電子電工技術(shù)-第1章-直流電路課件

第1章直流電路

1.1電路基本概念及基本物理量1．1．1電路

1．電路：電流的通路，由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)（導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)...）組成。

電源中間環(huán)節(jié)負(fù)載2．電路的功能：(1)能實(shí)現(xiàn)電能的傳輸與分配；如下的電力系統(tǒng):(2)能實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳遞與處理；如下擴(kuò)音系統(tǒng)：擴(kuò)音系統(tǒng)1.1.2電路模型1.理想電路元件：將實(shí)際的電路元件理想化了的電路元件，即在一定條件下只突出其主要電或磁的性質(zhì)，忽略其次要電或磁的性質(zhì)。

電阻電容電感電壓源電流源2.電路模型：由理想電路元件組成的電路；如下圖：

R0RUS電源中間環(huán)節(jié)負(fù)載s1．1．3基本物理量1．1.電流（1）

定義：(交流）或（直流）（2）

單位：A;

mA;μA（3）

參考方向：任意指定的；如下圖：

(4)參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系

在規(guī)定的參考方向下，若計(jì)算結(jié)果

I>0參考方向與實(shí)際方向一致

I<0參考方向與實(shí)際方向相反例題：一直A中流過(guò)1A電流，實(shí)際方向由a指向b，求I=?ababII（1）

(5)表示方法：用“→”或帶雙下標(biāo)的字母，如：,2.電壓(1)定義：電場(chǎng)力把單位正電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)所作的功定義為ab兩點(diǎn)間的電壓。

（交流）（直流）(2)單位:

1千伏特(kV)=1000伏(V)1伏(V)=1000毫伏(mV)1毫伏(mV)=1000微伏(μV)(3)參考方向：任意選定某一方向作為電壓的正方向，也稱參考方向。+UababU+(4)參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系

在規(guī)定的參考方向下，若計(jì)算結(jié)果

U>0參考方向與實(shí)際方向一致

U<0參考方向與實(shí)際方向相反(5)電壓參考方向的表示方法:用“+”“-“或帶雙下標(biāo)的字母，如:

3.電位(1)參考點(diǎn)：電路中規(guī)定電位為零的點(diǎn)；用“⊥”表示。（2）定義：電路中任意一點(diǎn)對(duì)參考電之間的電壓就為該點(diǎn)的電位。（3）單位：V，mV，KV4．電動(dòng)勢(shì)：

（1）定義：電源力把單位正電荷從低電位處（如負(fù)極B）移到高電位處（在電源內(nèi)部）所做的功稱為電源電動(dòng)勢(shì)“E“。

（2）單位：V，mV，KV（3）方向：在電源內(nèi)部從低電位指向高電位即由“－”極指向“+”極。5．電功率：（1）定義：在電路中元件在單位時(shí)間內(nèi)吸收或發(fā)出的能量為電功率；

（2）表示：P=UI=R=（3）單位：W，KW，6．關(guān)聯(lián)參考方向：若電流和電壓的參考方向取得相同，稱為關(guān)聯(lián)參考方向。abU關(guān)聯(lián)abU非關(guān)聯(lián)當(dāng)P>0時(shí),此元件吸收功率;當(dāng)P<0時(shí),此元件發(fā)出功率;當(dāng)P>0時(shí),此元件發(fā)出功率;當(dāng)P<0時(shí),此元件吸收功率;例題:判斷下面元件是否吸收功率.

1.2電路中電阻的連接和歐姆定律

1.2.1電阻的連接1.電阻的串聯(lián):電阻首尾順次連接.

如:

+_U++__U1U2R1R2U+_RII若n個(gè)電阻串聯(lián):

例1:已知要將”6V,O.3W”的燈接在電壓為24V的電源上,應(yīng)如何選降壓電阻的大小?UR+_RU+_U燈+_解：燈的額定電流：

串聯(lián)電阻上的電壓：

串聯(lián)電阻：

串聯(lián)電阻的功率：

所以應(yīng)選擇360Ω，1W的降壓電阻。

別難過(guò)，再好好想想！2.電阻的并聯(lián)：電阻首尾分別連接.如圖：

R1IUR2I1I2+_U+_RI若n個(gè)電阻并聯(lián)：

3．電阻的混聯(lián)：電阻的串聯(lián)和并聯(lián)混合連接例2：求下圖總電阻解:1．2．2歐姆定律

1.線性電阻：伏安特性是一條經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線的電阻元件。2.歐姆定律：電路中線性電阻上電壓與電流的關(guān)系,即：U=RI或U=-RI稱為歐姆定律。

例1：如下圖所示，求電流IR2R1E2E1++__baUabI解：

則：例2：如下圖所示，求電流I

解：

1．3電路的工作狀態(tài)電路有三種工作狀態(tài)：有載工作狀態(tài)、開(kāi)路和短路狀態(tài)。1.3.1有載工作狀態(tài)

RLR0USI＋－US圖中S閉合I=US/(R0+R)U=IRU=US－IR0PL=PS-PR0例1：如上圖：已知電源電壓=4V，內(nèi)阻R0=1Ω，負(fù)載RL=3Ω，求（1）電源內(nèi)阻消耗的功率；（2）負(fù)載消耗的功率。解：電路中的電流：電源內(nèi)阻消耗的功率：負(fù)載消耗的功率：

1.3.2開(kāi)路狀態(tài)

RLR0USSI＋－I=0U0=USPL=0

＋－U01.3.3短路狀態(tài)

R0UUS＋－II=US／R0U=0PL=0PS=PR0例2：已知電源的開(kāi)路電壓U0=6V，短路電流IS=60A，試求（1）電源的電動(dòng)勢(shì)E；（2）電源的內(nèi)阻R0

解：開(kāi)路時(shí)：短路時(shí)：例3：已知電源電壓E=10V，內(nèi)阻R0=0.6Ω，負(fù)載RL=9.4Ω

求(1)電路中的電流I;(2)負(fù)載上的電壓;(3)負(fù)載吸收的功率,電源產(chǎn)生的功率,內(nèi)阻消耗的功率;(4)當(dāng)負(fù)載發(fā)生短路時(shí)的短路電流。解:（1）電路中的電流：

（2）負(fù)載上的電壓：

（3）負(fù)載吸收的功率

：

電源產(chǎn)生的功率：內(nèi)阻消耗的功率:

（4）

短路電流：

哈哈，對(duì)了！一、電壓源

1.理想電壓源(恒壓源)1．4電壓源與電流源模型及其等效變換

IUUS(1)輸出電壓恒定U=US,(2)輸出電流取決于外電路。(3)內(nèi)阻Ro=0特點(diǎn):USUI伏安特性：2.實(shí)際電壓源UR0IUSU=US－IR0伏安特性:USIUIR0當(dāng)Ro<<R時(shí)，Ro≈0,U=US二、電流源1.

理想電流源(恒流源)IISU(1)輸出電流恒定I=IS,與端電壓無(wú)關(guān)。(2)輸出端電壓取決于外電路。(3)內(nèi)阻Ro=∞特點(diǎn):U伏安特性:IIS2.

實(shí)際電流源ISIUR0I=IS－U／R0U伏安特性IISU/R0三.兩電源模型的等效變換一個(gè)實(shí)際的電源即可以用電壓源模型表示,也可以用電流源模型表示.對(duì)于負(fù)載來(lái)說(shuō)只要端電壓和輸出電流不變,兩個(gè)電源對(duì)負(fù)載的作用效果相同,所以實(shí)際電壓源和電流源可以等效變換.Is=/

RoUsUs=IsRoURoUsIsRoIIU-+兩電路等效時(shí)：

且Us=IsRo′Is=Us/Ro′

Ro=Ro′Ro′=Ro電流源電壓源電壓源電流源等效互換是對(duì)外電路而言的,內(nèi)部電路并不等效.恒壓源與恒流源之間不能等效變換.變換時(shí)注意電源的方向,電流源的流向是從電壓源正極出發(fā).I-+10V2ΩbaIsI2Ωba解:Is=10/2=5A:將圖示的電壓源變成電流源例1IsI5Ωba1AUs5Ωba例2:將圖示的電流源變成電壓源Us=Is×5=5V+-例：用電源等效變換的方法求圖中的I4Ω+-+-6V4V2A3Ω6Ω1ΩI+-4V2A6Ω4Ω1Ω2ΩI3Ω2Ω2A2Ω4A3Ω2A+-4V2A6Ω4Ω2ΩI2Ω+-4V4Ω1ΩI1Ω8V2Ω+-2Ω4A2Ω+-4V4Ω1ΩI2Ω+-4V4Ω1ΩI1ΩI1A4Ω4Ω2A8V2Ω+-2Ω+-4V4Ω1ΩI1ΩI3A2ΩI=2/3×3=2A1ΩI1A4Ω4Ω2A1．5基爾霍夫定律及其應(yīng)用1.名詞解釋：

支路：通以相同電流的一段路徑。

結(jié)點(diǎn)：3條或3條以上支路的連接點(diǎn)。

回路：由支路構(gòu)成的閉合路徑。

網(wǎng)孔：內(nèi)部不含交叉支路的回路。

例：如下圖中有支路（）條、結(jié)點(diǎn)（）個(gè)、回路（）個(gè)、網(wǎng)孔（）個(gè)

2.

基爾霍夫電流定律（KCL）表述（1）：在電路中，任意時(shí)刻，對(duì)任意一個(gè)結(jié)點(diǎn)上所有支路電流的代數(shù)和恒等于零，即:如圖：

根據(jù)KCL得：

（假設(shè)流入結(jié)點(diǎn)的電流為正，反之取負(fù)）

則有：

可見(jiàn)表述（2）：在電路中，任意時(shí)刻，對(duì)任意一個(gè)結(jié)點(diǎn)上:Δ推廣：在電路中，任意時(shí)刻，對(duì)任意一個(gè)封閉面上

例1：已知I1=4A，I2=-2A，I3=1A，I4=-3A求I5

解：

3.基爾霍夫電壓定律（KVL）表述（1）：在電路中，任意時(shí)刻，對(duì)任意一個(gè)回路上各段電壓的代數(shù)和恒等于零，即:（與饒行方向一致取正，反之取負(fù)）

如圖：

根據(jù)KVL得：

Δ推廣：在電路中，任意時(shí)刻，對(duì)任意一個(gè)假想回路上。如圖：4．支路電流法（以支路電流作為未知量）分析和計(jì)算步驟:(1)選定電流的參考方向；

(2)確定節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)n，列出(n-1)個(gè)節(jié)點(diǎn)電流方程；

(3)確定支路個(gè)數(shù)b，列出[b-(n-1)]個(gè)回路電壓方程；

(4)聯(lián)立方程，解方程組。例3：已知電路圖如下：求各支路電流。解：節(jié)點(diǎn)A：

回路1：

回路2：

則：

解得：I1=10A；

I2=-5A

I3=5A

定理敘述：在任何線性電路中，由多個(gè)電源共同作用在各個(gè)電路中所產(chǎn)生的電壓或電流一定等于由各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)在相應(yīng)支路中產(chǎn)生的電壓或電流的代數(shù)和。如圖所示：1．6疊加定理

注意：(1)疊加定理只適用于線性電路。

(2)除源規(guī)則：電壓源短路；電流源開(kāi)路。(3)疊加時(shí)注意電壓、電流的參考方向。(4)疊加定理不能用來(lái)計(jì)算電路中的功率

例1：電路如上圖所示：已知R1=2Ω，R2=12Ω，US=6V，IS=4A，求電流I2。解：當(dāng)電壓源單獨(dú)作用時(shí)：當(dāng)電流源單獨(dú)作用時(shí)：

則兩電源共同作用時(shí)：

例2：在下圖所示的電路中，（1）試用疊加定理求10V電壓源上的電流IE.（2）求電壓源發(fā)出的功率。(學(xué)生做）1．7電路中電位的計(jì)算電路中某點(diǎn)的電位，就是從該點(diǎn)出發(fā)，沿任選的一條路徑“走”到參考點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的全部電位降的代數(shù)和。

計(jì)算電位的方法和步驟如下：（1）選定參考點(diǎn)，用符號(hào)“⊥”表示。

（2）確定電路中各元件的電壓、電流的參考方向。（3）求電位，即從被求點(diǎn)出發(fā)，沿任選的一條路徑“走”到參考點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的全部電壓的代數(shù)和（與路徑方向一致取正，反之取負(fù)）