电路的基本概念和基本定律.ppt

（1-0）第一章第一章 电路的基本概念和电路的基本概念和 基本定律基本定律（1-1）第一章第一章 电路的基本概念电路的基本概念 和基本定律和基本定律 1.1 1.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分 1.2 1.2 电路模型电路模型 1.3 1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 1.4 1.4 欧姆定律欧姆定律 1.5 1.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路 1.6 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.7 1.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算 （1-2）1.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分 电路：电路：电流的通路。它由电工设备电流的通路。它由电工设备 或元件按一定方式组合而成。或元件按一定方式组合而成。（1-3）1.实现电能的传输和转换实现电能的传输和转换 发电机发电机 电灯、电炉电灯、电炉电动机电动机 升压升压 变压器变压器 降压降压 变压器变压器 输电线输电线 电路作用：电路作用：电源电源 中间环节中间环节 负载负载 （1-4）2.实现信号的传递和处理实现信号的传递和处理 话筒话筒 放大器放大器 电路作用：电路作用：信号源信号源 负载负载 （1-5）激励：电路中的电源或信号源的电压或电激励：电路中的电源或信号源的电压或电 流。流。响应：激励在电路中各部分产生的电压或响应：激励在电路中各部分产生的电压或 电流。电流。电路分析：在已知电路结构和元件参数的电路分析：在已知电路结构和元件参数的 条件下，讨论电路的激励与响条件下，讨论电路的激励与响 应的关系。应的关系。（1-6）电工技术应用电工技术应用 实例一实例一 工工 业业 控控 制制 电机控制电机控制 机床控制机床控制 生产过程自动化控制生产过程自动化控制 .电工技术的应用电工技术的应用（1-7）信信 号号 检检 测测 压力、温度、水位、压力、温度、水位、流量等的测量与调节流量等的测量与调节 电子仪器电子仪器 医疗仪器医疗仪器 .电工技术应用电工技术应用 实例二实例二 （1-8）家家 用用 电电 器器 电灯、电话电灯、电话 广播、电视广播、电视 冰箱、洗衣机冰箱、洗衣机 家庭影院家庭影院 .电工技术应用电工技术应用 实例三实例三 （1-9）楼楼 宇宇 控控 制制 电工技术应用电工技术应用 实例四实例四 电梯系统电梯系统 门禁系统门禁系统 .（1-10）汽汽 车车 电电 子子 汽汽 车车 电电 子子 电源电源 发动机控制发动机控制 行驶装置行驶装置 报警与安全装置报警与安全装置 旅居性旅居性 仪表仪表 娱乐通讯娱乐通讯 收音机、汽车电话、业余电台收音机、汽车电话、业余电台 车速控制、间歇刮水、车速控制、间歇刮水、除雾装置、车门紧锁除雾装置、车门紧锁.安全带、车灯未关报警、安全带、车灯未关报警、速度报警、安全气囊速度报警、安全气囊.空调控制、动力窗控制空调控制、动力窗控制 里程表、数字式速度表、里程表、数字式速度表、出租车用仪表出租车用仪表.点火装置、燃油喷射控制、点火装置、燃油喷射控制、发动机电子控制发动机电子控制 电工技术应用电工技术应用 实例五实例五 （1-11）电池电池 灯泡灯泡 E I R U+_ 负载负载 电源电源 1.2 电路模型电路模型 定义：由理想元件组成的电路构成了实际电路定义：由理想元件组成的电路构成了实际电路 的电路模型的电路模型 （1-12）伏伏-安安 特性特性 i u constiuRR u i u i constiuR线性电阻线性电阻 非线性电阻非线性电阻 电阻电阻 R（常用单位：（常用单位：、k、M ）（1-13）绕线绕线电阻电阻 金属膜电阻金属膜电阻 RJ13 MF金属膜固定电阻器金属膜固定电阻器 CR碳膜固定电阻器碳膜固定电阻器 水泥水泥电阻电阻 （1-14）顶调电位器顶调电位器 合成碳膜电位器合成碳膜电位器 同轴电位器同轴电位器 微调电位器微调电位器（1-15）热敏电阻热敏电阻 光敏电阻光敏电阻 （1-16）湿敏、光敏电阻湿敏、光敏电阻 压敏电阻压敏电阻 （1-17）物理量的实际正方向物理量的实际正方向 1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 物理量物理量 单位单位 实际正方向实际正方向 电流电流 I A、kA、mA、A 正电荷移动的方向正电荷移动的方向 电动势电动势 E V、kV、mV、V 电源驱动正电荷电源驱动正电荷 移动的方向移动的方向 (低电位低电位 高电位高电位)电压电压 U V、kV、mV、V 电位降落的方向电位降落的方向 (高电位高电位 低电位低电位)（1-18）电路分析中的电路分析中的假设假设正方向正方向参考方向参考方向 问题的提出问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量：在复杂电路中难于判断元件中物理量 的实际方向，电路如何求解？的实际方向，电路如何求解？电流方向电流方向 AB？电流方向电流方向 BA？E1 A B R E2 IR（1-19）(1)在解题前先假设一个正方向，作为参考方向；在解题前先假设一个正方向，作为参考方向；解决方法解决方法(3)根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向：若计算结果为若计算结果为正正，则实际方向与假设，则实际方向与假设方向一致方向一致；若计算结果为若计算结果为负负，则实际方向与假设，则实际方向与假设方向相反方向相反。(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式；系的代数表达式；（1-20）电路中物理量的正方向电路中物理量的正方向 物理量的物理量的正方向正方向：实际正方向实际正方向 假设正方向假设正方向参考方向参考方向 实际正方向：实际正方向：物理中对电量规定的方向。物理中对电量规定的方向。假设正方向：参考方向假设正方向：参考方向 在分析计算时，对电量人为规定的方向。在分析计算时，对电量人为规定的方向。（1-21）物理量参考方向的表示方法物理量参考方向的表示方法 电池电池 灯泡灯泡 E I R Uab+_ a b+-I R 电流电流：从高电位从高电位 指向低电位。指向低电位。u _+正负号正负号 a b Uab（高电位在前，（高电位在前，低电位在后）低电位在后）双下标双下标 箭箭 头头 u a b 电压电压（1-22）+-I R a b a b R a b+-R U I=-1A I=+1A U=-3V U=+3V Uab=-3V Uab=+3V 例：试判别电流、电压的实际方向试判别电流、电压的实际方向（1-23）R U I 注意注意：用欧姆定律列方程时，一定要在图中标用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明参考方向。明参考方向。IRU IRUIRUR U I R U I 1.4 欧姆定律欧姆定律 （1-24）例例 I 2A U 6V+-R I-2A U 6V+-R I 2A U-6V-+R I-2A U-6V-+R R=U/I=3 R=-U/I=3 R=U/I=3 R=-U/I=3 P13 例例 1.4.1（1-25）例例 已知：已知：E=2V,R=1 试问：当试问：当 U 分别为分别为 3V 和和 1V 时，时，IR=?解：解：(1)假定电路中物理量的参考方向如图所示；假定电路中物理量的参考方向如图所示；(2)列电路方程：列电路方程：EUURREURUIRREUUR E IR R UR a b U+-（1-26）(3)数值计算数值计算 A1121 V1A112-3 3VRRIUIU时时（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向相反）（实际方向与假设方向相反）REUIRE IR R UR a b U+-（1-27）(4)为了避免列方程时出错，为了避免列方程时出错，习惯上习惯上把把 I 与与 U 的方向的方向 按相同方向假设。按相同方向假设。(1)方程式：方程式：U=IR 仅适用于参考方向一致的情况。仅适用于参考方向一致的情况。(2)“实际方向”实际方向”是物理中规定的，而是物理中规定的，而“参考方向”“参考方向”则则 是人们在进行电路分析计算时，任意假设的。是人们在进行电路分析计算时，任意假设的。(3)在以后的解题过程中，注意一定要在以后的解题过程中，注意一定要先设定“参考方先设定“参考方 向”向”(即在图中表明物理量的参考方向即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列然后再列 方程计算方程计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的。缺少“参考方向”的物理量是无意义的.注意注意（1-28）课堂练习课堂练习 I2=-1A 5 a b c 5 5 I1=2A I3=-3A 1.4.2(b):Uab=?Ubc=?Uca=?Uab=10+(-5)=5V Ubc=-(-5)-(-15)=20V Uca=(-15)-10=-25V P14 题题 1.4.2（b）（1-29）同乘同乘I:UI=EI-I2R0 功率平衡式功率平衡式:P=PE-P 电源的外特性曲线电源的外特性曲线 U=E-IR0 1.5 电源的有载工作、开路与短路电源的有载工作、开路与短路 电源的有载工作电源的有载工作（1-30）电电 功功 率率 a I R U b 功率的概念功率的概念：设电路任意两点间的电压为设电路任意两点间的电压为 U，流入，流入 此部分电路的电流为此部分电路的电流为 I，则这部分电路消耗的功率为，则这部分电路消耗的功率为:WIUP功率有无正负？功率有无正负？如果如果U I方向不一方向不一致结果如何？致结果如何？（1-31）电源与负载的判别电源与负载的判别 I R U a b I U a b+-负载：负载：U 和和 I 的的实际方向相同实际方向相同，电流从实际的电流从实际的“+”端端流入流入。电源：电源：U 和和 I 的的实际方向相反实际方向相反，电流从实际的电流从实际的“+”端端流出流出。（1-32）电源与负载的判别电源与负载的判别 U、I 参考方向一致参考方向一致 P=UI 0 实际方向相同实际方向相同 负载负载 P=UI 0 实际方向相反实际方向相反 电源电源 P=UI 0-负载负载+-+-3A：P=IU=30W 参考方向相反参考方向相反,P0-电源电源 10V：P=IU=10W 参考方向一致参考方向一致,P0-负载负载 I（1-34）I R+-E b a Uab I R+-E b a Uab 例：已知：已知：A、若、若Uab=3V，E=5V，电源为什么？，电源为什么？B、若、若Uab=5V，E=3V，电源为什么？，电源为什么？解：解：Uab=IR+E I=（Uab-E）/R=-1A P=IU=5W 参考方向一致，参考方向一致，P0-电源电源 Uab=-IR+E I=（E-Uab）/R=-1A P=IU=3W 参考方向相反，参考方向相反，P0-负载负载 A:B:2 2（1-35）课堂练习课堂练习 1.5.4：已知：已知：U=220V,I=-1A，试问：各元件为负载？还是为电源试问：各元件为负载？还是为电源?负载负载 电源电源 负载负载 电源电源 P20 题题 1.5.4（1-36）额定值和实际值 额定值：额定值：是制造厂为方便电气设备或元件能是制造厂为方便电气设备或元件能 在给定条件下正常运行而规定的在给定条件下正常运行而规定的 正常允许值。它充分地考虑了使用正常允许值。它充分地考虑了使用 的经济性和可靠性。的经济性和可靠性。实际值：实际值：使用时的具体数值，它不一定和额使用时的具体数值，它不一定和额 定值相等。定值相等。额定值：额定值：UN、IN、PN。常标于铭牌或其它。常标于铭牌或其它说说 明中。明中。（1-37）例：例：有一额定值为有一额定值为5W 5005W 500的绕线电阻，其额的绕线电阻，其额定电流是多少？在使用时电压不得超过多定电流是多少？在使用时电压不得超过多大的数值？大的数值？解：解：P=I2 R I=(P/R)0.5=(5/500)0.5=0.1A UMax=IR=5000.1=50V 注意：注意：选择电阻时，不但应考虑阻值，选择电阻时，不但应考虑阻值，还应考虑电流，进而确定功率。还应考虑电流，进而确定功率。P