第八章 直流电
医用物理学直流电PPT课件
R1
1,r1
2,r2 R2 3,r3
一段复杂的含源电路
13
2
R2
I2
I
B
I1
R1
1
C
R4 4
R3
3
I3 A
5
D R5
分支电路
14
第三节 RC电路的暂态过程
一、RC电路的充电过程
AK
R
B
+q ++ ++
-q - - - - C
电容器的充放电电路
15
ic R
uc
RC
duc dt
uc
t
uc Ae RC
E dl
a
5
a b
j
E
j
b
I
2r 2
rˆ
Uab
E dl
a
rb I dr
ra 2r2
I (1 1)
2 ra rb
10 1 1
( ) 707(V )
2 103 1 1.8
有生命危险!6
7
第二节 基尔霍夫定律 （Kirchhoff’s Law）
一、电源电动势 二、含源电路的欧姆定律
1
j
1
E
E
此式称为欧姆定律的微分形式。 3
例）一铜导线中的电流密度为j=2.4106A/m2，自 由电子数密度为n=8.41028个/m3，求电子漂 移速度。
解： j neu
u
j ne
2.4 106 8.4 1028 1.60 1019
1.8 104 (m / s)
电子漂移速度是很小的！“电”传播速度 快是讲电场传播快。
ic
uc R
电工学(第七版)上册秦曾煌第八章
M E
–
–
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3. 电磁转矩 直流电动机电枢绕组中的电流(电枢电流Ia)与磁 通 相互作用，产生电磁力和电磁转矩, 直流电动机 的电磁转矩公式为 T = KT Ia KT: 与电动机结构有关的常数 : 线圈所处位置的磁通 Ia：电枢绕组中的电流 单位: (韦伯)，Ia (安) ，T (牛顿•米) 4. 转矩平衡关系 电动机的电磁转矩T为驱动转矩, 它使电枢转动。 在电动机运行时，电磁转矩必须和机械负载转矩及空 载损耗转矩相平衡，即
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转矩平衡过程 当电动机轴上的机械负载发生变化时，通过电 动机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁转矩将 自动调整，以适应负载的变化，保持新的平衡。 例：设外加电枢电压 U 一定，T=T2 (平衡)，此时， 若T2突然增加，则调整过程为 E K E Φn E T2 n T
U I a Ra n K E
可知，改变转速常用以下两种方法。
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保持电枢电压U不变，改变励磁电流If (调Rf) 以 改变磁通 。 Ra U T 由式 n 2
8.5.1 改变磁通 调速
K EΦ
KT K EΦ
可见：在U 一定的情况下，改变 可改变转速 n 。 一般只采用减少励磁电流(减弱磁通)的方法调速, 即
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电刷 N a I F I 换向片
b
E
F d T
n
E
c S
– U + 线圈在磁场中旋转, 将在线圈中产生感应电动势。 由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向相反。 1. 电枢感应电动势 KE: 与电机结构有关的常数 E=EK n n: 电动机转速 ：磁通
第八章 直流电
I1
13 20
A,
I2
3 10A,I37 20A
例8-2 如图电路己知 电源电动势,各支路 的电阻和电源内阻求 通过电流计的电流强 度。
I1 R1
A
Ⅰ
I2 R2
B R3 I3 GI g Ⅱ C
D R4 I4
Ⅲ
解:
建立节点方程组
节点A:
I I1 I 2 (a)
节点B:
I1 I3 I g (b)
第八章 直流电
第一节 电流密度
一、电流和电流密度 1.电流产生的条件 (1)导体内部存在大量载流子:电子、正负离子 (2) 导体两端存在电势差（电压）
2.电流强度
稳恒电流(steady current)
I q t
瞬时电流(twinkling current)
i lim q dq t0 t dt
逆时针方向，
uab ua ub
等于？
1, r1 a
2, r2
1 IR2 IR1 Ir1
4.0 0.2 R2 R1 r1
b R2
E2
uab ua ub 2 Ir2 8 0.21 7.8V
uac ua uc 1 Ir1 4 0.2 0.5 4.1V
节点2 i2 i4 i5 0
i3
i5
节点3 i3 i5 i6 0
3
I1 A I 2
右图中有两个节点？能列
出几个节点电流方程？
R1
C
1
I3
R2
R3
2 D
如图节点A 如图节点B
I1 I2 I3 0 B
第八章 直流电
11
在∆t 时间内穿过面元∆S的电量
∆q j= =Zenυ =ρeυ ∆S→ ∆t∆S 0
lim
二、欧姆定律
1、欧姆定律的积分形式 、
I ∝U
U U I = 或 = IR R
R
1 G= R
单位： 电阻 单位：欧姆 Ω
l R=ρ S
ρ
ρ 电阻率
电导率
电导 单位：西门子 单位：
S σ=1
∆U =E∆l
I
∆I
∆l
j = E=σE
1
ρ
∆U
物理意义： 物理意义：
表明通过导体中任一点的电流密度 j 与电 方向相同， 场强度 E 方向相同，大小成正比 比积分形式更具有普遍性
∆S
13
第二节 基尔霍夫定律
（Kirchhoff’s Law） ）
一、电源电动势 电源 把其它形式的能量转换为电能
14
ε 规定 的正方向为电源负极指 ε 向正极。 对电源 : 向正极。 若 方向与研究方向相同 取 >0为正, ε方向与研究方向相同, ε 为正, , 若相反, 则取 <0为负。 ε 为负。 若相反,
闭合回路
UAB =VA −VB = 0
∑I R −∑ε
i i
i
=0
闭合回路的欧姆定律
19
例8－2 －
∑I R −∑ε
+
−
非静电力： 非静电力：化学能提供 外电路: 外电路: 正电荷经电源外部从正极板流向负极板 内电路: 内电路: 正电荷从电源内部从负极板流向正极板 + −
15
电源电动势
描述电源非静电力作功能力的大小
电源电动势是把单位正电荷从负极板经内电路搬至 正极板非静电场力所做的功。 正极板非静电场力所做的功。
西安交通大学医用物理学第八章 第一节直流电流
标量 但对不同载流子有两种流向 规定以正电荷的流动 方向为电流方向 高电势-→低电势
直流电流：不随时间变化的电流。 I(t) = 常量 交流电流：随时间变化的电流。 I(t) ≠ 常量
I 的缺陷：不能反映导体截面上电流 的方向及大小的分布
只有当电流在均匀长直的、各向同性导线中流动，截面上电 流才是均匀分布
Zenvv
Z 与载流子种类有关
正载流子:电流密度方向 = 载流子运动方向
负载流子:电流密度方向 = -载流子运动方向
载流子不止一种总电流密度 = 各种载流子电流密度的矢量和
vvv j j1 j2 L
例: 铜导线横截面积 S = 2.1×10-6 m2 n = 8.4 ×1028/m3
I = 5A ，求载流子漂移速度
v
I /S Zen
1.6
5 / 2.1106 1019 8.4 1028
1.8104 m / s
注意:载流子漂移速度与电流在导体中传播速度不同
四、电解质导电
电解质中的载流子：正离子、负离子 无外电场时离子做无规则热运动，溶液中无电流. 有外电场时正离子、负离子定向运动，形成电流. 受到阻力（摩擦力），在离子速度不大时
电荷携带者 — 载流子（自由电子、空穴、正负离子等）
常见的电流，是沿着一根导线流动的。
怎样描述电流的强弱？
Q
I Q t
t
S
t 时间内的平均电流强度 单位：安培（A或C/s）
极限情况：t 0
I lim Q d Q t 时刻的瞬时电流强度 t0 t d t
物理意义：
t 时刻，已知截面处电量随时间的变化率；
I
则
j I S
第八章 直流电源本章 主要教学内容
第八章 直流电源[本章主要教学内容]1、 直流电源的组成及各部分的作用；2、 整流电路的工作原理及其主要参数计算；3、 各种滤波电路的工作原理和性能特点；4、 各种稳压电路的工作原理、性能特点和使用。
[本章课时分配] 本章分为3讲，每讲2学时。
第二十八讲 直流电源的概述及单相整流电路一、主要内容1、 直流电源的作用电子电路工作时都需要直流电源提供能量，电池因使用费用高，一般只用于低功耗便携式的仪器设备中，大部分电子仪器设备、家用电器、计算机都需要把交流电源变换为直流稳压电源。
2、 直流电源的定义将频率为50Hz 、有效值为220V 的交流电压转换为电压幅值为几伏到几十伏、输出电流为几安以下的单相小功率直流稳压电源 3、 直流电源的组成及各部分作用直流电源由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四个部分组成，它的方框图如P407图9.1所示；其中变压器是把有效值为220V 的交流电压变换为幅值为几伏到几十伏的交流电；整流电路是将交流电转为具有直流电成分的脉动直流电；滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分；稳压电路对整流后的直流电压采用稳压及负反馈技术进一步稳定直流电压。
4、 半波整流电路的组成及工作原理分析 1） 半波整流电路如P409图9.2所示。
2） 工作原理分析：u 2正半周，二极管D 导通，产生电流从A 点流出，经过二极管D 和负载电阻R L 流入B 点，u o =u 2；u 2负半周，二极管D 截止，无电流产生，u o =0。
5、 半波整流电路基本参数的含义及其计算1）输出电压平均值U O （A V ）：负载电阻上电压的平均值22π2O(AV)45.0π2)d(sin 2π21U U t t U U ≈==⎰ωω2）输出电流平均值I O （A V ）：流过负载电阻上电压的平均值L LAV O AV O R U R U I 2)()(45.0≈=3）脉动系数S ：最低次谐波的幅值与输出电压平均值之比57.12π2222)(1≈===πU UU U S AV O M O4）二极管的平均电流I D （A V ）：等于负载电流的平均值I O （A V ）L2)(D(AV)45.0R V I I AV O ==5）二极管所承受的最大反向电压U RMAX ：：2Rmax 2U U =6、 全波桥式整流电路的组成及工作原理分析 1）全波桥式整流电路如P412图9.4所示。
《章直流电机》课件
直流电机的发展趋势
紧凑化
为了适应空间限制和便携式设备 的需求，直流电机将趋向于更紧
凑的设计。
长寿命
提高直流电机的寿命和可靠性，减 少维护成本和停机时间。
环保化
随着环保意识的提高，直流电机将 更加环保，采用环保材料和节能技 术。
未来直流电机的研究方向
新材料与新工艺
研究新型材料和制造工艺，提高 直流电机的性能和可靠性。
PART 02
直流电机的结构与工作原 理
直流磁极、换向极、机座和端盖等部分，主要作用是产生磁场和固定电机。
转子包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴等部分，主要作用是在磁场中旋转并 输出机械能。
直流电机的工作原理
直流电机通过磁场对电流的作用 力使转子转动，从而实现电能和
由于直流电机具有较大的启动转矩和调速性能，因此能够满 足电动工具在各种复杂环境下的使用需求。
PART 04
直流电机的维护与保养
直流电机的日常维护
每日检查
检查电机外部是否有异常声音、振动 或气味，检查电机温度是否正常，检 查电机连接线是否松动或破损。
清洁
润滑
对于需要润滑的电机，定期添加润滑 油或润滑脂，保证电机轴承的正常运 转。
直流电机常见故障及排除方法
电机不转
检查电源是否正常，检 查电机是否过载，检查
电机轴承是否损坏。
电机过热
检查电机散热是否良好 ，检查电机是否过载， 检查电机轴承是否损坏
。
电机振动
检查电机安装是否稳固 ，检查电机轴承是否损 坏，检查电机内部是否
有异物。
声音异常
检查电机是否松动，检 查电机轴承是否损坏， 检查电机内部是否有异
物。
PART 05
DC综合教程范文
DC综合教程范文DC（Direct Current，直流电）综合教程直流电（DC）是一种电流方向始终保持一致的电流。
在直流电综合教程中，我们将探讨直流电的基本概念、原理、应用以及如何进行直流电的测量和分析。
一、直流电的基本概念和原理1.直流电的定义：直流电是电流方向始终保持不变的电流。
相对于直流电，交流电（AC）的电流方向根据时间周期变化。
2.直流电的产生：直流电可以通过许多方式产生，最常见的方式是使用电池。
电池中的化学反应将化学能转化为电能，并在电路中产生直流电流。
3.直流电的电压和电流：直流电的电压是指电流在电路中的压力或能量。
电流是电荷在单位时间内通过导体的速率。
电压通过电压表或示波器进行测量，而电流可以通过电流表测量。
4.直流电的电路：直流电流通常通过电路中的导线、电阻、电容器和电感器等元件流动。
在电路中，电源提供电流，而负载消耗或利用电流。
5.直流电和交流电的差异：直流电和交流电有很多差异。
直流电的电流方向始终保持不变，而交流电的电流方向由于周期性的变化。
直流电的电压和电流大小在一段时间内保持恒定，而交流电的电压和电流大小会根据时间周期变化。
二、直流电的应用直流电在许多领域中都有广泛的应用，以下是几个常见的应用领域：1.电子设备：直流电被广泛应用于各种电子设备，如计算机、手机、平板电脑等。
电子设备通常使用直流电来供电。
2.电动机和发电机：直流电被用于驱动各种类型的电动机，如直流电动机、步进电动机等。
直流电也被用于发电机来产生电能。
3.太阳能电池板：太阳能电池板将太阳能转换为直流电。
这些直流电可用于供电家居设备、电动车辆等。
4.电解过程：直流电在电解过程中起着重要作用。
在电解过程中，电流通过电解质溶液，将化学物质分解为其组成元素。
5.电磁铁：直流电可以通过电磁铁产生电磁力，从而实现吸引和释放物体的目的。
这在电动门、电梯等设备中得到应用。
三、直流电的测量和分析测量和分析直流电是电子工程师和技术人员的常见任务之一、以下是几种常见的直流电测量和分析方法：1.电压测量：直流电的电压可以通过电压表测量。
第八章 稳压电源.
图8-3 串联型稳压电路的组成框图
（3）调整管工作在线性状态，管压降较大（3～5V） ，电路的功率变换效率较低，约 30％～50％。
五、集成线性稳压器
集成线性稳压器的电路结构和工作原理与图 8-3 所示电路类似。输出电压固定的三端集成稳 压器有正输出（LM78××）和负输出（LM79××）两个系列。根据输出电流的不同，又可分为 三种： LM78××、LM79××的最大输出电流为 1.5A；LM78M××、LM79M××的最大输出电 流为 0.5A ； LM78L××、 LM79L××的最大输出电流为 0.1A 。以上各型号中的××表示输出固 定电压值，一般有 5V、6V、8V、12V、15V、18V、20V、24V 等 8 种。 输出电压可调的三端集成稳压器有 LM317、 LM117（输出正电压） ， LM337 、LM137 （输出 负电压） 。 三端集成稳压器只有三个引脚：输入端（in） 、输出端(out)、公共端(com)。图 8-4、图 8-5 是 不可调和可调三端集成稳压器的典型应用电路。
≈ 1.2U 2 ≈ 1.2U 2
0.45 U2 0.9 U2
桥式整流 电 感 滤 波 半波整流 全波整流
二极管的导通角大，无冲击电流。但由于铁 心的存在，电磁干扰大。适应于输出电压较低， 输出电流大且负载变化大的场合。
桥式整流
0.9 U2
2U 2
四、稳压电路
为使输出的直流电压不随电源电压的波动、负载的变化而变化，还需要在滤波电路之后加稳 压电路。稳压电路又分为并联型稳压电路和串联型稳压电路两大类。 1．并联型稳压电路 并联型稳压电路就是在滤波电路后，加上稳压管构成稳压电路， 如图 8-2 所示。稳压管的选择应遵循： UZ ＝ U o IZM＝(1.5 ~3) IOM UI = (2~3) Uo 稳压过程就是利用稳压管上电压的微小变化，会引起稳压管电流的较大变化，电阻 R 感应这 个电流变化，并调整使输出电压基本维持不变。其稳定过程如下： 当负载不变，输入电压 UI 波动使得输出电压 Uo 升高，其调节过程为： UI↑→Uo（UZ）↑→IZ↑→ IR↑→UR↑ Uo ↓ 若输入电压 UI 不变，负载发生变化，如 RL 减小，其调节过程为： RL↓→Uo（UZ）↓→IZ↓→ IR↓→UR↓ Uo ↑ 当负载电阻 RL 和输入电压 UI 一定时， 电阻 R 的选择是根据稳压管的电流不超过正常工作范围 来选的。稳压管的电流是在 IZmin < IZ < IZM 之间，则
直流电基础知识ppt课件
+
u
R2 u2 －
i
+
u
R
+
－
－
Rn u－n
n个电阻串联可等效为一个电阻
R R1 R2 Rn
u=u1+u2+u3+…+un
分压公式
uk
Rk i
Rk R
u
两个电阻串联时
u1
Hale Waihona Puke R1R1 R2u
+i
u
u2
R2 R1 R2
u
－
+
R1
u1 －
+ R2 u－2
2．电阻的并联
i
i
+
i1
i2
in
+
u
R1
R2
Rn
u
R
－
－
n个电阻并联可等效为一个电阻
1 1 1 1
R R1 R2
Rn
i=i1+i2+i3+….+in
分流公式
两个电阻并联时
i1
R2 R1 R2
i
i2
R1 R1 R2
i
uR ik Rk Rk i
i
+
i1
i2
u
R1
R2
－
例题
• 问题： • 1。电路总的等效电阻是
多少？ • 2。合上开关后，电源输
几种导体材料在20℃时的电阻率
材料 银 铜 铁
锰铜合金 镍铬合金
电阻率(ρ/Ω· m) 1.6 × 10-8 1.7 × 10-8 1.0 × 10-7 4.4 × 10-7 1.0 × 10-6
《章直流电》
I A
I1
2
§8-3 基尔霍夫定律
基 尔 霍 夫 (G.R.Gustav Robert Kirchhoff 1824－ 1887) 德 国 物 理 学 家 、 化 学家和天文学家,提出基 尔霍夫定律、发明分光 仪,与本生创立了光谱分 析法, 发现了元素铯(1860) 和铷(1861).
❖ 复杂电路: 基尔霍夫定律
I1
R1
1
1
I2
(R1R)1R2
R1R2R1RR2R
I R21R12
R1R2 R1RR2R
I2 A
I
R2 2
2
B
R3
将 1, 2, R1, R2, R代入得:
I1 (11 1 0 10 1 0 4 2 1 0 5 2 4 1 1 )0 5 4 1 0 25 4 0 A 5 3 5 00 1 1 0 0.0 0 7A
单位:安培(A)
.
二. 电流密度
❖ 定义:某一点的电流密度 j (current density)是一 个矢量,其方向为该点电流强度的方向,导体中任 意一点的电流密度其大小为单位时间内通过单 位截面的电量,即
j lim i di S0 S dS
❖ 电流密度的单位:安培/米2(Am－2)
二. 一段含源电路的欧姆定律
一. 基尔霍夫第一定律
.
一. 基尔霍夫第一定律
基尔霍夫第一定律: 定义 ：流入节点的电流为正，流出节点的电流为负。
在任一节点处,流入节点的电流和流出节点的电 流的代数和等于零（节点电流方程）.
I 0
.
.
二. 基尔霍夫第二定律
基尔霍夫第二定律:从某一回路中任一点出发，绕 行回路一周，回路中各元件的电势降的代数和为 零（回路电压方程）.
模拟电子技术课后习题答案第八章直流稳压电源答案
习题8-1 如图8-26所示电路，要求输出电压24V ，电流40mA ，试计算流过二极管的电流。
和二极管承受的最高反向工作电压。
解：V 7.269.0249.0o 2≈==U U mA 202oD ==I IV 5.75222D M ≈=U U8-2 如图8-27所示电路，用四只二极管组成桥式整流电路，在a 、b 两图的端点上接入交流电源和负载，画出接线图。
解： ab 8-3 如图8-28所示电路，改正图中的错误，使其能正常输出直流电压U o 。
解： 如图。
8-4 单相桥式整流电路接成图8-29所示的形式，将会出现什么后果？为什么？试改正。
解：图8-26 习题8-1图2图8-27 习题8-2图ab接负载接负载R图8-28 习题8-3图R变压器副边短路。
因为当u 2为负半周，即b 端为正， a 端为负时，VD 2、VD 1导通，VD 3、VD 4导通。
将VD 1及VD 3正负极换方向。
8-5 在图8-6所示单相桥式整流电路中，试分析产生下列故障时的后果。
（1）VD 1正负极接反。
（2）VD 2击穿。
（3）负载R L 短路。
（4）任一只二极管开路或脱焊。
解：（1）变压器副边短路。
（2）变压器副边短路。
（3）变压器副边短路。
（4）桥式整流电路变半波整流电路。
8-6 如图8-30所示电路，计算U 21= U 22= 24V 时，负载R L1和R L2上输出的电压？ 解：U L1= U L2=0.9U 21=21.6V8-7 一桥式整流电容滤波电路，已知变压器二次侧电压频率50Hz ，负载电阻50Ω，要求负载电压为20V ，试选择整流二极管型号，并选择滤波电容。
解：V 7.162.1202.1o 2===U U A 4.0Loo ==R U I A 2.02oD ==I I V 6.2322D M ==U U查半导体手册可以选择2CZ55B ，其最大整流电流为1A ，最高反向工作电压为50V 。
第八章 直流稳压电源
4． 三端固定稳压器的功能扩展。 Ａ、扩流电路 把两个参数完全相同的 CW7800 系列的集成块并联，则最大输出电流 可扩展为 1.5 A 2。
Ｂ、输出电压可调电路 设稳压器输出电压 VX，即 VBA = VX，而 VA= VO VX 得 R2 R2 VO VX VO 解得 VO (1 )VX R1 R2 R1 可见，调节 R2 之值，即可调 VO 的值 。
解 设 VBE2 = 0.7 V，根据
VOmin R1 RP R2 (VBE2 VZ ) RP R2
则
VO min
R1 RP R2 1 0.2 0.68 (VBE2 VZ ) (0.7 7)V 16.5 V RP R2 0.2 0.68
VO K VO 电网电压不变 一般常用稳压系数 sr 和输出电阻 ro 这两个主要指标。其 数值越小，电路稳压性能越好。
[例题] 稳压电路，设额定输出电压 VO = 12 V，当负载 不变时，电网电压波动 10%，其输出电压变化量 VO = 45 mV ；若电网电压不变，负载电流由零变到最大值，其输出电 压变化量 VO = 108 mV。求稳压电源的电压调整率 KV 和电流 调整率 KI。
复习巩固——稳压二极管
1、稳压二极管又叫齐纳二极管。 2、文字符号：V 3、图形符号： 4、伏安特性曲线： 与普通二极管相似， 在反向击穿区，曲线 更陡峭！ 5、稳压二极管主要参数
直流电（物理）—搜狗百科
直流电（物理）—搜狗百科优点1、输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2/3～1/2 .直流输电采用两线制，以大地或海水作回线，与采用三线制三相交流输电相比，在输电线截面积相同和电流密度相同的条件下，即使不考虑趋肤效应，也可以输送相同的电功率，而输电线和绝缘材料可节约1/3．如果考虑到趋肤效应和各种损耗（绝缘材料的介质损耗、磁感应的涡流损耗、架空线的电晕损耗等），输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线的截面积的1.33倍．因此，直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半．同时，直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电简单，线路走廊占地面积也少．2、在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗．在一些特殊场合，必须用电缆输电．例如高压输电线经过大城市时，采用地下电缆；输电线经过海峡时，要用海底电缆．由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器，在交流高压输电线路中，空载电容电流极为可观．一条200kV的电缆，每千米的电容约为0.2μF，每千米需供给充电功率约3×103kw，在每千米输电线路上，每年就要耗电2.6×107kw/h．而在直流输电中，由于电压波动很小，基本上没有电容电流加在电缆上．3、直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行．交流远距离输电时，电流的相位在交流输电系统的两端会产生显著的相位差；并网的各系统交流电的频率虽然规定统一为50HZ，但实际上常产生波动．这两种因素引起交流系统不能同步运行，需要用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技术加以调整，否则就可能在设备中形成强大的循环电流损坏设备，或造成不同步运行的停电事故．在技术不发达的国家里，交流输电距离一般不超过300km而直流输电线路互连时，它两端的交流电网可以用各自的频率和相位运行，不需进行同步调整．4、直流输电发生故障的损失比交流输电小．两个交流系统若用交流线路互连，则当一侧系统发生短路时，另一侧要向故障一侧输送短路电流．因此使两侧系统原有开关切断短路电流的能力受到威胁，需要更换开关．而直流输电中，由于采用可控硅装置，电路功率能迅速、方便地进行调节，直流输电线路上基本上不向发生短路的交流系统输送短路电流，故障侧交流系统的短路电流与没有互连时一样．因此不必更换两侧原有开关及载流设备．5、稳恒的直流电不产生电磁辐射，由于只产生电场不产生交变磁场，即使是超高压直流电，它也只是电场强到使空气电离而发光，此时的光辐射是空气电离发出的，并不是导线，不产生电磁波。
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I
称为电源放电 , AB 两点 A ?, r C R
B
间的电势差为
UA ? UB ? ? ? I(R ? r)
方向: 正电荷定向移动的方向
大小: 以单位时间内通过导体截面的电量来量
度
? q dq
lim I ?
?
? t? 0 ? t dt
单位:库仑/秒, 安培(A).
其他常用单位 :毫安(mA),微安(? A)
1A ? 103 mA ? 106 ? A
稳恒电流：电流强度的大小和方向不随时间而变化。
电流 I 对电荷流动的描述比较粗糙 : 如对横截面 不等的导体 , I 不能反映不同截面处及同一截面 不同位置处电流流动的情况 .
体的材料和温度一定时，导体
的电阻为：
l
R? ?
?s
其中 为电阻率，它与导体的
性质有关，单位：欧姆 .米。 电阻率的倒数称为电导率，即：
??1 ?
单位：西门子每米（ S.m -1)，它是
欧姆 (G eo rg Simon Ohm,1787 —1854) 德 国物理学家 ,欧姆定律 的发现者 ,为了纪念他 的杰出贡献 ,电阻单位 命名为欧姆.
+q
E
?
+ + +E+k E
----
电源
? 电源外部靠静电力作用使电荷运动 .
? 电源内部靠非静电力克服静电力作用使电荷运动 .
? 电动势:描述非静电力的物理量 . ? 非静电场 :单位正电荷受的非静电力
Ek
?
Fk
q
? 正电荷在闭合回路中运动一周时 ,静电力与非 静电力作的功为
?? ? ?? ? ? ? ?
为q, 并规定S面的外法线为正 .
?
dS
通过小面元 dS的电流为
dI =JdS cos? =J ?dS
Sq
θJ
则流出S面的总电流 (单位时间
从S面内流出的电量 )为? ?
I ? ??J ?dS S
根据电荷守恒定律 ,在单位时间内通过闭合曲面
向外流出的电荷 (I),等于此闭合曲面内单位时间
?? 所减少的电荷
? 电流场 : 导体中每一点都有一定的 J ,即J 在整 个空间形成了一个分布 ,这个分布称之为电流场 .
?电流线 :在电流场中画 出一簇有向曲线 ,如果这 簇曲线上任一点的切线方 向都代表这一点的正电荷
漂移运动方向 (即J 的方
向),其大小为通过该点单 位垂直截面的电流的大小
在电流场中任取一个闭合曲面 S,设S面内的电量
一. 电流
? 电流 载流子在电场作用下的定向移动形成电 流(electric current)
? 物体中产生电流的条件 : (1) 物体内含有可以自由移动的载流子 (2) 物体内部存在电场，也就是两端要保持一 定的电势差。
? 电流（强度 )(current intensity):描述电路中
电荷流动强弱的物理量 ,用 I 表示
第八章 直流电
? 电流密度 ? 电源的电动势 ? 基尔霍夫定律及
其应用 ? 电容器的充电和
放电
电源有两种 ,直流电源和交流电源 .
电流的方向和大小都不随时间变化的称直流电 ; 而电流的方向和大小随时间变化的称交流电 .
本章将讨论直流电的基本规律、复杂电路的计 算方法和电容器的充放电过程
第一节 电流密度
I
＋
－
半球形接地电极 电疗时电流通 电解质内两个点电 附近的电流分布 过下肢的情况 极之间的电流分布
为此 ,需要引入新的物理量 ——电流密度 来描述 导体中各点电流的分布
二. 电流密度
? 定义:某一点的电流密度 J (current density) 是
一个矢量 ,其方向为该点电流的方向 ,其大小 J为
表征导体导电性质的物理量
可以证明，欧姆定律的微分形式为：
J＝? E
? 它表明,导体中任意一点的电流密度与该处的 场强成正比 ,方向与该点电场强度方向一致 .
? 因为电流密度与导体的性质有关，而与导体 的形状和大小无关，故欧姆定律的微分形式揭 示了大导体中的电场和电流分布间的函数关系， 它不仅适用于不规则形状的载流导体 ,而且也适 用于一切非稳恒情况 , 它比一段导体的欧姆定
求电荷的空间分布也必须是稳恒的 ,所以,对空间
的任意闭合面 S ,其中的电荷既不能积累 ,也不能
减少 ,应有
dq ＝0 dt
??
即 ??J ?dS ? 0
电流的稳恒条件
S
?物理意义 :在稳恒电流的情况下 ,流入任意闭合
面的电流必然等于从该闭合面流出的电流 .
四. 欧姆定律的微分形式
对粗细均匀的柱状导体，当导
通过该点单位垂直截面的电流大小 ,即?
dI J?
dS? 其中 dS? ? dS cos?
dS
?
dS?
? 电流密度的单位
? I 与J 的关系 通过dS 的电流为 :
: 安培 /米?2(A ??m －2) dI ? J .dS
J
??
? ? 通过任意截面 S 的电流为: I ? dI ? J .dS
S
三.连续性方程 电流的稳恒条件
W ? ?q(E ?E k ) ?dl ? q?E ?dl ? q?E k ?dl ? q?E k ?dl
? 电动势的定义 :
?
?
W q
?
??
?Ek ?dl
? 物理意义 :单位正电荷绕闭合回路一周时 ,非 静电力所作的功为电源的电动势 .
? 电动势是标量 ,但有方向 . 规定从负极板指向正极板为 电动势的正方向 .
律I＝ΔU/R具有更深刻的意义和更广泛的应用 .
五 电源的电动势
一. 电源及其电动势
在直流电路中产生稳恒电流的 条件是在导体两端维持不变的 电势差，产生和维持电势差的 装置是电源。 仅有静电场力不能维持稳恒电流 , 要维持稳恒电流 , 除静电力之外 还必须存在非静电场力
? 电源:提供非静电力的装置
单位:伏特(V) 符号: － ＋
ε
六. 一段含源电路的欧姆定律
不仅含有电阻 ,而且含有电源的电路称为 含源电路
求解含源电路中某两点间的 电压的方法：
从该点出发，写出各元器件的电势降，电势降低 取正，升高取负，直到另一点 ,各电势降的代数和 即为此两点间的电压。
? 当电路中电流方向与 电动势的指向相同时 ,
即
?? J ?dS ?
?
dq
S
dt
? 此式叫作 电流场中的连续性方程 ,它是电荷守
恒定律的一种表述 .
? 一般来说 ,电流密度 J既是空间坐标的函数 ,又 是时间的函数 .如果空间各点的 J 均不随时间变 化,这种电流叫做稳恒电流 (steady current)
电流稳恒时 ,要求空间电场必须是稳恒的 ,这就要