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1、绪 论, 13763318257 掌握基本理论、基本知识和基本技能； 了解电工技术的应用和发展概况； 为后续课程、工程应用、科学研究等打基础。,绪 论,上一页,下一页,返 回,早期的通讯,现代通信, 电能的应用范围极其广泛。现代一切科学技术,无不与电有着密切的关系; 在工农业生产中，电能是主要的能源；, 在机械制造工艺上，如电镀、电焊、高频淬火、 高频冶炼、电蚀加工、超声波加工等等都是电能的应用；, 对生产过程中的许多物理量，如速度、压力、温度、流量等等都可以用电的方法来测量并控 制，以实现生产过程的自动化； 我们的日常生活也是完全离不开电能的。,第1章电路的基本概念与基本定律,1.1 电路的
2、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,1.5 电源有载工作、开路与短路,1.4 欧姆定律,1.6 基尔霍夫定律,1.7 电路中电位的概念及计算,第1章 目录,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,3 负载,电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电工设备 或元件按一定方式组合起来的。,1 电源,2 中间环节,1.1 电路的作用与组成部分,1.电能的传输与转换,电路的作用,2. 传递与
3、处理信号,发电机,升压 变压器,输电线,降压 变压器,电灯 电动机 ,放 大 器,话筒,扬声器,其它形式的能量电能,电能其它形式的能量,连接电源和负载，传输、分配电能,电路的组成,信号源,负载,话筒把声音（信息）电信号,扬声器把电信号 声音（信息）,第1章 1 1,负载,电源,中间环节,1.1 电路的作用与组成部分,发电机,升压 变压器,输电线,降压 变压器,电灯 电动机 ,放 大 器,话筒,扬声器,信号源,负载,电源和信号源的电压或电流称为激励，它推动电路的工作。,激 励,响 应,由激励在电路中产生的电压和电流称为响应,电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨论,与,的关系,第1章 1 1
4、,1. 2 电路模型,手电筒的电路模型,为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。,例：手电筒,电池,导线,灯泡,开关,手电筒由电池、灯 泡、开关和筒体组成。,理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。,手电筒的电路模型,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
5、，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。,理想电源元件,理想无源元件,理 想 电 压 源,理 想 电 流 源,电 阻 R,电 感 L,电 容 C,第1章 1 2,第1章 1 3,1.3 电压和电流的参考方向,第1章 1 3,E,R,+,U,I,电压的实际方向：,由高电位端指向低电位端,电流的实际方向：,正电荷运动的方向或 负电荷运动的反方向,电压、电流的参考方向：任意假定,电压、电流参考方向与实际方向相同为正值，相反为负值,例如：E=3V，若假定电压的参考方向为 上“+”下“”，则U=3V或UAB=3V,A,B,反之，若假定电压的参考方向为上“” 下“+”，则U= 3V或U
6、BA= 3V,+,电压的参考方向用+、极性和双下标表示。,电流的参考方向用箭头和双下标表示。,第1章 1 4,1.4 欧姆定律,通过电阻的电流与电压成正比,表达式,U 、I参考方向相同,U= IR,U、 I参考方向相反,图B中若I= 2A，R=3，则U= (2)3=6V,电压与电流参 考方向相反,电流的参考方向 与实际方向相反,第1章 1 4,1.4 欧姆定律,遵循欧姆定律的电阻称 为线性电阻,(反之为非 线性电阻),它是一个与 电压电流无关的常数。,线性电阻的 伏安特性曲线,A,B,U,I,R,+,E,I,U,第1章 1 5,1.5 电源有载工作、开路与短路,1.5.1 电源有载工作,1.
7、电压与电流,R0,R,A,B,C,D,U=RI,U=E R0I,电源的外特性曲线,说明电源带负载能力强,第1章 1 5,1.5 电源有载工作、开路与短路,1.5.1 电源有载工作,1. 电压与电流,U=RI,U=E R0I,2. 功率与功率平衡,UI=EI R0I2,电源产 生功率,内阻消 耗功率,电源输 出功率,功率的单位：瓦特(W) 或千瓦(KW),电源产 生功率,=,负载取 用功率,+,内阻消 耗功率,E,I,U,R0,R,A,B,C,第1章 1 5,1.5 电源有载工作、开路与短路,1.5.1 电源有载工作,3. 电源与负载的判别,根据电压、电流的实际方向判别,电源：U和I的实际方向相
8、反， 发出功率,负载：U和I的实际方向相同， 取用功率,根据电压、电流的参考方向判别,电源：P=UI为负值，发出功率,若电压、电流的参考方向相同,负载：P= UI为正值，取用功率,例；,已知： UAB=3V,解：P=UI = (2)3= 6W,I = 2A,求：N的功率，并说明它 是电源还是负载,因为此例中电压、电流 的参考方向相同,而P为负值，所以 N发出功率是电源,想一想，若根据电压电流 的实际方向应如分析？,第1章 1 5,1.5.1 电源有载工作,4. 额定值与实际值,S1,U,S2,+,I,S2,P,电源输出的电流和功 率由负载的大小决定,额定值是为电气设备在 给定条件下正常运行而
9、规定的允许值,电气设备不在额定 条件下运行的危害：,不能充分利用设备的能力,降低设备的使用寿命甚至损坏设备,E,I,U0,第1章 1 5,1.5 电源有载工作、开路与短路,1.5.2 电源开路,特征,R0,R,A,B,C,D,I=0,U=U0=E,P=0,U=0,I 视电路而定,E,U,IS,R1,1.5 电源有载工作、开路与短路,1.5.3 电源短路,特 征,R2,R0,U=0,I=IS=E/ R0,P = 0,U,短接,第1章 1 5,R3,a,b,E1,结点 电路中三条或三条 以上支路联接的点,支路 电路中的每一分支,c,d,回路 由一条或多条支路 组成的闭合路径,如 acb ab ad
10、b,如 abca adba adbca,1.6 基尔霍夫定律,第1章 1 6,E2,如 a,b,R2,R1,（直流电路中）, I= 0, i = 0,（对任意波形的电流）,在任一瞬间一个节点上电 流的代数和等于零,例：若I1=9A， I2= 2A， I4=8A。 求： I3,KCL,电流的参考方向 与实际方向相反,第1章 1 6,1.6.1 基尔霍夫电流定律 KCL,I1I2+ I3 + I4=0,解：,IA,IB,IAB,IBC,ICA,KCL推广应用（任一假想闭合面）,或 I = 0,第1章 1 6,IC,对A、B、C三个结点 应用KCL可列出：,IA= IABICA,IB= IBCIAB
11、,IC= ICAIBC,上列三式相加，便得,IA + IB + IC =0,可见，在任一瞬间通过任一闭 合面的电流的代数和也恒等于零。,E2,U4,E1,U1,U2,a,b,c,e,d,+,+,+,1.6.2 基尔霍夫电压定律（KVL）,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。, U = 0,若,求：,U2=？,E1 =5V，,电压的参考极性 与实际极性是否相同,第1章 1 6,E2 = 3V,U3 =8V，,U1 = 2V，,U1+U2 U3 U4 + U5 =0,U2 (3) 8+5 + (2)=0,KVL,+,U5,U3,+,或 E = U,U1+U2U4 = E
12、2 E1,根据 U = 0,KVL推广应用于假想的闭合回路,E+ IR UAB=0,第1章 1 6,UAB= E+ IR,或,根据KVL可列出,UB,UA,UAB,UAB= UA UB,UA UB UAB=0,R1,a,b,c,d,第1章 1 7,R2,E1,E2,R3,电路中某一点的电位是指 由这一点到参考点的电压,电路的参考点 可以任意选取,通常认为参考点的电位为零,Va = E1,Vc = E2,Vb = I3 R3,I3,若以d为参考点， 则:,+E1, E2,简 化 电 路,1.7 电路中电位的概念及计算,+,+,例.电路如图所示。 分别以A、B为参考点计算C和D点的电位,A,2,10V,+,5V,+,3,B,C,D,第1章 1 7,解：以A为参考点,I,I=,=3A,VC=33=9V,VD= 32= 6V,以B为参考点,VD= 5V,VC=10V,小结：,电路中某一点的电位等于该点到参考点的电压,电路中各点的电位随参考点选的不同而改变， 但是任意两点间的电压不变。,VCD= VCVD= 15V,