电器技术基础及应用

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1、电路的基本概念电路的基本物理量电路的基本元件电路的基本工作状态1.5电路的基本定律1.11.21.31.41.1电路的基本概念§1.1电路的基本概念1.1.1电路电路通常由电源、负载和中间环节组成。手电筒电路功能和作用：1.进行能量的转换和输配，如电力系统中的变压器、输电线等2.进行信号的加工和处理，如电视机电路、计算机网络等。1.1.2电路模型手电筒电路模型由理想元件组成的电路称为实际电路的电路模型。1.1电路的基本概念1.2电路的基本物理量§1.2电路的基本物理量1.2.1电流及其参考方向1.电流电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。直流电

2、荷的定向移动形成电流交流2.电流的参考方向所谓电流的参考方向，就是在分析计算电路时，先任意选定某一方向，作为待求电流的方向，并根据此方向进行分析计算。若计算结果为正，说明电流的参考方向与实际方向相同；若计算结果为负，说明电流的参考方向与实际方向相反。1.2电路的基本物理量如图所示，电流的参考方向已标出，并已知I1=-1A，I2=1A，试指出电流的实际方向。1.2电路的基本物理量例1-1解：I1=-1A<0，则I1的实际方向与参考方向相反，由点B流向点A。I2=1A>0，则I2的实际方向与参考方向相同，由点B流向点A。1.2.2电压及其参考方向性1.电压电

3、路示意图电压是指单位正电荷从A移到B电场力所做的功。直流:交流:1.2电路的基本物理量2.电压的参考方向电压和电流一样也需设定参考方向。电压的参考方向也是任意选定的，当参考方向与实际方向相同时，电压值为正；反之，电压值则为负。1.2电路的基本物理量电流与电压的参考方向可以任意选择，彼此无关，但为了分析方便，对于负载，一般把两者的参考方向选为一致，称之为关联参考方向。对于电源，一般把两者的参考方向选择为相反，则称之为非关联参考方向。例1-2如图所示，电压的参考方向已标出，并已知U1=1V，U2=-1V，试指出电压的实际方向。1.2电路的基本物理量解：U1=

4、1V>0，则U1的实际方向与参考方向相同，由A指向B。U2=-1V<0，则U2的实际方向与参考方向相反，由B指向A。1.2.3电位和电动势1.电位1.2电路的基本物理量在电路中任选一点作为参考点，则电路中某一点与参考点之间的电压称为该点的电位。一般规定参考点的电位为零，因此参考点也称零电位点。电位用符号V或v表示。例如A点的电位记为VA或vA，显然，VA=UA0，vA=uA0。电位具有相对性和单值性。相对性是指：电位随参考点选择而异，参考点不同，即使是电路中的同一点，其电位值也不同。单值性是指：参考点一经选定，电路中各点的电位即为一确定值。1.2电路的基

5、本物理量如图所示电路中，已知各元件的电压为：U1＝10V，U2＝5V，U3＝8V，U4＝-23V。若分别选B点与C点为参考点，试求电路中各点的电位。解：选B点为参考点，则VB＝0VA＝UAB＝-U1＝-10VVC＝UCB＝U2＝5VVD＝UDB＝U3＋U2＝8＋5＝13V选C点为参考点，则VC＝0VA＝UAC＝-U1-U2＝-10-5＝-15V或VA＝UAC＝U4＋U3＝-23＋8＝-15VVB＝UBC＝-U2＝-5VVD＝UDC＝U3＝8V例1-32.电动势1.2电路的基本物理量电源力把单位正电荷由低电位点B经电源内部移到高电位点A克服电场力所做的功，

6、称为电源的电动势，用E或e表示，即电动势与电压的实际方向不同，电动势的方向是从低电位指向高电位，即由“－”极指向“+”极，而电压的方向则从高电位指向低电位，即由“+”极指向“－”极。1.2电路的基本物理量若计算结果为正，说明电路消耗功率，为耗能元件，若计算结果为负，说明电路产生（输出）功率，为供能元件。1.2.4功率和电能1.功率单位时间内电场力或电源力所做的功，称为功率，用P或p表示。即若电流、电压为关联参考方向时，功率的表达式则为若当电流、电压为非关联参考方向时，功率的表达式则为1.2电路的基本物理量2.电能电能是表示电流做功多少的物理量，是电能转化

7、为其它形式的能多少的量度。在实际应用中，电能的单位常用千瓦小时（kW·h），1kW·h的电能通常叫做一度电。§1.3电路的基本元件1.3.1电源1.3电路基本元件1.电压源（1）理想电压源图中虚线框内所示为直流理想电压源的电路符号，其中US为电压源的端电压，所标极性为输出电压的参考极性。电压源的伏安特性表明，端电压与负载的电流无关。（2）实际电压源可以用理想电压源与电阻元件的串联组合来表征实际电压源的性能。实际电压源及其外特性由特性曲线可得实际电压源的端电压方程为:实际电压源的输出电压不是恒定值，与通过其中的电流有关。电流越大，电源内阻上的压降越大，输出

8、电压越低。1.3电路基本元件2.电流源（1）理想电流源理想电流源及其外特性图中虚