电工学(第七版上册)电工技术PPT课件

第一章 电路模型和电路定律
重点：
1. 电压、电流的参考方向 2. 电功率、能量 3. 基本电路元件特性 4. 基尔霍夫定律
1.1 电路和电路模型 一、电路：
由电路器件和电路部件相互连接而成，它为 电流的流通提供路径，具有传输电能、处理信 号、测量、控制、计算等功能。
主要由电源、负载、连接导线及开关等构成 电源：电池、发电机、信号源等
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由 u dw 得 dw udq dq
再由 i dq 得 dt dq
dt
i
根据功率定义 p(t) = dw/dt, 得
P(t)=ui
根据功率的定义知道功率是能量对时间的导 数，反过来能量是功率对时间的积分。
t
W u()i()dξ t0
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二、功率的计算和判断 1.u,i 关联参考方向
u(t) dw(t) dq(t)
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式中dq为由a点移至b点的电荷量，单位为库仑(C); dw是 为移动电荷dq电场力所做的功，单位为焦耳(J)。电位、电压 的单位都是伏特(V), 1V电压相当于移动1C正电荷，电场力所 做的功为 1J。在电力系统中嫌伏特单位小，有时用千伏(kV)。 在无线电电路中嫌伏特单位太大，常用毫伏(mV)、微伏(μV) 作电压单位。
负载：用电设备
二、电路模型 (circuit model) 1. 理想电路元件：
具有某种确定的电磁性质的假想元件；
其u、i关系可用数学式子表示（建模）。
几种基本的电路元件： 电源元件 电阻元件 电感元件 电容元件
2. 电路模型： 由理想电路元件互相连接的电路（而不是
实际的电路)。 本教材的主要内容是介绍电路理论的入
+
i u
–
p = ui 表示元件吸收的功率 P>0 吸收正功率 (吸收) P<0 吸收负功率 (发出)
-
关联参考方向
i
-
U
+
非关联参考方向
例：电压电流参考方向如图中所标， 问对A、 B两部分电路电压电流参考方向关联否？
i
＋
AU B
－
答： A 电压、电流参考方向非关联； B 电压、电流参考方向关联。
注意： (1)参考方向必须在图中相应位置标注， (2) 在计算过程中不得改变。 (2)参考方向不同时，其表达式相差一负
1. 用箭头表示： 箭头的指向为电流的参考方向。
2.用双下标表示： 如iAB,电流的参考方向由A点指向B点。
i
A
B
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2 .电压
两点之间的电位之差即是两点间的电压。从电场力做功概 念定义，电压就是将单位正电荷从电路中一点移至电路中另 一点电场力做功的大小，如图 所示。用数学式表示，即为
定义电压示意图
号，但实际方向不变。 同电流一样，两点间电压数值的正与负是 在设定参考方向的条件下才有意义。
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电位与电压的区别是什么？ 要讨论电位，必须在电路中选择一个参
考点，令参考点电位为零，电位值是相对的， 参考点选取不同，各点电位会随之变化。电压 是电路中两点间电位差，电路中两点间电压是 固定的，不随参考点变化而变化。所以各点的 电位高低是相对的，而两点间的电压是绝对的。
i(t)limΔqdq Δt0 Δt dt
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电流强度定义说明图
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单位：A（安培） kA、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A 1 A=10-6A
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电流的参考方向与实际方的实际方向
i 参考方向
i
A
实际方向 B A
i>0
参考方向 实际方向 B
i <0
它们分别用U、I、Q、 分别表示。
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1.电流(current)：
带电质点的有规则的定向运动。
电流：虽然人们看不见摸不着它，但可通过电流的各 种效应(譬如磁效应、热效应)来感觉它的客观存在，这 是人们所熟悉的常识。所以，毫无疑问，电流是客观存 在的物理现象。为了从量的方面量度电流的大小，引入 电流强度的概念。 单位时间内通过导体横截面的电荷 量定义为电流强度。电流强度用i(t)表示， 即：
A
B
(2)用正负极性： A +
U
B
(3)用双下标： A
UAB
B
参考方向
+U
–
+ 实际方向
U >0
参考方向
+U
–
实际方向 +
U <0
3.电位： 电路中为分析的方便，常在电路中选某
一点为参考点，任一点到参考点的电压称 为该点的电位。
用表示，单位与电压相同，也是V(伏)。
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4.关联参考方向 i
+
U
1.3 电功率和能量 一：电功率
单位时间做功大小称作功率，或者说做功的速率称为 功率。在电路问题中涉及的电功率即是电场力做功的速率， 以符号p(t)表示。功率的数学定义式可写为 :
p(t) dw(t) dt
式中dw为dt时间内电场力所做的功。功率的单位为瓦(W)。 1瓦功率就是每秒做功 1 焦耳，即1W = 1J/s 。
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电流的参考方向设成从a流向b, 电压的参考方向设成a 为高电位端，b为低电位端，这样所设的电流电压参考方向 称为参考方向关联。设在dt时间内在电场力作用下由a点移 动到b点的正电荷量为dq, a点至b点电压u意味着单位正电荷 从a移动到b点电场力所做的功，那么移动dq正电荷电场力 做的功为dw=udq。电场力做功说明电能损耗，损耗的这部 分电能被ab这段电路所吸收。
从电位、电压定义可知它们都是代数量，因而就有参考 方向问题。电路中，规定电位真正降低的方向为电压的实际 方向。但在复杂的电路里或在交流电路里，两点间电压的实 际方向是经常改变的，这给实际电路问题的分析计算带来困 难，所以也要对电路中两点间电压设出参考方向。
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电压参考方向有三种表示方式：
U
(1)用箭头：
门知识并为后续课程打下基础，主要是计算 电路中器件的端子电流和端子间的电压，一 般不涉及器件内部发生的物理过程。
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1 0 B A S E - T w a ll p la t e
开关
灯泡
电 池
导线 实际电路
开关 S
电
RS
池
US
导线
电路模型
灯泡 R
1.2 电流和电压的参考方向
一、电路中的主要物理量
主要有电压、电流、电荷、磁通、 电功率、电能量等。
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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
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)
单位
kA 、A、mA、 μA
kV 、V、mV、 μV
电动势E
低电位 高电位 (电位升高的方向)
kV 、V、mV、 μV
注意：它们是标量，规定方向是为了便于电路的计算。 21