电工学(自学)第一章

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1、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。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)实现电能的传输、分配与转换(2)实现信号的传递与处理1.电路的作用电路是电流的通

2、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。2.电路的组成部分中间环节：传递、分配和控制电能的作用电源:提供电能的装置负载:取用电能的装置直流电源直流电源:提供能源负载信号源:提供信息2.电路的组成部分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。信号处理：放大、调谐、检波等1.2电路模型R消耗电能(电阻性)产生磁场储存磁场能量(电感性)忽略LR例：白炽灯通过电流理想电路元件：电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。L电阻元件电感元件电容元件在

3、实际分析中，可将实际电路理想化，即在一定条件下突出主要的电磁性质,忽略起次要因素的影响,由一些理想元件组成电路模型。手电筒的电路模型干电池导线灯泡例：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。电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨论激励与响应的关系。今后分析的都是指电路模型，简称电路。手电筒电路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电流I、电压U和电动势E是电路的基本物理量。关于电压和电流的方向，有实际方向和参考方向之分。习惯上规定电压

4、的实际方向：由高电位端指向低电位端；电流的实际方向：正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向；电动势的实际方向：由低电位端指向高电位端。(2)参考方向的表示方法Uab双下标电压：(1)参考方向I在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。2.电路基本物理量的参考方向正负极性+–abUU+_箭标abRI注意：在参考方向选定后,电流(或电压)值才有正负之分。电流：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。(3)实际方向与参考方向的关系I=0.28AI=

5、–0.28A电动势为E=3V方向由负极指向正极；U+U´+例:电路如图所示。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。电压U´的参考方向与实际方向相反,U´=–2.8V;即:U=–U´电压U的参考方向与实际方向相同,U=2.8V,方向由指向；2.8V–2.8V1.4欧姆定律U、I参考方向相同时U、I参考方向相反时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

6、。U=IRU=–IR解:对图(a)有,U=IR例:应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图(b)有,U=–IR电流的参考方向与实际方向相反电压与电流参考方向相反电路端电压与电流的关系称为伏安特性。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。线性电阻的概念：线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。1.5电源有载工作、开路与短路开关闭合,接通电源与负载负载端电压U=IR1.电压电流关系1.5.1电源有载工作(1)电流的大小由负载决定(2)在电源有内阻时，IU。或U

7、=E–IR0当R0<

8、的实际方向判别(2)根据U、I的参考方向判别电源：U、I实际方向相反，即电流从“+”端流出，（发出功率）负载：U、I实际方向相同，即电流从“-”端流出。（吸收功率）例:已知:电路中U=220V，I=5A，内阻R01=R02=0.6。求:(1)电源的电动势E1和负载的反电动势E2；(2)说明功率的平衡关系。解：(1)对于电源U=E1U1=E1IR01即E1=U+IR01=220+50.6=223VU=E2+U2=E2+IR02即E2=UIR01=22050.6=21