最新第1章电路的基本概念与基本定律资料课件PPT.ppt 56页

'第1章电路的基本概念与基本定律资料 本章要求:1.理解电压与电流参考方向的意义；2.理解电路的基本定律并能正确应用；3.了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解电功率和额定值的意义；4.会计算电路中各点的电位。第1章电路的基本概念与基本定律 1.1电路的作用与组成部分(1)实现电能的传输、分配与转换(2)实现信号的传递与处理放大器扬声器话筒1.电路的作用电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉...输电线 手电筒的电路模型R+RoE–S+U–I电池导线灯泡开关电池是电源元件，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。 1.3电压和电流的参考方向物理中对基本物理量规定的方向1.电路基本物理量的实际方向物理量实际方向电流I正电荷运动的方向电动势E(电位升高的方向)电压U(电位降低的方向)高电位低电位单位kA、A、mA、μA低电位高电位kV、V、mV、μVkV、V、mV、μV (2)参考方向的表示方法电流：Uab双下标电压：(1)参考方向IE+_在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。Iab双下标2.电路基本物理量的参考方向aRb箭标abRI正负极性+–abUU+_ 实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。(3)实际方向与参考方向的关系注意：在参考方向选定后，电流(或电压)值才有正负之分。若I=5A，则电流从a流向b；例：若I=–5A，则电流从b流向a。abRIabRU+–若U=5V，则电压的实际方向从a指向b；若U=–5V，则电压的实际方向从b指向a。 1.4欧姆定律U、I参考方向相同时，U、I参考方向相反时，RU+–IRU+–I表达式中有两套正负号：①式前的正负号由U、I参考方向的关系确定；②U、I值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。通常取U、I参考方向相同。U=IRU=–IR 解：对图(a)有,U=IR例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图(b)有,U=–IRRU6V+–2AR+–U6VI(a)(b)I–2A 电路端电压与电流的关系称为伏安特性。遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。I/AU/Vo线性电阻的伏安特性线性电阻的概念：线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。 1.5电源有载工作、开路与短路开关闭合,接通电源与负载负载端电压U=IR特征:1.5.1电源有载工作IR0R+-EU+-I①电流的大小由负载决定。②在电源有内阻时，IU。或U=E–IR0电源的外特性EUI0当R0<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)1.额定值反映电气设备的使用安全性；2.额定值表示电气设备的使用能力。例：灯泡：UN=220V，PN=60W电阻：RN=100，PN=1W注在使用电气设备或元件时，电压、电流、功率的实际值不一定等于它们的额定值。 解一个月的用电量W＝Pt＝60W×(3×30)h＝5.4kW.h已知：有一220V60W的电灯，接在220V的电源上，求通过电灯的电流和电灯在220V电压下工作时电阻如每晚用3小时，问一个月消耗电能多少？例题1.5.2 解根据瓦数和欧姆数可以求出额定电流在使用时电压不得超过U＝RI＝500×0．1＝50（V）已知：有一额定值为5W500的线绕电阻，问其额定电流？在使用时电压不得超过多大？例题1.5.3 特征:开关断开1.5.2电源开路I=0电源端电压(开路电压)负载功率U=U0=EP=01.开路处的电流等于零；I=02.开路处的电压U视电路情况而定。电路中某处断开时的特征:I+–U有源电路IRoR+-EU0+- 电源外部端子被短接1.5.3电源短路特征:电源端电压负载功率电源产生的能量全被内阻消耗掉短路电流（很大）Uo=0PE=P=I²R0P=01.短路处的电压等于零；U=02.短路处的电流I视电路情况而定。电路中某处短路时的特征:I+–U有源电路IR0R+-EUo+-注短路是一种严重事故 1.6基尔霍夫定律支路：电路中的每一个分支。支路电流:一条支路流过一个电流，结点：支路与支路的联接点。回路：由支路组成的闭合路径。网孔：内部不含支路的回路。I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E1123 例1：支路：ab、bc、ca、…（共6条）回路：abda、abca、adbca…（共7个）结点：a、b、c、d(共4个）网孔：abda、abca、bcdb（共3个）adbcE–+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3I 1.6.1基尔霍夫电流定律(KCL定律)1．定律即:Ｉ入=Ｉ出在任一瞬间，流入任一结点的电流等于流出该结点的电流。实质:电流连续性的体现。或:Ｉ=0I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E1对结点a：I1+I2=I3或I1+I2–I3=0基尔霍夫电流定律（KCL）反映了电路中任一结点处各支路电流间相互制约的关系。 电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。2．推广I=?例:广义结点I=0IA+IB+IC=0ABCIAIBIC2+_+_I51156V12V 解I1I2I3I4由基尔霍夫电流定律可列出I1－I2＋I3－I4＝0可得I4＝3A已知：如图所示，I1＝2A，I2＝－3A，I3＝－2A，试求I4。例题1.6.12－（－3）＋（－2）－I4＝0 在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。1.6.2基尔霍夫电压定律（KVL定律)1．定律即：U=0在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。对回路1：对回路2：E1=I1R1+I3R3I2R2+I3R3=E2或I1R1+I3R3–E1=0或I2R2+I3R3–E2=0I1I2I3ba+-E2R2+-R3R1E112基尔霍夫电压定律（KVL）反映了电路中任一回路中各段电压间相互制约的关系。 1．列方程前标注回路循行方向；2．应用U=0列方程时，项前符号的确定：如规定电位降取正号，则电位升就取负号。注意： 基尔霍夫电压定律的推广：可应用于回路的部分电路U＝UA－UB－UAB=0或UAB＝UA－UBE－RI－U＝0或U＝E－RI注列方程时，要先在电路图上标出电流、电压或电动势的参考方向。 例：对网孔abda：对网孔acba：对网孔bcdb：R6I6R6–I3R3+I1R1=0I2R2–I4R4–I6R6=0I4R4–E+I3R3=0对回路adbca，沿逆时针方向循行：–I1R1+I3R3+I4R4–I2R2=0应用U=0列方程对回路cadc，沿逆时针方向循行：–I2R2–I1R1+E=0adbcE–+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I 解由基尔霍夫电压定律可得（1）UAB＋UBC＋UCD＋UDA＝0即UCD＝2V（2）UAB＋UBC＋UCA＝0即UCA＝－1V已知：下图为一闭合电路，各支路的元件是任意的，但知UAB＝5V，UBC＝－4V，UDA＝－3V试求：（1）UCD：（2）UCA。例题1.6.2 解对右回路应用基尔霍夫电压定律列出EB－UBE－RBI2＝0得I2＝0.315mA对左回路EB＋US－R1I1－RBI2＝0得I1＝0.57mA应用基尔霍夫电流定律列出I2－I1－IB＝0得IB＝－0.255mA如图：RB＝20K，R1＝10K，EB＝6V，US＝6V，UBE＝－0.3V；试求电流IB，I2及I1。，例题1.6.3返回 1.7电路中电位的概念及计算电位：电路中某点至参考点的电压，记为“VX”。通常设参考点的电位为零。1.电位的概念电位的计算步骤:(1)任选电路中某一点为参考点，设其电位为零；(2)标出各电流参考方向并计算；(3)计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。某点电位为正，说明该点电位比参考点高；某点电位为负，说明该点电位比参考点低。 2.举例求图示电路中各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd。解：设a为参考点，即Va=0VVb=Uba=–10×6=60VVc=Uca=4×20=80VVd=Uda=6×5=30V设b为参考点，即Vb=0VVa=Uab=10×6=60VVc=Ucb=E1=140VVd=Udb=E2=90Vbac204A610AE290VE1140V56AdUab=10×6=60VUcb=E1=140VUdb=E2=90VUab=10×6=60VUcb=E1=140VUdb=E2=90V 结论：(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变；(2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关。借助电位的概念可以简化电路作图bca204A610AE290VE1140V56Ad+90V205+140V6cd 例1:图示电路，计算开关S断开和闭合时A点的电位VA解:(1)当开关S断开时(2)当开关闭合时,电路如图（b）电流I2=0，电位VA=0V。电流I1=I2=0，电位VA=6V。电流在闭合路径中流通2KA+I12kI2–6V(b)2k+6VA2kSI2I1(a) 例2：电路如下图所示，(1)零电位参考点在哪里？画电路图表示出来。(2)当电位器RP的滑动触点向下滑动时，A、B两点的电位增高了还是降低了？A+12V–12VBRPR1R212V–12V–BARPR2R1I解：（1）电路如左图，零电位参考点为+12V电源的“–”端与–12V电源的“+”端的联接处。当电位器RP的滑动触点向下滑动时，回路中的电流I减小，所以A电位增高、B点电位降低。（2）VA=12–IR1VB=IR2–12 1、一年级有183人体检，二年级有164人体检，三年级有107人体检。估一估，这三个年级体检的大约有多少人？ 2、童车：120元儿童自行车：378元自行车：598元估一估，这三辆车一共需要多少钱？ 3、椅子：48厘米小明：我比椅子高73厘米冰箱：我比小明高29厘米冰箱有多高？ 4、一本书有268页，小明前两天共看了97页，第三天看了75页，还剩多少页没有看？（用两种方法解答） 5、小黑猴：我摘了157个苹果小灰猴：我摘得比你少29个两只小猴一共摘了多少个苹果？ 6、玩具厂上半年生产了456万件玩具，下半年生产的比上半年少87万件。全年一共生产了多少万件玩具？ 7、淘气踢毽子，第一次踢了135个，第二次比第一个少踢了25个，两次一共踢了多少个？ 8、同学们去电影院看电影，楼上有384个座位，楼下比楼上少120个座位，电影院一共有多少个座位？ 9、葡萄：200千克西瓜：518千克梨：180千克（1）农贸市场今天一共批发多少千克水果？（2）根据上面的信息，你会建议哪种水果明天要多运来一些？ 10、自行车：198元洗衣机：615元微波炉：785元电饭锅：203元（1）、妈妈买一辆自行车和一台洗衣机，给售货员1000元钱够不够？如果够？应找回多少钱？如果不够，还差多少元？ 10、自行车：198元洗衣机：615元微波炉：785元电饭锅：203元（2）、王老师用1500元钱买一台微波炉和一台洗衣机后，剩下的钱够不够买一个电饭锅？ 11、工人村小学有男生325人，比女生多178人。全校有学生多少人？ 12、890减去216与329的和，结果是多少？ 13.6月：1507月：1958月：2429月：29510月：349（1）、7，8，9，10月的用水量分别是（），（），（），（）。（2）、7月份至10月份总的用水量是多少？ 12、689-542+927应先算（）法，再算（）法。 129304285290北京上海 13.爸爸每月收入850元，妈妈每月收入780元，我家每月支出920元，每月节余多少钱？洗衣机：1800元几个月节余的钱可以买一台洗衣机？'