电工与电子技术 第1章直流.ppt

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1、电工技术武科大信息与工程学院第1章电路的基本定律与基本分析方法本章主要内容:1.电路模型2.理想电路元件3.基尔霍夫定律4.二端网络的等效变换5.电路的两种基本分析方法6.线性电路的两个重要定理1.1.1电路与电路模型电路:是电流的通路。为了某种需要由各种元器件按一定方式用导线连接而成的。发电机升压变压器降压变压器负载(电灯)(电动机)(电炉)…输电线作用一:实现能量的传输和转换。1.1电路模型组成:电源(或信号源)、中间环节和负载组成。电力系统:电源(发电机)、中间环节(变压器、输电线…)和负载(电炉、

2、电动机…)。扩音机:信号源(话筒)、中间环节(放大器…)和负载(扬声器)。实际电路元件:构成电路的电工、电子元器件或设备,如电池、电灯、电动机等。放大器话筒扬声器作用二:电信号的传递和处理。1.1电路模型理想元件:主要有电阻元件.电感元件.电容元件和电源等。实际电路:由实际电路元件构成的电路。如手电筒电路。实际电路电路模型导线开关电池灯泡+R0R开关US干电池灯泡S电路模型:由理想元件所组成的电路就是实际电路的电路模型。1.1电路模型1.1.2电压和电流的参考方向1、实际方向电流:正电荷运动的方向或负电荷

3、运动的相反方向。电压:由高电位(“+”极)端指向低电位(“-”极)端。电动势:在电源内部由低电位(“-”极)指向高电位(“+”极)。电压和电流有实际方向和参考方向之分。电流单位:安培(A)、毫安(mA)、微安(A)。电压单位:伏特(V)、千伏(kV)、毫伏(mV)。1A=103mA=106A；1kV=103V=106mV1.1电路模型2、参考方向：任意选定某一方向。参考方向选定后,电流(或电压.电动势)值才有正负之分。参考方向与实际方向一致时,电流(电压)的数值为正；参考方向与实际方向相反时,电流(电

4、压)的数值为负。参考方向表示方法：电流:“→”;电压(电动势):正负极性或用双下标表示Uab。abab1.1.2电压和电流的参考方向1.1电路模型+-Uab关联参考方向:如果设电流的参考方向与电压的参考方向一致时,这样设定的参考方向称为关联参考方向。非关联参考方向:如果设电流的参考方向与电压的参考方向不一致时,这样设定的参考方向称为非关联参考方向。UIRb非关联参考方向UIRa关联参考方向内容:流过线性电阻的电流与电阻两端的电压成正比。欧姆定律可用下式表示:UIR1.1电路模型1.1.3欧姆定律(a).当

5、I和U的参考方向一致时(a).(d),欧姆定律为(1)式：(b).当I和U的参考方向相反时(b).(c),欧姆定律为(2)式：(1)(2)欧姆定律的符号：UIRUIRUIRUIR(a)(b)(c)(d)例题：应用欧姆定律求下面各图中电阻值。UIR6V2A(a)UIR6V-2A(b)UIR-2A-6V(d)UIR(c)-6V2A解：(a)图：(b)图：(c)图：(d)图：功率:电气设备在单位时间内消耗(实际是转换)的电能。功率的正负值意义:元件在电路中作用不同。1.1.4功率与电能功率平衡:在同一个电路中,

6、电源发出的总功率PS和电路吸收的总功率PL在数值上是相等的。即PS+PL=0。相关联参考方向:P=UI。非关联参考方向:P=-UI。功率单位:在SI中,瓦(W),千瓦(kW),毫瓦(mW)。1kW=103W,1W=103mW1.1电路模型P>0为负载(如电阻),在电路中吸收功率。P<0为电源,在电路中发出功率。电能:在t时间内消耗的能量。W=Pt。电能单位:焦[耳](J)。工程上电能的单位为“度”,即千瓦•小时(kW•h)。1度=1kW•h=3.6×106J。1.1.4功率与电能1.1电路模型解:(1).

7、元件1.2.4为相关联参考方向,则P1=U1I1=24W，P2=U2I2=50WP4=U4I1=16W元件1.2.4为负载。例1：图中方框代表电路元件。已知I1=-4A,I2=5A,I3=9A,U1=-6V,U2=10V,U4=-4V。试求:(1)各元件的功率大小,并判断各元件性质；(2)该电路功率是否平衡？元件3为非关联参考方向,则P3=-U2I3=-90W元件3为电源。(2).P1+P2+P4+P3=0则功率平衡。U1U2U4+++---1423I1I2I3开关闭合,接通电源。I电流:I=US/(R0

8、+RL)负载两端的电压：U=IRL电源外特性曲线:U与I之间关系曲线。电源端电压：U=US-IR0(电源外特性关系式)当R0<