第一章電路基本概念和基本定律

1、第一章電路基本概念和基本第一章電路基本概念和基本定律定律早期的通訊早期的通訊現(xiàn)代通信現(xiàn)代通信 電能的應用范圍極其廣泛?，F(xiàn)代一切科學技術電能的應用范圍極其廣泛?，F(xiàn)代一切科學技術 無不與電有著密切的關系無不與電有著密切的關系; 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，電能是主要的能源；在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，電能是主要的能源； 在機械制造工藝上，如電鍍、電焊、高頻淬在機械制造工藝上，如電鍍、電焊、高頻淬火、火、 高頻冶煉、電蝕加工、超聲波加工等等都是高頻冶煉、電蝕加工、超聲波加工等等都是電能的應用；電能的應用； 對生產(chǎn)過程中的許多物理量，如速度、對生產(chǎn)過程中的許多物理量，如速度、壓力、溫度、流量等等都可以用電的方法來壓力、溫度、

2、流量等等都可以用電的方法來測量并控測量并控 制，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化；制，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化； 我們的日常生活也是完全離不開電能的我們的日常生活也是完全離不開電能的。第第1 1章章 目錄目錄3 3 負載負載電路是電流的通路，它是為了某種需要由某些電工設備電路是電流的通路，它是為了某種需要由某些電工設備或元件按一定方式組合起來的?；蛟匆欢ǚ绞浇M合起來的。1 1 電源電源2 2 中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)1.1.電能的傳輸與轉換電能的傳輸與轉換2. 2. 傳遞與處理信號傳遞與處理信號 輸電線輸電線其它形式的能量其它形式的能量電能電能 電能電能其它形式的能量其它形式的能量連接電源和負載，傳輸、分配電

3、能連接電源和負載，傳輸、分配電能信號源信號源負載負載話筒把聲音（信息）話筒把聲音（信息）電信號電信號揚聲器把電信號揚聲器把電信號 聲音（信息）聲音（信息）第第1 1章章 1 1 1 1 負載負載 電源電源 中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)輸電線輸電線放放大大器器信號源信號源負載負載 電源和電源和信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路的工作。信號源的電壓或電流稱為激勵，它推動電路的工作。 由由激勵在電路中產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應激勵在電路中產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應電路分析是在已知電路結構和參數(shù)的條件下，討論電路分析是在已知電路結構和參數(shù)的條件下，討論與與的關系的關系第第1 1章章 1 1 1 1手電筒的電路模型

4、手電筒的電路模型 為了便于用數(shù)學方法分析電路為了便于用數(shù)學方法分析電路,一般要將實際電路一般要將實際電路模型化，用足以反映其電磁性質的理想電路元件或其模型化，用足以反映其電磁性質的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，從而構成與實際電路組合來模擬實際電路中的器件，從而構成與實際電路相對應的電路模型。相對應的電路模型。R+RoES+UI電池電池導線導線燈泡燈泡開關開關 手電筒由電池、燈手電筒由電池、燈泡、開關和筒體組成。泡、開關和筒體組成。 理想電路元件主要有理想電路元件主要有電阻元件、電感元件、電阻元件、電感元件、電容元件和電源元件等。電容元件和電源元件等。R+RoES+UI電池電池導線

5、導線燈泡燈泡開關開關 電池是電源元件，其電池是電源元件，其參數(shù)為電動勢參數(shù)為電動勢 E 和內(nèi)阻和內(nèi)阻Ro； 燈泡主要具有消耗電能燈泡主要具有消耗電能的性質，是電阻元件，其的性質，是電阻元件，其參數(shù)為電阻參數(shù)為電阻R； 筒體用來連接電池和燈筒體用來連接電池和燈泡，其電阻忽略不計，認泡，其電阻忽略不計，認為是無電阻的理想導體。為是無電阻的理想導體。 開關用來控制電路的通開關用來控制電路的通斷。斷。理想理想電路元件電路元件理想理想電源元件電源元件 理想理想無源元件無源元件理理想想電電壓壓源源理理想想電電流流源源電電阻阻R電電感感L電電容容C第第1 1章章 1 1 2 2第第1 1章章 1 1 3 3

6、第第1 1章章 1 1 3 3ERUI電壓的實際方向：電壓的實際方向：由高電位端指向低電位端由高電位端指向低電位端電流的實際方向：電流的實際方向：正電荷運動的方向或正電荷運動的方向或負電荷運動的反方向負電荷運動的反方向電壓、電流的參考方向：任意假定電壓、電流的參考方向：任意假定電壓、電流參考方向與實際方向相同為正值，相反為負值電壓、電流參考方向與實際方向相同為正值，相反為負值例如：例如：E=3V，若假定電壓的參考方向為，若假定電壓的參考方向為上上“+”下下“”，則，則U=3V或或UAB=3VAB反之，若假定電壓的參考方向為上反之，若假定電壓的參考方向為上“”下下“+”，則，則U= 3V或或UB

7、A= 3V電壓的參考方向用電壓的參考方向用+、極性和雙下標表示。極性和雙下標表示。電流的參考方向用箭頭和雙下標表示。電流的參考方向用箭頭和雙下標表示。第第1 1章章 1 1 4 4通過電阻的電流與電壓成正比通過電阻的電流與電壓成正比表達式表達式 = RUIU 、I參考方向相同參考方向相同U= IRU、 I參考方向相反參考方向相反圖圖B中若中若I= 2A，R=3 ，則，則U= (2)3=6VUIR圖圖A+或或UIR圖圖B+UIR圖圖C+u /V0i /A第第1 1章章 1 1 4 4遵循歐姆定律的電阻稱遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻為線性電阻,(反之為非反之為非線性電阻線性電阻),它是一個與它是

8、一個與電壓電流無關的常數(shù)。電壓電流無關的常數(shù)。線性電阻的線性電阻的ABUIR+EI IU第第1 1章章 1 1 5 51. 電壓與電流電壓與電流R0RABCDU=RIR+ R0I = EU=E R0I ER0IU電源的外特性曲線電源的外特性曲線當R0 R時，時， U E說明電源帶負載能力強說明電源帶負載能力強I IU0第第1 1章章 1 1 5 51. 電壓與電流電壓與電流U=RIR+ R0I = EU=E R0I 2. 功率與功率平衡功率與功率平衡UI=EI R0I2 P =PE P 功率的單位：瓦功率的單位：瓦特特(W)或千瓦或千瓦(KW)=+EI IUR0RABC第第1 1章章 1 1

9、5 53. 電源與負載的判別電源與負載的判別根據(jù)電壓、電流的實際方向判別根據(jù)電壓、電流的實際方向判別電源：電源：U和和I的實際方向相反，的實際方向相反，發(fā)出功率發(fā)出功率負載：負載：U和和I的實際方向相同，的實際方向相同，取用功率取用功率根據(jù)電壓、電流的參考方向判別根據(jù)電壓、電流的參考方向判別電源：電源：P=UI為負值，發(fā)出功率為負值，發(fā)出功率負載：負載：P= UI為正值，取用功率為正值，取用功率例；例；已知：已知：UAB=3V解：解：P=UI = (2)3= 6WI = 2A求：求：N的功率，并說明它的功率，并說明它是電源還是負載是電源還是負載因為此例中電壓、電流因為此例中電壓、電流的參考方向

10、相同的參考方向相同而而P為負值，所以為負值，所以N發(fā)出功率是電源發(fā)出功率是電源想一想，若根據(jù)電壓電流想一想，若根據(jù)電壓電流的實際方向應如分析？的實際方向應如分析？NABI第第1 1章章 1 1 5 54. 額定值與實際值額定值與實際值S1US2電源電源+IS2P電源輸出的電流和功電源輸出的電流和功率由負載的大小決定率由負載的大小決定額定值是為電氣設備在額定值是為電氣設備在給定條件下正常運行而給定條件下正常運行而規(guī)定的允許值規(guī)定的允許值電氣設備不在額定電氣設備不在額定條件下運行的危害：條件下運行的危害：不能充分利用設備的能力不能充分利用設備的能力降低設備的使用壽命甚至損壞設備降低設備的使用壽命甚

11、至損壞設備EI IU0第第1 1章章 1 1 5 5 特征特征R0RABCDI=0U=U0=E P=0U=0=0I 視電路而定視電路而定有源電路EUISR1電流過大，將燒毀電源電流過大，將燒毀電源特特征征R2R0U=0I=IS=E/ R0P = 0 PE = P = R0IS2 ER1R2R0U短接短接第第1 1章章 1 1 5 5IR3abE1結點結點 電路中三條或三條電路中三條或三條 以上支路聯(lián)接的點以上支路聯(lián)接的點支路支路 電路中的每一分支電路中的每一分支cd回路回路 由一條或多條支路由一條或多條支路組成的閉合路徑組成的閉合路徑如如 acb ab adb如如 abca adba adbc

12、a 第第1 1章章 1 1 6 6E2如如 a bR2R1（直流電路中）（直流電路中） I= 0 i = 0（對任意波形的電流）（對任意波形的電流）在任一瞬間一個節(jié)點上電在任一瞬間一個節(jié)點上電流的代數(shù)和等于零流的代數(shù)和等于零例：若例：若I1=9A， I2= 2A， I4=8A。求：求： I309I382（）I319A第第1 1章章 1 1 6 6I1I2I3I4I1I2+ I3 + I4=0解：解：IAIBIABIBCICA或或 I = 0第第1 1章章 1 1 6 6ICABC對對A、B、C三個結點三個結點應用應用KCL可列出：可列出：IA= IABICAIB= IBCIABIC= ICAI

13、BC上列三式相加，便得上列三式相加，便得IA + IB + IC =0可見，在任一瞬間通過任一閉可見，在任一瞬間通過任一閉合面的電流的代數(shù)和也恒等于零。合面的電流的代數(shù)和也恒等于零。E2U4E1U1U2abced+在任一瞬間，沿任一回路在任一瞬間，沿任一回路循行方向，回路中各段電循行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。壓的代數(shù)和恒等于零。 U = 0若若求：求：U2=？E1 =5V，電壓的參考極性與實際極性是否相同第第1 1章章 1 1 6 6E2 = 3VU3 =8V，U1 = 2V，U1+U2 U3 U4 + U5 =0U2 (3) 8+5 + (2)=0KVL+U5U3+或或 E = UU1+U2U4 = E2 E1R1abcd第第1 1章章 1 1 7 7R2E1E2R3電路中某一點的電位是指電路中某一點的電位是指由這一點到由這一點到的電壓的電壓電路的參考點電路的參考點可以任意選取可以任意選取通常認為參考點的電位為零通常認為參考點的電位為零Va = E1Vc = E2Vb = I3 R3I3若以若以d為參考點，為參考點，則則:簡簡化化電電路路+dabcR1R2R3例例. .電路如圖所示。電路如圖所示。分別以分別以A、B為參考點為參考點計算計算C和和D點的電位點的電位A2 10V+