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1、（1-0）,第一章 电路的基本概念 和基本定律,（1-1）,第一章 电路的基本概念 和基本定律,1.1 电路的作用与组成部分 1.2 电路模型 1.3 电压和电流的参考方向 1.4 欧姆定律 1.5 电源有载工作、开路与短路 1.6 基尔霍夫定律 1.7 电路中电位的概念及计算,（1-2）,1.1 电路的作用与组成部分,电路：电流的通路。它由电工设备 或元件按一定方式组合而成。,（1-3）,1.实现电能的传输和转换,电路作用：,电源,中间环节,负载,（1-4）,2.实现信号的传递和处理,电路作用：,信号源,负载,（1-5）,激励：电路中的电源或信号源的电压或电 流。,响应：激励在电路中各部分产
2、生的电压或 电流。,电路分析：在已知电路结构和元件参数的 条件下，讨论电路的激励与响 应的关系。,电工技术应用 实例一,工 业 控 制,电机控制 机床控制 生产过程自动化控制 . . . . . .,电工技术的应用,信 号 检 测,压力、温度、水位、流量等的测量与调节 电子仪器 医疗仪器 . . . . . .,电工技术应用 实例二,家 用 电 器,电灯、电话 广播、电视 冰箱、洗衣机 家庭影院 . . . . . .,电工技术应用 实例三,楼 宇 控 制,电工技术应用 实例四,电梯系统 门禁系统 . . . . . .,汽 车 电 子,汽 车 电 子,电源 发动机控制 行驶装置 报警与安全装
3、置 旅居性 仪表 娱乐通讯,电工技术应用 实例五,（1-11）,1.2 电路模型,定义：由理想元件组成的电路构成了实际电路 的电路模型,（1-12）,手电筒的电路模型,电池是电源元件，其参数为电动势 E 和内阻Ro；,灯泡主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其参数为电阻R；,筒体用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。,开关用来控制电路的通断。,今后分析的都是指电路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号表示。,（1-13）,伏 - 安 特性,线性电阻,非线性电阻,（1-14）,绕线电阻,金属膜电阻 RJ13,MF金属膜固定电阻器,CR碳膜固定电阻器,水泥
4、电阻,（1-15）,顶调电位器,合成碳膜电位器,同轴电位器,微调电位器,（1-16）,热敏电阻,光敏电阻,（1-17）,湿敏、光敏电阻,压敏电阻,物理量的实际正方向,1.3 电压和电流的参考方向,（1-19）,电路分析中的假设正方向（参考方向）,问题的提出：在复杂电路中难以判断元件中物理量 的实际方向，电路如何求解？,电流方向 AB？,电流方向 BA？,（1-20）,(1) 在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；,解决方法,(3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。,(2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互
5、关 系的代数表达式；,（1-21）,电路中物理量的正方向,物理量的正方向：,（1-22）,物理量正方向的表示方法,（1-23）,I = -1A I = +1A,U = -3V U = +3V,Uab = -3V Uab = +3V,例：试判别电流、电压的实际方向,（1-24）,注意：用欧姆定律列方程时，一定要在图中标明正方向。,1.4 欧姆定律,（1-25）,例,R = U / I =3,R = -U / I =3,R = U / I =3,R =- U / I =3,P13 例 1.4.1,（1-26）,例,已知：E=2V, R=1 试问：当U分别为 3V 和 1V 时，IR=?,（1-27
6、）,（1-28）,(4) 为了避免列方程时出错，习惯上把 I 与 U 的方向 按相同方向假设。,(1) 方程式R = U/I 仅适用于假设正方向一致的情况。,(2) “实际方向”是物理中规定的，而“假设正方向” 则是人们在进行电路分析计算时，任意假设的。,(3) 在以后的解题过程中，注意一定要先假定“正方向” (即在图中标明物理量的参考方向)，然后再列方程 计算。缺少参考方向的物理量是无意义的.,提示,课堂练习,I2= -1A,5,a,b,c,5,5,I1= 2A,I3= -3A,1.4.2(b): Uab = ?,Ubc = ?,Uca = ?,Uab =10+(-5) =5V,Ubc =
7、-(-5)-(-15)=20V,Uca = (-15)-10=-25V,P14 : 1.4.2（b）,（1-30）,同乘I: UI = EI - I2R0 功率平衡式: P = PE - P,电源的外特性曲线,U = E - IR0,1.5 电源的有载工作、开路与短路,电源的有载工作,（1-31）,电 功 率,功率的概念：设电路任意两点间的电压为 U , 流入此 部分电路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为:,电源与负载的判别,负载：U 和 I 的实际方向相同， 电流从实际的“+”端流入。,电源：U 和 I 的实际方向相反， 电流从实际的“+”端流出。,电源与负载的判别,U 、 I 参考方
8、向一致 P = UI 0 实际方向相同 负载 P = UI 0 实际方向相反 电源,U 、 I 参考方向相反 P = UI 0 实际方向相反 电源 P = UI 0 实际方向相同 负载,例：电路如图所示，试求各电压源,电流源 的功率，并说明其为电源还是负载 。,解：,2A：P = IU = 20W 实际方向相同-负载,+ -,+ -,3A：P = IU = 30W 实际方向相反 -电源,10V：P = IU = 10W 实际方向相同-负载,例：已知：A、若Uab = 3V，E= 5V，说明E为电源还是负载？ B、若Uab = 5V，E= 3V，说明E为电源还是负载？,解：,Uab = E +
9、IR I =（ Uab - E）/ R = - 1A E的电压和电流实际方向 相反 - 电源,Uab = E - IR I =（ E - Uab ）/ R = - 1A E的电压和电流实际方向 相同- 负载,A:,B:,2,2,课堂练习,1.5.4：已知：U= 220V, I= -1A， 试问：各方框元件为负载？还是为电源?,负载,电源,负载,电源,P20 ： 1.5.4,额定值和实际值,额定值：是制造厂为方便电气设备或元件能 在给定条件下正常运行而规定的正 常允许值。它充分地考虑了使用的 经济性和可靠性。 实际值：使用时的具体数值，它不一定和额 定值相等。 额定值：UN、IN、PN。常标于铭
10、牌或其它 说明中。,例：有一额定值为5W 500的绕线电阻，其额定电流是多少？在使用时电压不得超过多大的数值？,解：, PN = I2N R IN = ( PN / R)0.5 = ( 5 / 500 )0.5 = 0.1A UMax = IN R = 0.1 500 = 50V,注意： 选择电阻时，不但应考虑阻值， 还应考虑电流，进而确定功率。,P18：例1.5.3,（1-39）,例2：一只220V, 60W的白炽灯, 接在220V的电源上，试求通过电灯的电流和电灯在220V电压下工作时的电阻。如果每晚工作3h(小时)，问一个月消耗多少电能?,解: 通过电灯的电流为,在220V电压下工作时的
11、电阻,P17：例1.5.2,（1-40）,电气设备的三种运行状态:,欠载(轻载)： I IN ，P PN (不经济),过载(超载)： I IN ，P PN (设备易损坏),额定工作状态： I = IN ，P = PN (经济合理安全可靠),一个月用电:,W = Pt = 60W(3 30) h = 0.06kW 90h=5.4kW. h,（1-41）,课堂练习：,1：试问可否将110、100W和110V、40W 两只白炽灯串联在220V的电源上使用？,P29: 1.5.4,（1-42）,课堂练习：,2：试问将40、10W和200 、40W的 两只电阻串联使用，其两端最高允许 电压应多大？,（1
12、-43）,课堂练习：,P21: 1.5.8,3：据日常观察，电灯在深夜要比黄昏时亮一些，为什么？,黄昏时用电量大(即并联于电源的负载多),负载电流大,在线路等效电阻上产生的损耗压降就大,发电机输出电压一定时,用户端实际获得的电压就要降低,因此电灯要暗一些.而深夜时,用电量小,即负载电流小,线路上的损耗压降低,因此用户端的实际电压比黄昏时要高,电灯相对就要亮一些.,（1-44）,课堂练习：,4. 为使6V、50mA的电珠正常发光，应采 用哪个电路？,P31 题 1.5.13,（1-45）,电源开路,特征: I = 0 U = U0 = E P = 0 开路电压(空载电压): U0,（1-46）,
13、电源短路,特征: U = 0 I = IS = E / R0 PE = P = I2R0 P = 0 短路电流: IS,（1-47）,例：若电源的开路电压Uo = 12V，短路电流Is = 30A，试问电源的电动势和内阻各为多少？,解：,E = Uo = 12V R = E / Is = Uo / Is = 12 / 30 = 0.4,注意：此题给出了由电源的开路电压和 短路电流计算其电动势和内阻的 一种方法。,P19：例1.5.4,（1-48）,用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系，其中包括电流(KCL)和电压(KVL)两个定律。,名词注释：,1.6 基尔霍夫定律,（1-49）,支路
14、：ab、ad、 . （共6条）,回路：abda、 bcdb、 . （共7 个）,结点：a、 b、 . (共4个）,例,（1-50）,一、基尔霍夫电流定律,对任何结点，在任一瞬间，流入结点的电流等于由结点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个结点上电流的代数和为 0。,基尔霍夫电流定律的依据：电流的连续性。,例,或：,（1-51）,电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。,I1+ I2=I3,I=0,基尔霍夫电流定律的扩展,I=?,（1-52）,二、基尔霍夫电压定律,对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电位升等于电位降。或电压的代数和为 0。,例如： 回路 a-d-c-a,即：,或：,（1-
15、53）,基尔霍夫电压定律也适合开口电路,例,（1-54）,例：已知：UAB = 5V，UBC= -4V，UDA= -3V。 试求：UCD = ？UCA = ？,解：,由KVL知： UAB + UBC + UCD + UDA = 0 5 + (-4) + UCD + (-3) = 0 UCD = 2V UAB + UBC + UCA = 0 5 + (-4) + UCA = 0 UCA = -1V,P24：例1.6.2,（1-55）,例：已知：如图所示是电路中截取的一部分, R1= 10k, RB= 20k, EB= 6V, US= 6V, UBE= -0.3V。 试求：IB 、 I2 、 I1
16、 。,解：,对右回路用KVL列方程： - I2RB + EB - UBE = 0 -20I2 + 6 - (-0.3) = 0 I2 = 0.315mA,对A用KCL列方程： I2 I1 IB = 0 IB= -0.255mA,对左回路用KVL列方程： - I2RB + EB + US I1R1 = 0 -20 0.315 + 6 + 6 - 10I1= 0 I1 = 0. 57mA,（1-56）,电位的概念：,1.7 电路中电位的概念及计算,（1-57）,电位的特点：电位值是相对的，参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变； 电压的特点：电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变。,注意：电位和电压的区别。,（1-58）,电位在电路中的表示法,（1-59）,参考电位在
