5A
P<0，产生8W功率。 （d）关联方向，
－
U=-6V ( d)
+
P=UI=(-6)×(-5)=30W，
P>0，吸收30W功率。
（三） 基尔霍夫定律
1874 年 , 德国物理学家基尔霍夫首先阐明了复杂电路中电 流与电压的两条定律。 • 1. 电路中几个常用名词
电压的单位 电压的电位为伏特（V），简称伏。 1V＝103mV＝106μV， 1kV＝103V
电压、电位和电动势
2）电 位 电路中某点的电位定义为单位正电荷由该 点移至参考点电场力所做的功。 参考点通常为零电位点。
dWa0 ua dq

0
a
Fdl
dq
电压、电位和电动势
电位与电压 电位是一个相对量，与参考点的选取有关。 而电压是一个绝对量，与参考点的选取无关。 电路中a、b点两点间的电压等于a、b两点 的电位差。
几种常见的电流波形
• (a) 交流电流(正弦波) • (c) 直流电流 (b)无规则电流 (d) 锯齿波
(d)
电流的方向
正电荷运动的方向规定为电流的实际方向。 任意假设的电流方向称为电流的参考方向。
参考方向 a 实际方向 (a) i>0
i
b a
参考方向
iLeabharlann Baidu
b
实际方向 (b) i<0
如果求出的电流值为正，说明参考方向与 实际方向一致，如果求出的电流值为负数，则说明 参考方向与实际方向相反。
P=－UI
P＞0时，吸收功率，为负载或耗能元件， P＜0时，放出功率，为电源或储能元件。
例 2.2
求图示各元件的功率:
（a）关联方向， P=UI=4×(-3)=-12W，
－
I=-3A
+
U=4V ( a) I=3A
P<0，产生12W功率。 （b）非关联方向， P=-UI=-(-5)×3=15W，
+
U=-5V ( b)
电压参考方向的标注方法
选定参考方向后，才能对电路进行分析计算。
u为正值，说明电压的实际方向与参考方向一致， u为负值，说明电压的实际方向与参考方向相反。
例2.1
• 在如图2-6所示的电路中，方框泛指电路中的一般 元件，试分别指出图中各电压的实际极性。
电压与电流参考方向的关联
对一个元件，电流参考方向和电压参考 方向可以相互独立地任意确定，但为了方便 起见，常常将其取为一致，称关联方向；如 不一致，称非关联方向。
项目二 直流电路的认识
• 1. 电路和电路模型
• 2. 电路的基本物理量
• 3. 基尔霍夫定律
• 4. 基尔霍夫定律的应用
• 5. 简单电阻电路的分析方法
（一） 电路和电路模型
• 1. 实际电路组成
– 下图是日常生活中的手电筒电路，是一个最简单的实 际电路。 它由3部分组成：
s
1
•（1）是提供电能的能源， 简称电源； •（2）是用电装置，统称 其为负载，它将电能转换 2 为其他形式的能量； •（3）是连接电源与负载 传输电能的金属导线，简 称导线。
uab ua ub
电压、电位和电动势
3）电 动 势 电动势是衡量外力做功能力的物理量。 外力克服电场力把单位正电荷从电源的负极 搬运到正极所做的功，称为电源的电动势。
dW e dq
电动势的实际方向与电压实际方向相反， 规定为由负极指向正极。
4）电压的方向
电压的实际方向规定由电位高处指向电位 低处。 与电流方向的处理方法类似，可任选一方 向为电压的参考方向。
A R1 I ＋ Us 1 － H G R2 B R3 R4 J ＋ Us 2 － F E R5 C D
图 2-9
• （1）支路
– 电路中流过同一电流的一段电路称为支路 (branch) 。 如图2-9所示电路,R1和Us1构成的BAIHG一段电路,其流 过的是同一电流 , 为一条支路； R2构成的 BG 一段电路 , 也是一条支路 ;GF 之间是一条导线 , 从广义上讲也是一 条支路。
A R1 I ＋ Us 1 － R2 B R3 R4 J ＋ Us 2 － G F E R5 C D
图 2-9
H
• （2）节点
– 电路中三个或三个以上支路的公共连接点称为节点 (node)。如图2-9电路中,B、C、F、G均属节点。
2. 电压及其参考方向
1）电 压
电路中a、b点两点间的电压定义为单位正
电荷由a点移至b点电场力所做的功。
u ab
dWab dq
电压的方向由起点指向终点。
如果电压的大小和方向都不随时间变化，则称 为恒定电压或直流电压，用U表示。如果电压的大小
和方向都随时间变化，则称为交流电压，用u表示。
电压、电位和电动势
R C +
图2-1 理想电阻、电容元 件模型符号
Us
R
图2-2 电路模型图
（二）
电路的基本物理量
1. 电流及其参考方向
电荷的定向移动形成电流。
电流的强弱用电流强度表示，简称电流。
电流强度：单位时间内通过导体截面的电荷量。
dq i (t ) dt
电流强度
dq i (t ) dt
式中dq 为通过导体横截面的电荷 量，若dq/dt为常数，这种电流叫做 恒定电流，简称直流电流，常用大 写字母I表示。 电流的单位是安培（A），简称 安。 1A＝103 mA＝106μA， 1 kA＝103A