《电工技术 第2版 工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立项项目 新教学课件 ppt 作者 黄军辉 黄晓红 电路基本元件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工技术 第2版 工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立项项目 新教学课件 ppt 作者 黄军辉 黄晓红 电路基本元件（84页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.3 电路的基本元件,1.3.1 欧姆定律 、电阻元件 1.3.2 电容元件 1.3.3 电感元件,1.3.1 欧姆定律、电阻与电导,1. 欧姆定律、电阻与电导 对于任何元件,加在元件上的电压和流过元件的电流必然存在一定的函数关系。1826年，德国科学家欧姆通过科学实验总结出：二端耗能元件（如电炉、白炽灯）上的电压u(t)与电流i(t)成正比。即 u (t) = R i(t) (1- 3- 1) 式中R是比例常数。这一规律称为欧姆定律（ohms law）。,图 1-3-1,上式是在图1-3-1电压与电流关联参考方向下欧姆定律的表达式。 若电阻元件上电压、电流参考方向非关联,则欧姆定律的表达式
2、为 u（t）= - R i（t） (1- 3- 2) ,在金属导体中,自由电子受电场力作用作定向运动,但在前进的路径上,电子要与原子及正离子发生碰撞,使电子的运动受到阻碍，式(1- 3- 1)中的比例常数R就是表征导体对电流呈现阻碍作用的电路参数,称为电阻(resistance)。 具有电阻性质的二端元件称为电阻元件,简称电阻。因此,“电阻”这一名词有时指元件,有时指元件的参数。,单位：欧姆，简称欧。国际标准符号： 对大电阻常用千欧（k）或兆欧（M）作单位 ,上式说明：流过电阻的电流与加在电阻上的电压成正比，与电阻的阻值成反比。,电阻一定时，电压愈高电流愈大； 电压一定时，电阻愈大电流就愈小。
3、,电导的SI单位是西门子(siemens)，简称西，用符号S表示。,电阻的倒数称做电导,是表征元件导电能力强弱的电路参数，用符号G表示，即,对于直流电流I和直流电压U。在U、I参考方向关联的条件下，欧姆定律的表示式为 U = R I 或,2. 电阻元件的伏安关系 元件上的电压u(t)与电流i(t)的函数关系称为伏安特性，简称伏安关系，用VAR表示。 （注：Rrelation） 对于电阻元件，如果其阻值大小与所加的电压大小和流过的电流大小无关,其伏安关系必然符合欧姆定律，这种电阻称线性电阻。,线性电阻的伏安关系曲线如下图1-3-2所示。图中直线的斜率就等于电阻值,即 ,图 1-3-2,有一些电阻
4、元件的伏安关系不是线性关系,如图1-3-3所示二极管的伏安特性曲线就是非线性的,其电压与电流的比值是变化的,这种元件的电阻值是电压或电流的函数,称做非线性电阻。但是,在电压或电流的一定范围内,电压变化量与电流变化量的比值为常数,因此,可在该范围内把非线性电阻用线性电阻来代替,使问题的分析得到简化。,图 1-3-3,3. 金属导体的电阻,电阻率（ m） l导体的长度（m） S导体的横截面积（m2）,，反映材料导电性能的系数。 Ag、Cu、Al 的小，Ag作电器触头， Cu、 Al 作导线。 NiCr、FeCrAl合金的大，耐高温，用作发热器件的电阻丝。,欧姆的实验还指出：对于均匀截面的金属导体,
5、它的电阻与导体的长度成正比,与截面积成反比,还与材料的导电能力有关。即,表1-2 几种常用材料的电阻率与温度系数,？思考题,1. 一段导线其阻值为R，若将其中间对折合并成一条新导线，则其阻值为 。 A. 2R B. (1/2)R C. (1/4)R D. (1/8)R 2. 一段导线其阻值为R，若将其均匀拉伸成一条两倍长度的新导线，则其阻值为 。 A. R B. 2R C. 4R D. 8R,4. 电阻元件上的功率,若u、i为关联参考方向，则电阻及上消耗的功率为,若u、i为非关联参考方向，则,可见，电阻总是消耗(吸收)功率，而与其上的电流、电压极性无关。,例1.3,如图所示电路中，已知电阻R吸
6、收功率为3W， 。,求电压u及电阻R的值。 解： u、i为关联参考方向，,所以，u 的实际方向与参考方向相反。 因,故,5. 电阻器,1）电阻器的种类： 在电路中，电阻器是最常见的电路元件，它的种类很多。以结构形式分，有固定电阻、可调电阻和电位器等，其图形符号分别如图所示。,固定电阻器 可变电阻器 电位器 热敏电阻器,2）电阻器的技术指标,标称系列值 通用型电阻的阻值系列如表1所示。选用电阻时，应在标称值系列中选择，电阻的标称值为表中数值乘以10n （n为正、负整数）。 额定功率 电阻器的额定功率也有标称值，如表2所示。选用电阻时，其标称功率应是实际电路功率的1.52.0倍。 精度（允许）误差
7、 电阻器的实际值与标称值之间的相对误差值称为电阻的精度误差。如表3所示。,表1 电阻器阻值标称系列值,表2 电阻器的功率等级,表3 电阻器的精度等级,3）电阻器的标示方法1, 文字符号直标法 用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来表示标称阻值，额定功率、允许误差等级等。 符号前面的数字表示整数阻值，后面的数字依次表示第一位小数阻值和第二位小数阻值，其文字符号所表示的单位如表4所示。如1R5表示1.5，2K7表示2.7k。,文字符号直标法,由标号可知，它是精密金属膜电阻器，额定功率为1/8W，标称阻值为5.1k，允许误差为10%。,例,3）电阻器的标示方法2, 色标法 色标法是将电阻器的类别及
8、主要技术参数的数值用色环 标注在它的外表面上。色标电阻（色环电阻）器可分为三环、四环、五环三种标法。,一般四色环和五色环电阻器表示允许误差的色环的特点是该环离其它环的距离较远。较标准的表示应是表示允许误差的色环的宽度是其它色环的（1.52）倍。,色环电阻标示法,色环电阻标示法,例如，色环为红紫绿黄棕表示275x1042.75M1%的电阻器。 一般色环电阻器表示允许误差的色环离其它环的距离较远。较标准的表示应是表示允许误差的色环的宽度是其它色环的（1.52）倍。,6. 电阻的作用,电阻器在电路中的作用有： 限制电流 分压 分流,回到本节,1.3.2 电容元件,1电容器 电容器是由两个导体中间隔以
9、介质(绝缘物质)组成。此导体称为电容器的极板。电容器加上电源后，极板上分别聚集起等量异号的电荷。带正电荷的极板称为正极板，带负电荷的极板称为负极板。此时在介质中建立了电场，并储存了电场能量。当电源断开后，电荷在一段时间内仍聚集在极板上。 所以，电容器是一种能够储存电场能量的元件。,电容器,a)固定电容 b) c)可变电容 c)微调电容,常见电容器的类型如图所示。其中，电解电容有“+、-”极性，在实物上和图形符号上都有标注。,2电容元件 电容元件简称电容，是一种理想的电容器。电容的图形符号如图所示。 电容的符号是大写字母C，其电容量与电容器存储的电荷q以及电容器两端的电压uc有关，即 单位：法拉
10、(F)，微法(F)，皮法(pF) 注： 1F=106F=1012 pF 当C为一常数，而与电容两端的电压无关时，这种电容元件就叫线性电容元件，否则叫非线性电容元件。这里只研究线性电容元件。,电容元件的u - i关系说明： 1) 电容的充放电 2) 电容的隔直作用 电容上吸收的直流功率为P=UI=0, 即电容在直流电路中不消耗功率。 3) 电容两端的电压不能突变,3电容上的电压与电流 u、i选关联参考方向，其伏安关系为,4电容器的使用 电容器的额定值主要有电容量、允许误差和额定工作电压(耐压值)。 在实际使用时主要应注意以下几点：电容值应选附录1所示的系列值；实际加在电容两端的电压应不超过标在电
11、容器外壳上的耐压值；电解电容的极性不能接错。 5. 电容的作用： 隔断直流，导通交流，滤波，移相，调谐等。,回到本节,1.3.3 电感元件,1电感器 电感器一般由骨架、绕组、铁心和屏蔽罩等组成。,电感元件的图形符号,常见电感器类型,a)固定电感 b)微调电感 c)滤波扼流圈 d)收音机用天线线圈,2电感元件和电感 电感元件是一种能够贮存磁场能量的元件，是实际电感器的理想化模型。 单位：亨利(H)，毫亨(mH)、微亨(H) 1H=103mH=106H 电感的符号：L 当L为一常数，而与元件中通过的电流无关时，这种电感元件就叫线性电感元件，否则叫非线性电感元件。这里只研究线性电感元件。,电感元件的
12、u - iL关系说明： 1) 当通过电感元件的电流发生变化时，电感上才能产生电压。 2) 在直流电路中， 电感相当于短路，即说明电感起导通直流的作用，简称导直作用。 电感上吸收的直流功率为P=UI=0，即电感在直流电路中不消耗功率。 3) 电感中的电流不能突变。,3电感上的电压与电流 u、iL选关联参考方向，其伏安关系为,1.4 电阻的联接及等效变换,电路的等效变换,具有相同电压电流关系（即伏安关系，简写为VAR）的不同电路称为等效电路，将某一电路用与其等效的电路替换的过程称为等效变换。将电路进行适当的等效变换，可以使电路的分析计算得到简化。,1.4.1 电阻的串联,n个电阻串联可等效为一个电
13、阻,分压公式,两个电阻串联时,？思考,判断题：串联电路中，阻值越大的电阻，分得的电压也越大（ or ）。,电阻串联分压公式,两个电阻串联时,1.4.2 电阻的并联,n个电阻并联可等效为一个电阻,两个电阻并联时,电阻并联分流公式,两个电阻并联时,？思考,判断题：并联电路中，阻值越大的电阻，分得的电流越小（ or ）。,1.4.3 电阻的混联,A,B,C,D,R1,R3,R4,R2,U2,I1,I3,I2,U,如何求出AB之间的等效电阻？,A,B,C,D,R1,R3,R34,R2,U2,I1,I3,I2,U,A,B,C,D,R1,RCD,U2,I1,U,A,B,RAB,I1,U,A,B,C,D,R
14、1,R3,R4,R2,U2,I1,I3,I2,U,上图中，已知U=120V，R1=100， R2=30，R3=10，R4=50，求等效电阻RAB；电流I1、I2、I3；电压U2 。,练习题,1.4.4 电阻的星形和三角形连接,星形（Y形）连接，即三个电阻的一端连接在一个公共节点上，而另一端分别接到三个不同的端钮上。,电阻的Y形连接,电阻的星形和三角形连接,电阻的 形连接,三角形（亦称D形）连接，即三个电阻分别接到每两个端钮之间，使之本身构成一个三角形。,？思考,图中哪几个电阻构成了星形（Y形）连接？ 哪几个电阻构成了三角形（D形）连接？,电阻的Y形和 形连接,思考,星形（Y形）连接： 图中的（
15、R1、R3 、R4 ）以及（ R2、 R3、R5）。,电阻的Y形和 形连接,电阻的Y形和 形连接,三角形连接： 图中的（R1、 R2、 R3 ）以及（ R3、 R4和R5）,思考,要求出图中a、b端的等效电阻，必须将R12、 R23、 R31组成的三角形连接转换为星形连接，再运用电阻串、并联等效电阻公式求出a、b端的等效电阻。,电阻三角形连接等效变为Y形连接,三角形连接等效为Y形连接， 转换公式为：,Y形连接等效为三角形连接， 转换公式为：,例 如图1.39所示，有一满偏电流Ig=100A，内阻Rg=1600的表头，若要改变成能测量1mA的电流表，问需并联的分流电阻为多大。,IR R = Ig Rg 则,即在表头两端并联一个177.8的分流电阻，可将电流表的量程扩大为1mA。,解： 要改装成1mA的电流表，应使1mA的电流通过电流表时，表头指针刚好满偏。 根据KCL IR = I - Ig = (110-3 - 10010-6)A = 900 A 根据并联电路的特点，有,1.5 电压源与电流源及其等效变换,1.5.1 电压源 电源在产生电能的同时,也有能量的消耗,例如干电池有电流输出时电池本身发热,这时电池的端电压小于输出电流为零时的端电压,这种
