電工技術(shù)(直流電路)教學(xué) （銜接高職）

電工技術(shù)教學(xué)課件——直流電路1.1.1電路1.1.2理想電路元件1.1.3電路模型1.1電路及主要物理量1.1.4電路的主要物理量電流電壓1.1.5電流電壓的參考方向2/66直流電與交流電的區(qū)別在哪里？家庭用電是交流電還是直流電？問題與思考試列舉日常用過的一些有直流電的東西？

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定義：由電氣器件或設(shè)備，按一定方式連接起來，完成能量的傳輸、轉(zhuǎn)換或信息的處理、傳遞。組成：電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)。作用：◆實現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。

◆完成信號的處理和傳遞。1.1.1電路電力電路信號電路4/66iR

R

L消耗電能的電特性可用電阻元件表征產(chǎn)生磁場的電特性可用電感元件表征由于白熾燈中耗能的因素遠遠大于產(chǎn)生磁場的因素，因此可忽略電感特性

為了便于分析與計算實際電路，在一定條件下常忽略實際部件的次要因素而突出其主要因素，把它看成理想電路元件。如：白熾燈電路1.1.2理想電路元件5/661.1.3電路模型實體電路

將實際電路中的元件用理想電路元件表示，稱為實體電路的電路模型。電路模型負(fù)載電源開關(guān)連接導(dǎo)線電源負(fù)載中間環(huán)節(jié)SRLUS+_R0便于分析和計算6/66（1）定義：帶電粒子或電荷在電場力作用下的定向運動形成電流。單位時間內(nèi)流過導(dǎo)體截面的電荷量定義為電流強度。1、電流1.1.4電路的主要物理量（3）電流的實際方向:正電荷運動的方向。Iab①可用箭頭表示；②可用字母順序表示，如Iab?？陀^存在直流電流：電流的大小、方向均不隨時間變化，交流電流：電流的大小、方向均隨時間變化，i（2）單位:A（安培）、mA(毫安）、μA（微安)（4）電流方向的表示法:7/66DC——AC1882年，特斯拉繼愛迪生發(fā)明直流電（DC）后不久，發(fā)明了交流電（AC），并制造出世界上第一臺交流發(fā)電機，并創(chuàng)立了多相電力傳輸技術(shù)。特斯拉的人工閃電8/662、電壓①可用箭頭表示;②可用字母順序Uab表示;③可用+-號表示。（1）定義：電場力把單位正電荷從電場中的一點移到另一點所做的功。（3）電壓的實際方向:由高電位端指向低電位端?？陀^存在（2）單位:V（伏）、kV（千伏）、mV(毫伏）（4）電壓方向的表示法:+

-abRRUR9/66

在電路的分析計算中，不僅要算出電壓、電流、的大小，還要確定這些量在電路中的實際方向。對于復(fù)雜的電路，電路中各處電壓、電流的方向很難事先判斷出來。為了解決這個問題，在分析電路之前，首先假定一個電壓或電流方向。1.1.5電流、電壓的參考方向怎么辦？這個假定的方向，稱為參考方向10/66參考方向（2）電流的參考方向:任意假定（1）電流的實際方向:正電荷運動的方向1、電流的方向客觀存在的假設(shè)的方向，可能與實際的方向相同或不同結(jié)論：根據(jù)電流值的正負(fù)，和電流的參考方向，可以確定電流的實際方向。若I>0，則實際方向與參考方向相同；若I<0，則實際方向與參考方向相反。11/66（2）電壓的參考方向:任意假定（1）電壓的實際方向:由高電位端指向低電位端2、電壓的方向客觀存在的假設(shè)的方向，可能與實際的方向相同或不同AB如果A、B的實際電位為：UU=4VABUU=-4V結(jié)論：根據(jù)電壓值的正負(fù)，和電壓的參考方向，可以確定電壓的實際方向。12/663、注意：（1）I、U、E的參考方向可任意假定。但一經(jīng)選定，分析過程中不應(yīng)改變，知道得到最后結(jié)果。（2）電路中標(biāo)出的方向一律指參考方向。（3）同一元件的

U、I

參考方向相同，稱為關(guān)聯(lián)參考方向。IRU+–IRU+–或IRU+–IRU+–或關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向13/661.2.1電路的三種狀態(tài)1.2.2電氣設(shè)備的額定值1.2電路的狀態(tài)及電氣設(shè)備的額定值14/66特點：（1）開路狀態(tài)電路中有斷開（2）短路狀態(tài)特點：IRUUs+-ROabIRUUs+-ROabab兩點間短路

電流過大，電源易燒毀！1.2.1電路的三種狀態(tài)15/66某醫(yī)院特大火災(zāi)現(xiàn)場37人死亡，95人受傷，直接經(jīng)濟損失822萬元事故原因：配電室電纜短路故障，引燃可燃物16/66某公司由于電器短路引起火災(zāi)的現(xiàn)場17/66某俱樂部火災(zāi)現(xiàn)場44人死亡，64人受傷，直接經(jīng)濟損失達七千萬事故原因：舞臺照明線路和施放焰火同時起火引發(fā)18/6619/66斷路器保險絲20/6621/66（3）通路狀態(tài)IRUUs+-ROab22/661.1.2電氣設(shè)備的額定值1、額定值：

為電氣設(shè)備在給定條件下正常運行而規(guī)定的允許值。（額定電壓、額定電流、額定功率）23/66可能過載！！一個插座上接了很多大電器

2、電氣設(shè)備的工作狀態(tài)：過載：實際電流>額定電流，易導(dǎo)致過熱，壽命縮短或損壞滿載：實際電流=額定電流，正常運行輕載：實際電流<額定電流，得不到正常使用24/66Not!25/66

某天中午，一把火把重慶市民小姜家燒了。

原因是他為了方便，把家里的八個電器的插頭都插在一個插線板上，結(jié)果插線板失火了。

其實，家里有些電器屬于高功率電器，如電磁爐、電暖器、空調(diào)等，如果都在一個插線板上使用，很容易帶來不安全。實例26/66Not!27/661.3電路中各點電位的計算（1）電位：兩點間的電壓等于兩點間電位差：電路中電位參考點：接地點，VO=0V，故任一點A的電位VA為：P6電位計算的例子28/661.4.1功率的計算1.4.2吸收功率與發(fā)出功率的判斷1.4功率29/66（1）功率是電場力在單位時間內(nèi)所做的功。

（2）當(dāng)電阻元件電流和電壓的參考方向為關(guān)聯(lián)情況下，電阻吸收的電功率為：IRU+–1.4.1功率的計算單位：w（瓦），kW（千瓦）關(guān)聯(lián)參考方向30/66（3）電能電阻在t時間內(nèi)消耗的電能：單位：J（焦）、1kWh（1千瓦時稱為1度）10W的節(jié)能燈用多長時間會耗1度電？40W的白熾燈用多長時間會耗1度電？31/66若P>0，電路實際吸收（或消耗）功率，元件為負(fù)載；若P<0，電路實際發(fā)出功率，元件為電源。UI功率：UI非關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)1.4.2吸收功率與供出功率的判斷32/66

例.試判斷(a)、(b)中元件是吸收功率還是發(fā)出功率?I=-1AU=2V+–(a)U=-3V+–(b)I=2A

解：(a)元件電流和電壓的參考方向為關(guān)聯(lián)，故：是吸收功率是發(fā)出功率(b)元件電流和電壓的參考方向為非關(guān)聯(lián)，故：33/66

例.試判斷(a)、(b)中元件是負(fù)載還是電源?I=-0.5AU=2V–+(a)U=-4.5V+–(b)I=-0.2A練習(xí)題34/661.5.1電阻元件1.5理想電路元件35/66膜式(碳膜、金屬膜、金屬氧化膜）電阻1.5.1電阻元件線繞電阻器

36/66關(guān)聯(lián)參考方向時：2、電導(dǎo)：電阻的倒數(shù)，單位：西門子（S）。非關(guān)聯(lián)參考方向時：1、電阻的電壓電流關(guān)系（歐姆定律）3、電阻的功率關(guān)聯(lián)參考方向下，電阻的U和I總是同號，因此P>0，即吸收（消耗）功率，故電阻是耗能元件37/66萬用表的使用指針式萬用表說明38/66數(shù)字式萬用表說明39/66電阻的測量（仿真中的X10K檔有誤）40/661.6.1電壓源1.6.2電流源1.6.3兩種電源的等效變換1.6電壓源、電流源及其等效變換41/66常用實際電源直流電源：干電池、蓄電池、直流發(fā)電機、直流穩(wěn)壓電源等交流電源:交流發(fā)電機、交流穩(wěn)壓電源等。42/66一個實際電源可以用兩種模型來表示：A.用電壓的形式表示稱為電壓源B.用電流的形式表示稱為電流源43/661、理想電壓源：向外部電路輸出一個恒定的電壓值。Us+-Us+-或1.6.1電壓源2、實際電壓源：理想電壓源是不存在的,電源在對外提供功率時,不可避免的存在內(nèi)部功率損耗?；騌OUs+-Us+-RO44/66實際電壓源與理想電壓源的本質(zhì)區(qū)別在于有無內(nèi)阻RO。注意Us+-RO實際電壓源Us+-理想電壓源IRUUs+-RO45/661、理想電流源：向外部電路輸出一個恒定的電流值。+-UIs1.6.2電流源2、實際電流源：理想電流源是不存在的,電源在對外提供功率時,不可避免的存在內(nèi)部功率損耗。ROIsU+-46/66實際電流源與理想電流源的本質(zhì)區(qū)別在于有無內(nèi)阻RO。注意實際電流源理想電流源ROIsU+-+-UIsIR+-UIsROIO47/661、電壓源與電流源的等效變換原則：對外電路而言，如果將同一負(fù)載R分別接在兩個電源上，R上得到相同的電流、電壓，則兩個電源對R而言是等效的。IRUUs+-ROIR+-UIsROIO1.6.3實際電源兩種模型的等效變換48/662、有源支路的簡化原則：簡化前后，端口的電壓電流關(guān)系不變。（1）電壓源串聯(lián)Ia

b+–+–Us1Rs1Us2Rs2+U

–Us

=Us1+Us2Rs

=Rs1+Rs2（2）電流源并聯(lián)abIs1IsIs2Gs1Gs2GsabIsIs

=Is1+Is2Gs

=Gs1+Gs2ab+U

–RsUsI+–49/66例.求電路的電流I。注意：被求支路不要參與轉(zhuǎn)換。+–412V4212AI3A4+–I2216V2V+–50/661.7.1支路、節(jié)點、回路1.7.2基爾霍夫電流定律（KCL）1.7.3基爾霍夫電壓定律（KVL）1.7基爾霍夫定律1.7.4電阻的串聯(lián)、并聯(lián)51/661.7.1支路、節(jié)點、回路

（1）支路：

電路中流過同一電流的幾個元件互相連接起來的分支稱為一條支路。（2）節(jié)點：

三條或三條以上支路的連接點叫做節(jié)點。（3）回路：

由支路組成的閉合路徑稱為回路。（4）網(wǎng)孔：

將電路畫在平面圖上，內(nèi)部不含支路的回路稱為網(wǎng)孔。本圖中有?條支路本圖中有3條支路本圖中有?個節(jié)點本圖中有2個節(jié)點本圖中有?個回路本圖中有3個回路本圖中有?個網(wǎng)孔本圖中有2個網(wǎng)孔①②Us1+-R1Us2+-R2Is52/661.7.2基爾霍夫電流定律（KCL）

在任一時刻，流入任一節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和。若規(guī)定流入節(jié)點的電流為正值，流出的電流為負(fù)值I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E1對節(jié)點a：I1+I2=I3或I1+I2–I3=053/66

電流定律可以推廣應(yīng)用于包圍部分電路的任一假設(shè)的閉合面。I=?例:廣義節(jié)點I=0IA+IB+IC=0ABCIAIBIC2+_+_I51156V12V54/66若規(guī)定流入節(jié)點的電流為正，流出的電流為負(fù)，則:在任一時刻，流出一封閉面的電流之和等于流入該封閉面的電流之和。KCL推廣應(yīng)用:把以上三式相加得：封閉面55/66①②③例對節(jié)點①列方程I1+I3-I4=0對節(jié)點②列方程I2+I4+Is=0對節(jié)點③列方程-I1-I2-I3-Is=0④對封閉面④列方程I1+I2+I3+Is=0Us1+-R1Us2+-R2IsUs3+-R3R4I1I2I3I456/661.7.3基爾霍夫電壓定律（KVL）

在任一瞬間，沿任一回路繞行方向，回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。

選定回路的繞行方向，電壓參考方向與回路繞行方向一致時為正，相反時為負(fù)。U1U2U3U4U1-U3-U2+

U4=0Us1Us2+-R2+-R1I-IR1-US1-IR2+

US2=057/66KVL推廣應(yīng)用：開口電壓可按回路處理1US1UBEE+B+–R1+–US2R2I2_

電位升=電位降

US2=UBE+I2R2U=0I2R2–US2+

UBE

=0對回路1：58/66例：對網(wǎng)孔abda：對網(wǎng)孔acba：對網(wǎng)孔bcdb：R6I6R6–I3R3+I1R1=0I2R2–

I4R4–I6R6=0I4R4+I3R3–Us

=0對回路adbca，沿逆時針方向循行：–I1R1+I3R3+I4R4–I2R2=0應(yīng)用U=0列方程對回路cadc，沿逆時針方向循行：–I2R2–I1R1+E

=0adbcUs–+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I59/661.7.4電阻的串聯(lián)、并聯(lián)（1）n個電阻串聯(lián)R1R2RnR（2）n個電阻并聯(lián)+U

–R+U

–兩并聯(lián)電阻的分流：R1R2RnI1I2I60/661.8.1支路電流法1.8.2支路電流法的解題步驟1.8支路電流法