电工技术 教学课件 作者 牛百齐 第1章 直流电路.ppt

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1、第1章直流电路学习目标:熟悉电路组成，掌握描述电路的基本物理量。熟练分析电路的状态，理解电气设备额定值。理解支路、节点、回路和网孔的概念。掌握基尔霍夫定律内容及应用。1.1电路及其模型在日常生活中存在着各种形式的电路，如照明电路，电动机控制电路，收音机、电视机的放大电路等。了解电路的组成、作用等是分析、计算电路的基础。1.1.1电路组成及作用1．电路组成电路是电流流通的路径，它由电路元件按照一定方式连接而成。一个完整的电路包括电源、负载及中间环节（包括开关和导线等）三部分组成。电源把其他形式的能量转换为电能，负载取用电能，它把电能转换

2、为其他形式的能量，中间环节把电源和负载连接起来，为电流提供通路，把电源的能量供给负载，并根据负载需要接通或断开电路。最简单的电路是手电筒电路，其电路组成的三个部分是：电源——干电池，负载——小灯泡，中间环节——开关和筒体金属连片。如图1-1所示。图1-1手电筒电路2．电路的作用电路的作用可分为两大类：一类是实现电能的传输和转换。另一类是实现信号的传递和处理。1.1.2电路模型用一个或几个理想电路元件的组合来代替实际电路中的具体元件称为实际电路的模型化。电路模型是由理想电路元件和理想导线相互连接而成的整体，是对实际电路进行科学抽象的结果

3、。将一个实际电路抽象为电路模型的过程，又称建模过程，其结果与实际电路的工作条件以及对计算精度的要求有关。思考与练习1-1-1电路有哪几部分组成？各部分在电路中起什么作用？1-1-2实际电路和电路模型有什么关系？1.2电路的基本物理量电路分析中常用到电流、电压、电位和功率等物理量，本节对这些物理量以及与它们有关的概念进行简要说明。1.2.1电流及参考方向1．电流电流是电荷的定向移动形成的。电流的大小用电流强度来衡量。电流强度等于单位时间内通过导体某截面的电量。设在dt时间内通过导体某一横截面的电量为dq，则通过该截面的电流强度为（1-1

4、）所通过的电路称为直流电路。在直流电路中，式（1-1）可写成在国际单位制中，电流的单位是安培(A)，简称安，实际使用中还有千安（kA）、毫安(mA)、微安(A)。它们的换算关系是1kA=103A1A=103mA1mA=103A在分析电路时不仅要计算电流的大小，还应了解电流的方向。一般，把正电荷定向运动的方向规定为电流的方向。那么，负电荷运动的方向与电流的实际方向相反。2．电流的参考方向电流的参考方向，也称假定正方向，可以任意选定，在电路中用—个箭头表示，且规定当电流的实际方向与参考方向一致时，电流为正，即＞0。如图1-5a所示；当电流

5、的实际方向与参考方向相反时电流为负值，即＜0。如图1-5b所示。1.2.2电压及参考方向1．电压电压是用来描述电场力对电荷做功能力的物理量。如果电场力将单位正电荷dq从电场的高电位点a经过电路移动到低电位点b所做的功是dw，则ab两点之间的电压为在直流电路中，ab两点之间的电压为（1-4）在国际单位制中电压的单位为伏特，简称伏(V)实用中还有千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(V)等。它们之间的换算关系是1kV＝103V1V＝103mV1mV＝103V规定电压的实际方向是从高电位端指向低电位端。其方向可用箭头表示，也可用“+”“–”极性

6、表示。它还可以用双下标表示，如Uab表示电压方向由a指向b。显然可以看出，Uab=-Uba。2．电压的参考方向电路中两点间的电压可任意选定一个参考方向，且规定当电压的参考方向与实际方向一致时电压为正值，即＞0，如图1-6a所示；相反时电压为负值即＜0，如图1-6b所示。3．关联方向任一电路的电流参考方向和电压参考方向都可以分别独立假设。但为了电路分析方便，常使同一元件的电压参考方向和电流参考方向一致，即电流从电压的正极性端流入该元件而从它的负极性端流出，电流和电压的这种参考方向称为关联参考方向。如图1-7a所示；当电压参考方向和电流参

7、考方向不一致时，称为非关联参考方向。如图1-7b所示。a)关联参考方向b)非关联参考方向图1-7关联参考方向与非关联参考方向在分析和计算电路时，选取关联方向还是非关联方向，原则上是任意的。但为了分析的方便，对于负载，一般把两者的参考方向选为关联参考方向，对于电源一般把两者的参考方向选为非关联参考方向。另外，和的参考方向一经选定，中途就不能再变动。选电路中一点O为电位参考点，根据电位的定义，有某点的电位，实质上就是该点与参考点之间的电压。其单位也是伏特（V）。1.2.3电位在电路中任选一点为参考点，则某一点a到参考点的电压就称为a点的电

8、位，用Va表示。电路中各点的电位都是相对参考点而言的。通常规定参考点的电位为零，因此参考点又称为零电位点，可用接地符合“”表示。参考点的选择是任意的，一般在电子线路中常常选多元件的汇集处；工程技术中常选大地、机壳为参考点