电工学第1章.ppt

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1、第一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电路的模型§1-3电压和电流的参考方向§1-4欧姆定律§1-5电源的有载工作、开路与短路§1-7电路中电位的计算§1-6基尔霍夫定律10/1/20211§1-1电路的作用与组成部分一、电路的组成1．电路：电池负载开关电流流通的路径称为电路。2．组成：（1）电源：提供能量。（2）负载：消耗能量。（3）中间环节：连接电源和负载的导线及控制元件。10/1/20212（1）电能的传输与转换。3．作用发电机升压变压器降压变压器用户负载如：输

2、配电电路（电力系统）。10/1/20213（2）信息的传递与处理。放大器话筒扬声器如：各种信息处理电路等。（扩音机电路示意图）激励：电源或信号源的电流和电压响应：由于激励在电路各部分产生的电流和电压10/1/20214§1-2电路的模型所谓电路模型就是指一个实际元件在特定的条件下，所表现的主要的电磁特性，而忽略其次要因素，如R、L、C等。这种表示的参数，我们称为集总参数（解释集总参数元件与电路）。电池负载开关开关++--ER0UR实际电路都是由一些实际的元器件所组成。在分析电路时，我们要对实际电

3、路建立数学模型—电路模型。10/1/20215§1-3电压和电流的参考方向++--ER0UR+-E1R1R-+E2R2II电流的实际方向为正电荷的运动方向。（1）为什么要引入参考方向？a）复杂电路很难确定电流的实际方向。b）交流电路中，电流本身就是交变的。（2）参考方向的选择：原则上是任意的，实际和电压的参考方向一起选。（3）参考方向的表示方法：a）箭头；b）双下标。（4）电流正负的意义：负——表示参考方向和实际方向相反。正——表示参考方向和实际方向一致。10/1/20216-4Vc)正负号。电

4、压和电动势的参考方向5V4ΩIL+-Uab1Ω1A4V-1Aa)箭头；b)双下标；问题：在一个电路中，电流和电压的参考方向应该怎样选择呢？原则：电压和电流方向相关联10/1/202173）伏安特性曲线。线性电阻为一直线。§1-4欧姆定律U=RI，它是电阻元件的约束方程，也是我们分析电路的主要的理论依据。I（A）U（V）0流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，这就是欧姆定律。U-+IU+-I使用时应注意：1）U=RI为关联方向得出的；2）U=-RI为非关联方向；欧姆定律是德国物理学家乔治·欧姆在1

5、826年发现的（1787年—1854年）E112E10/1/20218§1-5电源的有载工作、开路与短路本节主要讨论电路中电流、电压和功率方面的内容。1.5.1电源有载工作R0EURabcd++--IR0EURabcd++--I所谓有载工作状态，是指电源与负载相连通，构成一个电流的回路。E—电动势U—端电压R0—电源内阻R—负载10/1/202191、电压与电流电源的伏安特性是指电源对外供电时，其端电压U和流过其中电流I的关系。此种关系也称电源的外特性。U=E-R0IUI0E电源的外特性曲线理想

6、电源的外特性曲线U=ER0EURabcd++--I10/1/2021102．功率及功率平衡因为：U=E-R0I所以各项同乘电流后可得功率平衡式：可以看出电源产生的功率和电路中所有消耗的功率是平衡的。R0EURabcd++--I式中：P为电源输出功率；PE为电源产生功率；△P为内阻损耗的功率。PE=P+△P功率的单位是瓦特（W）或千瓦（KW）。U=E-R0IP=PE-△PIII10/1/2021113、电源与负载的判别方法元件I+-UP=UI关联方向＜0电源＞0负载元件I-+U非关联方向＜0电源＞

7、0负载P=-UI10/1/202112例题5V4ΩI+-Uab1Ω1A4VER0RU0试求电路中各元件的功率，并验证功率平衡。解：10/1/202113（5）当R=RO时，电源输出功率为最大（最大功率传输）。几点注意事项：（1）功率与电压的平方成正比，即电压增大1倍，P增大4倍。（2）P=UI为关联方向的关系式。（3）在关联方向下功率大于0为耗能，小于0为放能（电源与负载的判别）。（4）对于独立电路来说　∑P≡0。10/1/2021144．额定值与实际值通常负载都是并联运行的。当负载增加时，电源

8、输出的功率也相应增加。即电源输出的功率和电流决定于负载的大小。既然电源输出的功率和电流决定于负载的大小，是可大可小的，那么，有没有一个最合适的数值呢？回答是肯定的，这个合适的值就是额定值。各种电气设备的电压、电流及功率都有一个额定值，额定值是标明设备在给定条件下能正常工作而规定的正常允许值。UN—额定电压IN—额定电流PN—额定功率电气设备（元件）使用时，其实际值不一定等于额定值。10/1/202115特征1.5.2电源开路（引伸为支路电流为零）R0EURabcd++--II=0P=0U=E=U