中国矿业大学电工学(电工技术)教学课件合集(14)

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U
R
R0
干电池导线电珠
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。
+
U=IR
+
U = – IR
U IR
U IR
–
–
表达式中有两套正负号：
(1) 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；
(2) U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。
通常取 U、I 参考方向相同。
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例: 应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。
电灯电动机
电炉
...
话筒放扬声器大器
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2. 电路的组成部分
电源: 提供电能的装置
发电机
升压变压器
输电线
负载: 取用电能的装置
降压变压器
电灯电动机
电炉
...
中间环节：传递、分配和控制电能的作用
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2.电路的组成部分
信号处理：
信号源:
放大、调谐、检波等
提供信息话筒
放扬声器
大
器
直流电源:
负载
提供能源
直流电源
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
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1. 2 电路模型
为了便于用数学方法分析电路, 一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或
+
开关闭合, 接通电源与负载 E
1. 电压电流关系
I E
– R0
R
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
(2) 在电源有内阻时，I U 。
电源的外特性
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。
+
UI 6V 2A
R
–
(a)
+
U 6V
I R
– –2A
(b)
解: 对图(a)有, U = IR 所以 : R U 6 3Ω I2
对图(b)有, U = – IR 所以 : R U 6 3Ω I 2
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
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kV 、V、mV、 μV
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2. 电路基本物理量的参考方向
I
(1) 参考方向
+
在分析与计算电路时，对 E
+
电量任意假定的方向。
3V
U
(2) 参考方向的表示方法
R0
_
电流： I
箭标a R b
电压：
+ U–
正负极性 a
b
双下标 Iab 注意：
双下标 Uab
在参考方向选定后,电流(或电压)值才有正负之
0
I
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1.5.1 电源有载工作
开关闭合,接通电源与负载。
1. 电压电流关系
I E R0 R
U = IR 负载端电压
+ E
– R0
或 U = E – IRo
I R
2. 功率与功率平衡
UI = EI – I2Ro
P = PE – P (3) 电源输出的功率由负载决定。
其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电
路相对应的电路模型。
理想电路元件主要有
I 开关
电阻元件、电感元件、电
+ E
+
容元件和电源元件等。
U
R
例：手电筒
R0
手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。
干电池导线电珠手电筒的电路模型
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手电筒的电路模型
I 开关
+ + E
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1.3 电压和电流的参考方向
1. 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)
线性电阻的概念：
遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。
即：R U 常数 I
电路端电压与电流的关系称为伏安特性。
线性电阻的伏安特性
I/A
是一条过原点的直线。
o
U/V
线性电阻的伏安特性
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1.5 电源有载工作、开路与短路
I
1.5.1 电源有载工作
负载电源内阻负载大小的概念:
取用产生消耗
负载增加指负载取用的
功率功率功率电流和功率增加(电压一定)。
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3. 电源与负载的判别
(1) 根据 U、I 的实际方向判别
电源：
U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出，
分。
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(3) 实际方向与参考方向的关系
实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。
例: 电路如图所示。电动势为E =3V
方向由负极指向正极；
电压U的参考方向与实际方向相同, U = 2.8V, 方向由指向；
电压U´的参考方向与实际方向相反, U´= –2.8V;
即: U = – U´
I = 0.28A I = – 0.28A
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+ E
+
3V
U U´
R0 2.8V – 2.8V
+
电流I的参考方向与实际方向相同， I=0.28A,由流向, 反之亦然。
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1.4 欧姆定律
U、I 参考方向相同时 U、I 参考方向相反时
第1章电路的基本概念与基本定律
1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 欧姆定律 1.5 电源有载工作、开路与短路 1.6 基尔霍夫定律 1.7 电路中电位的概念及计算
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第1章电路的基本概念与基本定律
本章要求: 1.理解电压与电流参考方向的意义； 2. 理解电路的基本定律并能正确应用； 3. 了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解
电功率和额定值的意义； 4. 会计算电路中各点的电位。
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1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备
或电路元件按一定方式组合而成。
1. 电路的作用
(1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
升压输电线变压器
(2)实现信号的传递与处理
降压变压器