電工電子教案2

第2次課日期周次星期學(xué)時2內(nèi)容提要：1．3電路基本元件及其伏安關(guān)系

1．4基爾霍夫定律目的要求：1、知道歐姆定律的適用范圍及其伏安關(guān)系的兩種形式（U=IR；U=-IR）。2、掌握電容、電感的單位、電容元件的伏安關(guān)系、直流穩(wěn)態(tài)電路中電容元件的狀態(tài)、電容元件的儲能公式及儲能類型。3、明白理想電壓源和理想電流源的兩個基本性質(zhì)；兩個二端網(wǎng)絡(luò)等效的條件；實(shí)際電源的兩種電路模型及其等效變換的方法。4、懂得節(jié)點(diǎn)、回路、網(wǎng)孔的定義；基爾霍夫電流定律及其基本應(yīng)用和擴(kuò)展應(yīng)用。5、掌握基爾霍夫電壓定律及其基本應(yīng)用和擴(kuò)展應(yīng)用、單回路電路回路電流的計算、分壓公式；電位的計算方法、單節(jié)偶電路節(jié)偶電壓的計算及兩個電阻并聯(lián)的分流公式。重點(diǎn)難點(diǎn)：1、掌握基爾霍夫電壓定律及其基本應(yīng)用和擴(kuò)展應(yīng)用、單回路電路回路電流的計算、分壓公式；2、掌握電位的計算方法、單節(jié)偶電路節(jié)偶電壓的計算及兩個電阻并聯(lián)的分流公式。作業(yè) 1.1－1.4、1.8

詳案：一、復(fù)習(xí)（20）1、電路的組成；作用。2、電路模型的含義、電路模型與實(shí)際電路的關(guān)系；常用的理想電路元件。3、電流參考方向的含義、參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系（依據(jù)電流值和參考方向會判斷實(shí)際方向）。4、電位的概念、電位與電壓的關(guān)系及二者與參考點(diǎn)的關(guān)系；電壓參考方向的含義、參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系（依據(jù)電壓值和參考方向會判斷實(shí)際方向）；關(guān)聯(lián)參考方向的含義及判斷。5、功率的計算，并能依據(jù)電功率判斷二端網(wǎng)絡(luò)為電源或負(fù)載。二、這節(jié)課的內(nèi)容介紹（60）（對照PPT講解）1.3電路基本元件及其伏安關(guān)系1.3.1電阻元件及其伏安關(guān)系當(dāng)線性電阻的電壓u與電流i的參考方向關(guān)聯(lián)時，伏安關(guān)系為當(dāng)線性電阻的電壓u與電流i的參考方向非關(guān)聯(lián)時，伏安關(guān)系為電阻的SI單位是歐[姆](Ω)。計量大電阻時，以千歐(kΩ)、兆歐(MΩ)為單位。習(xí)慣上將電阻元件稱為電阻，故“電阻”既表示電阻元件，又表示元件的參數(shù)。電阻的參數(shù)也可以用電導(dǎo)G表示，G=1/R，其SI單位是西［門子］(S)。線性電阻用電導(dǎo)表示時，伏安關(guān)系為電阻元件的功率為電阻是一種耗能元件，并將電能轉(zhuǎn)化為熱能，其熱能為1.3.2電容元件及其伏安關(guān)系電容也是一種電荷與電壓相約束的元件，其金屬極板上儲存的電荷量q,與電壓u成正比。圖1.3.2中電荷與電壓參考方向關(guān)聯(lián)，有電容的SI單位是法[拉](F)。實(shí)際電容比1F小得多,以微法(μF)、納法(nF)、皮法(pF)為單位。在電壓和電流的參考方向關(guān)聯(lián)時，流過電容的電流為在電壓和電流的參考方向關(guān)聯(lián)時，電容的功率為t時刻電容儲存的電場能為對于直流1.3.3電感元件及其伏安關(guān)系電流與磁鏈的約束關(guān)系表 示為電感的SI單位是亨[利](H)。 實(shí)際電感比1H小得多,以毫亨(mH)、微亨(μH)為單位。在電感的電壓、電流和磁鏈的參考方向關(guān)聯(lián)時有在電壓和電流的參考方向關(guān)聯(lián)時，電感的功率為t時刻電感儲存的磁場能為對于直流1.3.4電源及其伏安關(guān)系(1)理想電壓源理想電壓源是從實(shí)際電壓源抽象出來的理想二端元件，其電壓總保持定值或一定的時間函數(shù)，與通過它的電流無關(guān)。電壓源的伏安關(guān)系為(2)理想電流源電流源是一種能產(chǎn)生電流的裝置。理想電流源是從實(shí)際電流源抽象出來的理想二端元件，流過它的電流總保持定值或一定的時間函數(shù)，與其端電壓無關(guān)。電流源具有兩個基本性質(zhì)：①流過它的電流為定值Is或一定的時間函數(shù)is(t),與端電壓無關(guān);②電流由其自身決定，而端電壓可以是任意的，即端電壓不是由電流源自身決定，而是由電流源電流和與之相連接的外電路共同決定。電流源的伏安關(guān)系為1.3.5實(shí)際電源的兩種模型理想電源實(shí)際上是不存在的，因?yàn)橐粋€實(shí)際電源總是存在內(nèi)阻，在工作時其內(nèi)部損耗不可能為零。(1)實(shí)際電源的電壓源模型和電流源模型在等效變換時應(yīng)當(dāng)注意：①兩個二端網(wǎng)絡(luò)等效是指它們端口的伏安關(guān)系完全相同。因此，理想電壓源和理想電流源不等效。②等效只是對外電路而言。因此，對電源內(nèi)部并不等效。③在作電源模型的等效變換時，要注意電源的極性，電動勢E的極性和電流源IS的方向?qū)ν怆娐返男Ч麘?yīng)一致。1.4基爾霍夫定律1.4.1基爾霍夫電流定律電荷守恒是指：電荷既不能創(chuàng)造也不能消滅。由此推導(dǎo)出基爾霍夫電流定律，簡寫為“KCL”；表述為：在任何時刻，電路中流入某一節(jié)點(diǎn)的電流之和應(yīng)該等于由該節(jié)點(diǎn)流出的電流之和。KCL適用于電路的節(jié)點(diǎn)，也可以推廣應(yīng)用于電路的任意假設(shè)封閉面，即在任何時刻，流入(或流出)電路中的任一封閉面的電流的代數(shù)和恒等于零。1.4.2基爾霍夫電壓定律電荷在電場力或電源力的作用下，從某點(diǎn)出發(fā)沿回路運(yùn)動一周，經(jīng)過若干元件又回到該點(diǎn)，所獲得的能量與消耗的能量相等。由此推導(dǎo)出基爾霍夫電壓定律，簡寫為“KVL”；表述為：在任何時刻，沿任一回路的繞行方向，回路中電壓升之和等于電壓降之和。對圖1.4.4有1.4.3全電路歐姆定律及分壓公式最簡單的基本電路有兩種：一種是只有一個回路的單回路電路，另一種是只有兩個節(jié)點(diǎn)的單節(jié)偶電路，如圖1.4.6和圖1.4.8所示。在單回路電路中，所有元件以串聯(lián)方式連接，每一個元件的電流均相同，設(shè)為i。在圖1.4.6(a)中，從電阻R1開始順時針繞行，由KVL得1.4.4彌爾曼定理及分流公式單節(jié)偶電路是只含有兩個節(jié)點(diǎn)的電路。如圖1.4.8(a)所示，設(shè)節(jié)偶電壓為uab