[工学]第1章 电路的基本概念和基本定律.ppt

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1、第一章电路的基本概念和基本定律1.1电路与电路模型一、电路的组成电路：是电气器件按一定方式连接起来是为电流提供的通路。电源：将其它形式的能量转换成电能的设备。如电池等负载：将电能转换成其它形式的能量的设备。如灯泡、电机等导线：联接各元件，同时传送电能。电阻很小，一般忽略不计。二、电路元件和电路模型电路元件{电源元件：如电池，发电机无源元件{耗能元件：如电阻储能元件：如电感、电容理想元件：每一种电路元件只体现一种基本电磁现象，具有精确和简单的数学定义，这些元件称为理想元件。理想元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件

2、等。电路模型：为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。电路图:用规定的符号表示电路元件，绘出便于分析和计算的图形。如:1.2电压和电流的参考方向一、描述电路的物理量1.电流：带电粒子有规则的移动形成电流。电流强度：单位时间内通过导体横截面积的电量（Q）。电流强度用字母Ｉ(ｉ)表示单位：Ａ（安培）电压用字母Ｕ（ｕ）表示单位：Ｖ（伏特）2.电压：单位正电荷从ａ点移到ｂ点所失去的能量称为ａ、ｂ两点之间的电压ａｂ3、电

3、位：在电路中任取一点O作为参考点，则由某点a到参考点的电压Uao称为a点的电位，即为Va。a点电位为Va，b点电位为Vbab间电压（即电位差）为Uab=Va-Vb电压与电位的关系4.功率：单位时间所做的功。功率用字母Ｐ（ｐ）表示　　单位：Ｗ（瓦特）直流：p=ｕｉ交流：Ｐ＝ＵＩ⑵正电荷从高电位到低电位失去能量高电位端指向低电位端为电压的方向电源中低电位端指向高电位端为电源电动势的方向⒈实际方向的规定⑴正电荷运动的方向为电流的方向二、电压和电流的方向⑵参考方向的表示方法电流：Uab双下标电压：2.参考方向⑴规定：在分析与计算电

4、路时，对电量任意假定的方向。Iab双下标箭标abRI正负极性+–abU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。⑶实际方向与参考方向的关系若I=5A，则电流从a流向b；例：若I=–5A，则电流从b流向a。abRIabRU+–若U=5V，则电压的实际方向从a指向b；若U=–5V，则电压的实际方向从b指向a。注意：在参考方向选定后，电流(或电压)值才有正负之分。⑷关联(参考)方向关联方向：电流从高电位流向低电位非关联方向：电流从低电位流向高电位选关联正方向时，可以只标ｕ或ｉ

5、abIU+–abIU+–1.3欧姆定律关联方向：非关联方向：RU+–IRU+–I功率（W）：对所有元件有：P＝UIP＝-UI结果：当P>0该元件为耗能元件P<0该元件为供能元件电能（J）：1kwh=103W3600s=3.6106JRU+–IRU+–I关联方向：非关联方向：电源与负载的判别依据U、I参考方向不同，P=UI0，（发出功率）；电源P=UI0，（吸收功率）；负载U、I参考方向相同，P=UI0，（吸收功率）；负载P=UI0，（发出功率）；电源1.根据U、I的实际方向判别2.根据U、I的参考方向判别电源：

6、U、I实际方向相反，即电流从“+”端流出，负载：U、I实际方向相同，即电流从“-”端流出。最简单的电路为直流电路，本节讨论电路的工作状态、开路状态和短路状态，所讨论的内容有电流、电压及功率等方面的特性。本节讨论问题的理论依据是欧姆定律如图电路：E为电源的电动势U为电源的端电压R0为电源的内阻R为电路负载电阻1.4电路的基本状态与电气设备的额定值R0ER一、电源有载工作电路特征：I=E/(R0+R)U=IR=E–IR0P=PE-△P将上式乘以I，得（注意：电源输出的功率和电流由负载决定。）上式表明：当R变化时，电源端电压变化

7、不大，则此电源带负载的能力强。当R>>R0时U≈ER0ER功率与功率平衡电源的发出功率=负载的取用功率+电源内阻上的消耗功率功率平衡方程式：PE----------电源输出的功率P-----------负载取用的功率△P----------电源内阻消耗的功率P=PE-△P将U=IR=E–IR0等式两边都乘以I，得（注意：电源输出的功率和电流由负载决定。）开关S断开时，外电路的电阻无穷大,电流为零，电源的端电压U0等于电源电动势E。二、开路（断路或空载）电路特征：I=0U=0U0=EPE=P=0（其中：PE=EI、P=UI）

8、R0ER三、短路特征:电源端电压负载功率电源产生的能量全被内阻消耗掉短路电流（很大）U=0PE=P=I²R0P=0当R00时，Is∞（烧毁电源）。注意：电压源不允许短路！由于R0很小，所以此时电流很大，称之为短路电流Is。电气设备或元器件的标定值通常标注在其名牌上或记载在说明书中，这些标定值都是给定的