SPS开关电源第二章电路介绍

第二章:電路介紹

第一節:簡單電路介紹

一:電路構成

由導線和電路元件構成的能流過電流的線路都叫電路.

電路中有通路,開路,短路三種情況.

通路:將電路中的開關閉合,使電源與負載接通.此時電路稱為通路,又叫閉合電路.通路時電路中有電流流過負載,電路處于工作狀態.(如圖一a) 開路:將電路中的開關打開就是開路(或斷路).開路時電路中沒有電流流過,這時用電器處于不工作狀態.(如圖一b)

短路:電源未經負載而直接由導線將電源正負極接通構成閉合電路就

是短路.短路時電路中電流很大,會損壞電源,甚至引起火災.(如圖一C)

燈泡

燈泡燈泡

(a)(b) (C)

圖(一)

二:電流,電壓,電阻

1.電流

電流是帶電粒子在導体中定向運動.電流是一個既有大小又有方向的物理量.電流的方向規定為正電荷運動的方向.由于導体中實際運動的是電子,而電子帶負電荷,所以電流的實際方向和電子的運動方向恰好相反.（如圖二）電流方向

圖(二)

２.電流強度

電流強度簡稱電流.用它來衡量電流的大小.用英文字母“I”表示.

它是單位時間內通過導体任一截面的電荷量.

即I=Q/T (1.1.1)

式中“Q”是電荷量,單位為庫侖;“T”是時間,單位為秒(S);“I”是電

流強度,單位是安培(A),簡稱安.

電流有直流電流和交流電流.如果電流的大小和方向都不隨時間變化,這種電流叫恆定電流,簡稱直流(DC),用大寫字母“I”表示.如果電流的大小和方向都隨時間變化,則稱這種為交變電流,簡稱交流(AC),用小寫字母”i”表示．

１A=10 mA=10 uA=10 nA

3.電壓

電壓又叫電位差.它表明單位正電荷從某點A移動到另外一點B時,所失去或獲得的電能.

即U=W/Q (1.1.2)

式中“U”是A,B兩點間的電位差(電壓),單位是伏特,簡稱伏(V); “Q”是從A點移動到B點的電量,單位是庫侖;“W”是電荷轉移過程中失去或獲得的電能,單位是焦耳(J).

電壓跟電流一樣也分恆定電壓和交變電壓,恆定電壓又稱直流電壓,用字母“V”表示,交變電壓用“v”表示.

1kV=10 V=10 mV=10 nV

4.電阻

阻礙電荷運動效應稱電阻,其單位為歐姆

1MΩ＝10 kΩ=10 Ω

5.歐姆定律

電阻(R)兩端的電壓(U)與通過電阻的電流(I)的關係是:

U=RI (1.1.3)

式中電壓和電流之方向必須一致.

歐姆定律正文寫成下面兩種形式

I=U/R R=U/I (1.1.4)

此歐姆定律是電路中的基本定律之一,它表示電流,電壓和電阻三者之間的關係.該定律既適用于直流電路,也適用于交流電路.

6.電功率

在電路系統中,人們關心的不僅是電壓和電流,還有電能(或電功),電功率.例如:發電站和輸電線的主要任務是發出和傳輸多少功率.一般用電設備都標明電功率數.

a.電功和電功率的關系:

電功率,簡稱功率.是衡量單位時間內電能(電功)的大小,即表示做功的快慢.電功和電功率之間的關系是:

功率=電功/時間

電功的符號是A,功率的符號是P,所以用字母表示為:

P=A/T (1.1.5)

A=PT (1.1.6)

b.功率的計算公式:

功率等于電壓和電流的乘積

即 P=UI (1.1.7)

式中電壓單位為伏(V),電流單位為安(A),功率的單位為伏特(W).

較大的功率用千瓦(KW)作單位,較小的功率用毫瓦(MW)作單位.

對電阻元件,將U=RI代入式(1.1.7)中有:

P=UT=I R=U /R (1.1.8)

式(1.1.8)是電阻消耗功率的計算式

c.電功

在式A=PT中,當P的單位是瓦(W),T的單位為秒(S)時,A的單位是焦耳(J):

1J=1W˙S

焦耳在工業中作為計算電功或電能的單位嫌太小,通常用千瓦小時(KW˙h )作為計算電功的單位.1千瓦小時的電功等于在電路中以1千瓦的電功率,做1小時功.這就是我們通常說的1度電.

1KW˙h=1度電

7.電源

電源是電路中能量的供給者,電源有電壓源和電流源兩種.電池照明電都是電壓源.

電壓源的特點是其兩端電壓與流過的電流無關.(如圖三)為電壓源的一般符號,U S是電源的電壓值,圖中長線段表示高電位端,即”+”極.短線段表示低電位端,即”-“極.

+

-

(圖三)

三.電阻串聯與分壓公式

1.基爾霍夫定律:

基爾霍夫定律包括兩個定律.基爾霍夫第一定律是描述電路中節點電流之間的關系,又叫基爾霍夫電流定律.基爾霍夫第二定律是描述回路電壓之間的關系,又稱基爾霍夫電壓定律.

a.基爾霍夫電流定律:在任意時刻,對電路的任意節點來說,流入節點的電

流之和等于流出該節點電流之和.(如圖四)

I 3

I4

它們有下列關系

I1+I2+I3=I4+I5 (1.1.9)

或寫成

ΣI 流入=ΣI 流出 (1.1.10)

b.基爾霍夫電壓定律:在任何時刻,電路中任意回路內,個部分電壓的代數和恆等于零:

即 ΣU=0 (1.1.11)

代數和要考慮到電壓的正負號.電壓的正負這樣規定的:首先規定回路的饒行方向(順時針或逆時針都可以).凡電路中元件電壓方向與回路的饒行方向一致時電壓取正,反之,取負.(如圖五)

2

圖(五)

U 1+U 2-U 3-U S =0 (1.1.12)

若按逆時針饒行,則有:

-U -U 2+U 3+U S =0 (1.1.13)

2.電阻的串聯與分壓公式

在實際電路中,電阻元件往往不止一個,它們根據不同的要求,按一

定的方式聯接起來,其常用的聯接方式有串聯,并聯和混聯.

電阻一個接一個地串接起來,稱為串聯.(如圖六)

圖(六 ) 根據基爾霍夫電流定律,可知串聯電路中各元件的電流相等

a.串聯電路的總電壓U

根據基爾霍夫電壓定律,總電壓U 與各個電阻上電壓的關系為: