电工电子课件chapter(I)

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1、第1章电路的基本概念基本定律电工学教研室目录1.1电路的作用与组成部分1.1.1电路的作用（1）电能的传输和转换（2）信号的传递和处理1.1.2电路的组成（1）电源（2）负载（3）中间环节信号源（电源）负载中间环节1.2电路模型电路元件的理想化在一定条件下突出元件主要的电磁性质，忽略其次要因素，把它近似地看作理想电路元件。为什么电路元件要理想化?便于对实际电路进行分析和用数学描述，将实际元件理想化（或称模型化）。手电筒的电路模型1.3电压和电流的参考方向电压和电流的方向实际方向参考方向参考方向在分析计算时

2、人为规定的方向。电流、电动势、电压的实际方向电动势与电压区别电动势是描述电源性质的重要物理量。电源的电动势是和非静电力的功密切联系的。所谓非静电力，主要是指化学力和磁力。在电源内部，非静电力把正电荷从负极板移到正极板时要对电荷做功，这个做功的物理过程是产生电源电动势的本质。非静电力所做的功，反映了其他形式的能量有多少变成了电能。因此在电源内部，非静电力做功的过程是能量相互转化的过程。电源的电动势正是由此定义的，即非静电力把正电荷从负极移到正极所做的功与该电荷电量的比值，称电源的电动势。用公式表示为E＝W／

3、q由上式可知，电动势的物理意义为，在电源内部，非静电力把单位正电荷从负极移送到正极时所做的功。电动势与电压区别电动势与电势差（电压）是容易混淆的两个概念。前面已讲过，电动势是表示非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功；而电势差则表示静电力把单位正电荷从电场中的某一点移到另一点所做的功。它们是完全不同的两个概念。电源的路端电压是指电源加在外电路两端的电压，是静电力把单位正电荷从正极经外电路移到负极所做的功。电源的电动势对一个固定电源来说是不变的，而电源的路端电压却是随外电路的负载而变化的。它的

4、变化规律服从含源电路的欧姆定律，其数学表达式为U＝E－Ir电动势与电压区别式中U为路端电压，Ir为电源的内电压，也叫内压降。对于确定的电源来说，电动势E和内电阻r都是一定的，从上式可以看出，路端电压U跟电路中的电流有关系。电流I增大时，内压降Ir增大，路端电压U就减小；反之，电流I减小时，路端电压U就增大。在电源放电的情况下，当外电路中没有反电动势时，路端电压U＝IR（R是外电路的总电阻）。根据含源电路的欧姆定律可得I＝E／（R＋r），即电流I的大小随外电阻R而变化。因此，路端电压U也随外电阻R而变化。R

5、增大时，I减小，U增大；R减小时，I增大，U减小。当外电路断开时，R变为无限大，I变为零，内压降Ir也变为零，这时路端电压等于电源的电动势。电动势与电压区别但是不能认为路端电压一定小于电动势。在电源被充电时，电源内部的电流是从电源正极流向负极，内压降的方向与电动势的方向相反，电源的电动势是反电动势，这时路端电压等于电动势与内压降之和，即U＝E＋Ir，路端电压大于电动势。问题在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，如何解决？解决方法(1)在解题前任选某一个方向为参考方向（或称正方向）；(2)根据电路的定

6、律、定理，列出物理量间相互关系的代数表达式；(3)根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反。电路的基本元件i描述消耗电能的性质+uR根据欧姆定律:uRi_即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系金属导体的电阻与导体的尺寸及导体材料l的RS导电性能有关，表达式为：tt2电阻的能量WuidtRidt000i+u-电流通过一匝线圈产生Φ(磁通)电流通过N匝线圈产生ψNΦ(磁链)ψNΦ电感:L(H、mH)ii线圈的电感与线

7、圈的尺寸、匝数以及附近的介质2的导磁性能等有关。μSNLl2μSNL(H)liS—线圈横截面积（m2）+-l—线圈长度（m）euLLN—线圈匝数+-μ—介质的磁导率（H/m）dψd(NΦ)d(Li)dieLLdtdtdtdt(1)自感电动势的参考方向(2)自感电动势瞬时极性的判别ii+-++--ueLeL实ueLeL实-+--++didii0i0dtdtdidieLL<0eLL>0dtdteL具有阻碍电流变化的性质di根据基尔霍夫定律可得：ueLLdt将上式两边同乘上

8、i，并积分，则得：ti12uidtLidiLi00212WLi2即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还能量。电感元件不消耗能量，是储能元件。i+uC_电容：qC(F)u电容器的电容与极板的尺寸及其间介质的介电常数等相关。S—极板面积（m2）Sd—板间距离（m）C(F)ε—介电常数（F/m）d当电压u变化时，在电路中产生