电工学-第1章直流电路ppt课件
合集下载
第1章 直流电路(电工学C)
理想电压源
本身功耗忽略不计， 只起产生电能的作用
理想电流源
理想电源元件的两种工作状态
进入理想无源元件
《电工学B》
第1章 直流电路
一、理想有源元件
1.理想电压源（恒压源）
I
+
+
US -
U=定值
-
图形符号
U
US
O
I
伏安特性
特点
（1）Ｕ恒定 （2）I=?
空载I=0 有载:I=U/R 短路I =∞
《电工学B》
第1章 直流电路
基尔霍夫电流定律的推广应用
＋UCC
RB
RC
B C IC
IB
E
IE
IC+ IB - IE＝0
可将KCL推广到 电路中任何一个 假定的闭合面。
——广义结点
I
5
6V+_ 1
2
I=0
I =? +_12V 1 5
《电工学B》
第1章 直流电路
例 1 图示的部分电路中，已知 I1＝3 A，I4＝－5 A， I5＝8 A，试求I2、I3和I6。
若从某点出发绕回路一周回到原点，电位的变
化等于零。 在电路的任何一个回路中，沿同一方向环行，
同一瞬间电位升等于电位降。
《电工学B》
第1章 直流电路
选择环行方向
+
+
电位升 = 电位降 US1 + U2 = US2 + U1
US1__ U1 R1
__US2 R2 U2
R3
+
US1 + U2 －US2 － U1 ＝ 0 I1
U_L
功率平衡：PE , PS , PL
电工基础知识直流电路知识ppt课件
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
直流电路知识教学内容（约70分钟）
7.电感(L)： 表明电路产生磁能力的物理量。单位：H（亨利）
电感有一种阻碍交流电变化的作用，称它为感抗。 XL=UL/IL
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
课程简介（约5分钟）
➢ 一、电工基础知识 ➢ 二、常用工具、用具、量具 ➢ 三、油气集输知识 ➢ 四、油气集输工艺流程 ➢ 五、油气集输工艺流程的绘制和识读 ➢ 六、离心泵
直流电路知识教学内容（约70分钟）
5.电功率(P) ：单位时间内电流所做的功，叫电功率。
单位：W
P=W/t=UIt/t=UI=U2/R
能量的转化
U：电压 ，V
R：电阻 ，Ω
I： 电流 ，A
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
方J向：：电正流电密荷度运A动/m的m方2向或负电荷运动的反方向 I：电流强度 A
单S位：：导A体k横A截m面A积 μmAm2
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
直流电路知识教学内容（约70分钟）
直流电路知识教学内容（约70分钟）
8.电容(C)：电容器储存电荷的能力。
任何两块金属导体，中间用不导电的绝缘材料隔开就形成了 一个电容器。
电工学-直流电路
功率：P=UI
S
I 单位为瓦（W）
2、电路中功率平衡关系
E
US
UL
产生功率 =消耗功率 3、电气设备的额定值
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
电气设备不在额定条件下 当电气设备实际值等于额定
运行的危害：
值，称其工作在额定状态，
不能充分利用设备的能力 大于额定值时称为过载，
降低设备的使用寿命 小于额定值时称为欠载。
电路的组成
电源: 其它形式的能量电能 负载: 电能其它形式的能量
中间环节: 保护、接通、切断电路等 如开关、连接导线、熔断器等
13
第1章 1 1
直流电路： 当电路中的电流是不随时间变化的直流电流时，
称这种电路为直流电路。其电压、电流、电动势分别用 大写字母U、I、E表示。
交流电路： 当电路中的电流是随时间变化的交流电流时，
解： – 9+(–2) –I3 –8=0
例：若I1=9A， I2= –2A，
I4=8A。 求： I3
I3
19A
KCL
电流的参考方向 与实际方向相39反
KCL推广应用
IA
A
IAB
ICA
IB
IC
B IBC
C
第1章 1 6
对A、B、C三个结点 应用KCL可列出：
IA= IAB–ICA IB= IBC–IAB IC= ICA–IBC 上列三式相加，便得 IA + IB + IC =0
S 电源这一状态称为有载或带载。
E
US
UL
交流电路中
I 1、电路中的物理量
电流：单位时间内通过电路某一 横截面积的电荷量
最新电工技术第一章 直流电路ppt课件
5.功率
单位时间内电场力所做的功。
✓定义：单位时间内电流做的功。 ✓单位：伏特W、kW 、mW
p dw u dw
dt
dq
i dq dt
pdwdwdqui dt dqdt
功率的单位：W (瓦) (Watt，瓦特) 能量的单位：J (焦) (Joule，焦耳)
元 件
+
UI关联正方向
吸
u
收
或 发
UabUaUb
✓单位：伏特V、kV 、mV、μV
✓电压 表示方式
正负号
a
+ U_ab b
箭头 a
Uabb
双下标
Uab（高电位在前，
低电位在后）
Uab = -Uba
✓方向
实际方向：高电位指向低电位，即电位降的方向。 参考方向：任意假定的方向，为了方便分析电路。
实际方向与参考方向（正方向）的关系
实际方向与参考方向一致，电压值为正值； 实际方向与参考方向相反，电压值为负值。
例如：
理想化 电源
今后我们分析的都是
理想化 导线
I
+ E RU
_
电路模型，简称电路。
理想化 元件
4. 模型元件
理想电路元件 （模型元件）
对实际电路元件进行科学的概 括和抽象，形成一些具有特定 电磁性质的理想元件。
5种基本的模型元件： 电阻元件：表示消耗电能的元件 电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件 电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件
P 6U 6I3( 3)( 1 )3W （吸
已知： U1=1V, U2= -3V，U3=8V, U4= -4V,
U5=7V, U6= -3V，I1=2A, I2=1A,，I3= -1A 对一完整的电路，满足：发出的功率＝吸收的功率
电工学第一章 直流电路
例1：试用电压源与电流源等效变换的方法计算2电 阻中的电流。
1
2A 3 + 6V – 6 + 12V – (a) 1 2
解:
I 2A 3 2A
–
1 1 2V
6 (b)
由图(d)可得
I 8 2 2 2 2 A 1A
– 2 I 4A (c) 2
2 2V 2 2 + 8V – (d)
例：当RL= 时，电压源的内阻 R0 中不损耗功率， 而电流源的内阻 Rs 中则损耗功率。
(2) 等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。 + – a a a a
E
R0
IS
b
R0
E
– +
R0
IS
R0
b
b b (3) 理想电压源与理想电流源之间无等效关系。 (4) 任何一个电动势 E 和某个电阻 R 串联的电路， 都可化为一个电流为 IS 和这个电阻并联的电路。
Ro
短路电流（很大）
R
U= 0 电源端电压 P= 0 负载功率 电源产生的能量全被内阻消耗掉 PE = P = I ² 0 R I 有
电路中某处短路时的特征: 1.短路处的电压等于零；U = 0 2.短路处的电流 I 视电路情况而定。 源 电 路
+ U
–
1.3 电源的两种模型及其等效变换
一、电压源模型 电压源是由电动势 E 和内阻 R0 串联的电源的电路模型。
欠载(轻载)： I < IN ，P < PN (不经济)
例: 已知:电路中U=220V，I=5A，内阻R01= R02= 0.6。 求: (1) 电源的电动势E1和负载的反电动势E2 ； (2) 说明功率的平衡关系。 解：(1) 对于电源 + U= E1-U1= E1-IR01 E1 即 E1= U +IR01 – = 220+50.6=223V R01 U= E2+U2= E2+IR02 即 E2= U -IR02 = 220-50.6 = 217V
中南大学电工学第1章直流电路01.ppt
注：理想电容不消耗量，只存储电场能
23
第1章 直流电路
3、电感元件
电路符号
实际电感元件
原理:用导线绕成的线圈, 通以变化电流，将在线圈两端产生感应电压。
• 伏安特性(VAR):
u L di dt
单位：亨(利)(H) 1mH 103 H
• 微分关系:
i(t)
i(t0 )
1 L
t
u( )d
t0
“记忆”元件
电容器由中间隔以绝缘介质的两块金属极板组成
C
+q
-q
iu
• 伏安特性（VAR):
i C du dt
单位：法拉(F) 1F 106 F,
1pF 10 12 F
• 微分关系:
u(t
)
u
(t0
)
1 C
t
i( )d
t0
“记忆”元件
{ • 功率:关联参考方向下 P ui Cu du dt
>0 吸收能量 <0 发出能量
已设定。已知：I1=2A, I2=-1A, I3=-1A, U1=7V, U2=3V,
U3=4V, U4=8V, U5=4V, 求各元件消耗或向外发出的功率。
解：元件4：为关联参考方向
U2 _ +2
U4 _ +4
P4=U4I3=8×(－1)=－8w, 发出功率,电源
元件5：为非关联参考方向
I1 +
U1 1 _
• 功率:关联参考方向下
{ P ui Li di dt
>0 吸收 <0 发出
注：理想电感不消耗量，只存储磁场能
24
第1章 直流电路
1.4.2 理想有源元件
电路第1章-直流电路基本概念课件.ppt
在电路中，电源以外的部分叫外电路，电源以内的部分 叫内电路。
2. 电源电动势
在内电路中，有一种力能够不断地把正电荷从低电位移到高电位， 这种力叫做电源力，也叫非静电力。
衡量电源力做功能力大小的物理量叫做电源电动势。 在电源内部，电源力把正电荷从低电位（负极）移到高电位（正极） 反抗电场力所做的功W 与被移动电荷的电荷量q 的比值就是电源电动 势，简称电动势。
端电压随外电路电阻变化的规律：
三、电容
1、结构：两个互相靠近、彼此绝缘的金属电极 就能构成一个最简单的电容器
23、、特公性式：：储存C电荷UQ 4、单位：法（拉）（F），还有较小的单位微
法（μ F）和皮法（pF） 5、平行板电容器的电容量公式： C S
d
四、电感
1、结构：线圈 2、特性：阻碍电流的变化 3、单位：亨特（H） 4、电感元件具有自感和互感的特性
一、电阻与电阻定律
1. 电阻
导体对电流的阻碍作用叫电阻，用字母R 表示。 在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是Ω。
1kΩ=103Ω 1MΩ=106Ω
2. 电阻定律
在温度不变时，一定材料的导体的电阻与它的长度成正 比，与它的截面积成反比。这个规律叫做电阻定律。
二、电阻器
1. 常用电阻器
情景导入
夜幕降临，人们回到了温馨的家，亮起电灯，打开电视，如图所示； 城市建筑物也被流光溢彩的灯光笼罩，变得分外美丽。这一切，都离不 开“电”。
在学校实训室里，学生借助各种仪器来学习技能，如图所示；在工 厂车间里，各种设备需要电动机来拖动。这一切，也都离不开“电”。
第一章 直流电路的基本概念
1 第一节 电路的基本物理量
部分电路欧姆定律：电路中的电流I 与电阻两端的 电压U 成正比，与电阻R 成反比。
2. 电源电动势
在内电路中，有一种力能够不断地把正电荷从低电位移到高电位， 这种力叫做电源力，也叫非静电力。
衡量电源力做功能力大小的物理量叫做电源电动势。 在电源内部，电源力把正电荷从低电位（负极）移到高电位（正极） 反抗电场力所做的功W 与被移动电荷的电荷量q 的比值就是电源电动 势，简称电动势。
端电压随外电路电阻变化的规律：
三、电容
1、结构：两个互相靠近、彼此绝缘的金属电极 就能构成一个最简单的电容器
23、、特公性式：：储存C电荷UQ 4、单位：法（拉）（F），还有较小的单位微
法（μ F）和皮法（pF） 5、平行板电容器的电容量公式： C S
d
四、电感
1、结构：线圈 2、特性：阻碍电流的变化 3、单位：亨特（H） 4、电感元件具有自感和互感的特性
一、电阻与电阻定律
1. 电阻
导体对电流的阻碍作用叫电阻，用字母R 表示。 在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是Ω。
1kΩ=103Ω 1MΩ=106Ω
2. 电阻定律
在温度不变时，一定材料的导体的电阻与它的长度成正 比，与它的截面积成反比。这个规律叫做电阻定律。
二、电阻器
1. 常用电阻器
情景导入
夜幕降临，人们回到了温馨的家，亮起电灯，打开电视，如图所示； 城市建筑物也被流光溢彩的灯光笼罩，变得分外美丽。这一切，都离不 开“电”。
在学校实训室里，学生借助各种仪器来学习技能，如图所示；在工 厂车间里，各种设备需要电动机来拖动。这一切，也都离不开“电”。
第一章 直流电路的基本概念
1 第一节 电路的基本物理量
部分电路欧姆定律：电路中的电流I 与电阻两端的 电压U 成正比，与电阻R 成反比。
第一章 电工学
B
电场力把单位正电荷从A移到B所做的功(UAB )，与外 力克服电场力把相同的单位正电荷从B经电源内部移向 A所做的功(eBA )是相同的，所以UAB= eBA。
第1章 直流电路
5、电功率：单位时间内电场力所做的功。
p dw dt
p dw dt
,
u
dw dq
,
i
dq dt
dw dq dq dt
结论：电路中任意两点间的电压等于该两点间 的电位之差。
第1章 直流电路
例1.2 a
已知 Uab=1.5 V，Ubc=1.5 V。求 Ua；Ub；Uc；Uac
(1) 以a点为参考点，Ua=0
Uab= Ua–Ub
1.5 V
Ub = Ua –Uab= –1.5 V
Ubc= Ub–Uc Uc = Ub –Ubc= –1.5–1.5= –3 V Uac= Ua–Uc = 0 –(–3)=3 V (2) 以b点为参考点，Ub=0
1.1 电路的作用和组成
电路——电流流通的路径。
电源 ＋ US －
返 回
下一节
上一页
下一页
第1章 直流电路
电路的作用
3
返回
下一节
上一页
下一页
第1章 直流电路
电路的组成
电源： 将非电形态的能量转 化为电能的供电设备。
负载： 将电能转化为非电 形态的能量的用电 设备。
连结导线：沟通电路、输送 电能。
兆
千
厘
毫
10–3
纳
皮
…
109 106
103 10–2
10–6 10–9
10–12 …
第1章 直流电路
第一章 直 流 电 路
(2) 注意转换前后 US与 Is 的方向
a I RO
US
E和IS方向相同 US和IS方向相反 I'
a
+
b
Is
RO' b
RO -
I
a
I'
a
Is
b
US
RO'
+
b
(3)
恒压源和恒流源不能等效互换
+ a I I' a Uab' b
S
US I
S
b
U R U 0
S
Is
（不存在）
o
（4）该等效 变换可推广到含源支路。即恒压
。假设时尽量同实际方向。 (2) 在以后的解题过程中，注意一定要先假定“正方向” (即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程 计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的.
(3) 为了避免列方程时出错，习惯上在负载两端把 I 与
U 的方向按相同方向假设，称关联正方向。
(4) 许多方程式，如U/I=R 仅适用于假设正方向一致
变压器、传输线
聊城大学
电源---提供电能的装置
1、电路的组成
中间环节----传输、分配电能的作用 负载----取用电能的装置
2、电路的作用
电能的传输和转换（发电、照 明等） 信息的传递和处理（信号的 产 生、放大、整形、数字信号的 运算、存储等）
二、电路模型和理想电路元件
1、实际电路元件理想化后得电路模型。如：灯泡有电阻性、电 容性和电感性，但主要是电阻性。
电流：箭头从高电 位指向低电位。
电压
箭
头 a
双下标
Uab（高电位在前，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
U＝0
路
h
12
第
1 章
1.4 电路中的参考方向
直 流
原则上参考方向可任意选择。
电 路
在分析某一个电路元件的电压与电流的关系 时，需要将它们联系起来选择，这样设定的
参考方向称为关联参考方向。
I ＋
I ＋
电 源
U
U
负 载
－
－
h13第Fra bibliotek1 章
1.5 理想电路元件
直
流
电
理想电路元件
路
理想有源元件
理想无源元件
h
9
第
1 章
1.3 电路的状态
直 一、通路
流
电 路
当电源与负载接通，电路中有
了电流及能量的输送和转换。 E
电路的这一状态称为通路。
SI
＋
＋
US
UL
－
－
通路时，电源向负载输出电功率，电源这时的状态称 为有载或称电源处于负载状态。
各种电气设备在工作时，其电压、电流和功率都有一 定的限额，这些限额是用来表示它们的正常工作条件 和工作能力的，称为电气设备的额定值。
h
15
第
1 章
2. 电流源 可提供一个固定的电流 IS ，称为源电流。
直 流
I＝ IS＝定值 ＋
电
IS
路
电激 U
流
－
U
O
I
IS
电流源的特点：
输出电流 I 等于源电流 IS ，是由其本身所确定的定值， 与输出电压和外电路的情况无关。 输出电压 U 不是定值，与输出电流和外电路的情况有关。
h
16
第
1
＋
UL －
路 电源产生的功率： PE = E I
电源输出的功率： PUS = US I
负载取用的功率： PL = UL I
6. 电能
定义：在时间 t 内转换的电功率称为电能：W = P t 符号：W（直流电路）。 单位：J。 单位转换：千瓦时（kW·h）
1 千瓦时为 1 度电，1 kW·h＝3.6 106 J。
3
mA
S
h
4
第
1 章
从电源来看，电源本身的电流通路称为内电路，
电源以外的电流通路称为外电路。
直 流
当电路中的电流是不随时间变化的直流电流时，
电
这种电路称为直流电路。
路 当电路中的电流是随时间按正弦规律变化的交
流电流时，这种电路称为交流电路。
二端 网络
二端 网络
无源网络
有源网络
h
5
第
1 章
1.2 电路的基本物理量
直 (2) 讨论电路的功率平衡关系。
流 电 路
［解］(1) 由于电压源与电流源串联 I＝IS＝3 A
R
根据电流的方向可知 U＝US＋RIS ＝( 3 + 1 3 ) V = 6 V
电 能的消耗而没有电场能和磁
路 场能的储存，这一部分电路
可用电阻元件来代替。
R=
u i
（）
线性电阻与非线性电阻
＋i u －
电阻消耗的功率
U2 P = UI = RI2 = R
17
R
h
第
1 章
电阻图片
直 流 电 路
水泥电阻
18
碳膜电阻
线绕电阻
可变电阻
压敏电阻
功率电阻
h
19
第
1 章
3 A，［R例＝1.15.1］。在求图：示(1)直电流压电源路的中电，流已和知电U流S＝源3的V电，压IS；＝
I
章
＋
＋
直 流 US
U
I
IS
＋
U
电
－
－
－
路
当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时，
它们输出（产生）电功率，起电源作用。
I
I
＋
＋
US
U
－
－
IS
＋
U
－
当电压源和电流源的电压和电流实际方向如上图时， 它们取用（消耗）电功率，起负载作用。
h
第
1 章
二、理想无源元件
直 流
电阻元件
当电路的某一部分只存在电
直 一、什么是电路
流 电路就是电流流通的路径。
电 路
S
E
是由某些元、器件为完成一定功能、按一定 方式组合后的总称。
h
第
1 章
二、电路的作用
直 一是实现能量的输送和转换。 流 二是实现信号的传递和处理。 E
电
路 三、电路的组成
电源：将非电形态的能量
+
转换为电能。
负载：将电能转换为 非电形态的能量。
导线等：起沟通电路和 输送电能的作用。 E
① 选大地为参考点：
② 选元件汇集的公共端或公共线为参考点：
h
7
第
1 章
3. 电压
I
直 流 电 路
电场力将单位正电荷从电路
的某一点移至另一点时所消
耗的电能。 电压就是电位差。
＋＋
E －
US －
＋
UL －
直流电路中电压用 U 表示，单位为伏[特]（V）。
US 是电源两端的电压， UL 是负载两端的电压。
h
11
第 1
章 三、短路
直 流 电
当某一部分电路的两端用电 阻可以忽略不计的导线或开
路 关连接起来，使得该部分电
路中的电流全部被导线或开
关所旁路，这一部分电路所
处的状态称为短路或短接。
电源短路S1 EL1 S2 EL2
短路的特点：
短路处的电压等于零 短路处的电流应视电路情况而定
有 I 视电路而定
源 电
直 流
1. 电流
电 路
i=
dq dt
（A）
直流电路中：
Q I= t
I
＋
＋＋
＋
E－
US －
UL －
电流的实际方向：规定为正电荷运动的方向。
h
6
第
1 章
2. 电位
电场力将单位正电荷从电路
直 流
的某一点移至参考点时所消
电
耗的电能。
路
参考点的电位为零。
I
＋＋
＋
E－
US －
UL －
直流电路中电位用 V 表示，单位为伏[特]（V）。 参考点的选择：
电工技术
第 1 章 直流电路
1.1 电路的作用和组成 1.2 电路的基本物理量 1.3 电路的状态 1.4 电路中的参考方向 1.5 理想电路元件 1.6 基尔霍夫定律 1.7 支路电流法 1.8 叠加定理 1.9 等效电源定理 1.10 非线性电阻电路
返回主页 上一h 章1 下一章
2
第
1 章
1.1 电路的作用和组成
h
第 1
章 二、开路
直 当某一部分电路与电源断开，
流 该部分电路中没有电流，亦无
电 路
能量的输送和转换，这部分电 路所处的状态称为开路。
E
S1
EL1
10
S2 EL2
电源既不产生也不输出电功率，电源这时的状态称为空载。
开路的特点：
有
开路处的电流等于零
源
开路处的电压应视电路情况而定
电 路
I＝0 U 视电 路而定
4. 电动势
电源中的局外力（非电场力）将单位正电荷从电源负极
移至电源正极时所转换而来的电能称为电源的电动势。
符号： E 或 e，单位：V。 电动势的实际方向：由低电位指向高电位。
h
8
第
1 章
5. 电功率
I
直 流 电
定义：单位时间内所转换的电能。 ＋ ＋
符号：P（直流电路）。 单位：W。
E－
US －
电 压 源
电 流 源
电
电
电
阻
容
感
元
元
元
件
件
件
h
14
第
1 章
一、理想有源元件
直 流
1. 电压源 可提供一个固定的电压 US ，称为源电压。
电
I
路
＋
U
＋ US
U＝ US ＝定值
US
－
－
O
I
电压源的特点：
输出电压 U 等于源电压 US ，是由其本身所确定的定值， 与输出电流和外电路的情况无关。
输出电流 I 不是定值，与输出电压和外电路的情况有关。