电路的基本概念与基本定律课件

同学同学们好好！四川 黄龙 五彩池同学们好！四川 黄龙 五彩池第第1章章电路的基本概念与基本定律路的基本概念与基本定律1.11.1 电路与电路与电路与电路与电路模型电路模型电路模型电路模型1.31.3 电阻元件电阻元件电阻元件电阻元件1.21.2 电压的基本物理量电压的基本物理量电压的基本物理量电压的基本物理量1.51.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.41.4 独立电源独立电源独立电源独立电源1.61.6 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算（第三讲）第1章 电路的基本概念与基本定律1.1 电路与电路模型1.电源与负载的判别电源与负载的判别电源与负载的判别电源与负载的判别U、I 参考方向不同，参考方向不同，P=UI 0，电源电源；P=UI 0，负载负载。U、I 参考方向相同，参考方向相同，P=UI 0，负载负载；P=UI 0，电源电源。1.1.根据根据根据根据 U U、I I 的的的的实际方向判别实际方向判别实际方向判别实际方向判别2.2.根据根据根据根据 U U、I I 的的的的参考方向判别参考方向判别参考方向判别参考方向判别电源：电源：U、I 实际方向相反，即电流从实际方向相反，即电流从“+”+”端流出，端流出，（发出功率）（发出功率）；负载：负载：U、I 实际方向相同，即电流从实际方向相同，即电流从“-”端流出。端流出。（吸收功率）（吸收功率）。电源与负载的判别U、I 参考方向不同，P=UI 0，基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律(KCL定律定律)即即即即:入入入入=出出出出 在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。点的电流。实质实质:电流连续性的体现。电流连续性的体现。电流连续性的体现。电流连续性的体现。或或:=0I1I2I3ba E2R2 R3R1E1对结点对结点 a：I1+I2=I3或或 I1+I2I3=0 基基尔霍夫霍夫电流定律（流定律（KCL）反映了）反映了电路中任一路中任一结点点处各支路各支路电流流间相互制相互制约的关系。的关系。基尔霍夫电流定律(KCL定律)即:入=出 在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。各段电压的代数和恒等于零。各段电压的代数和恒等于零。各段电压的代数和恒等于零。基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL定律定律)即：即：U=0 在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行在任一瞬间，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。一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。对回路对回路1：对回路对回路2：E1=I1 R1+I3 R3I2 R2+I3 R3=E2或或 I1 R1+I3 R3 E1=0 或或 I2 R2+I3 R3 E2=0 I1I2I3ba E2R2 R3R1E11 12 2 基基尔霍夫霍夫电压定律（定律（KVL）反映了反映了电路中任路中任一回路中各段一回路中各段电压间相互制相互制约的关系。的关系。在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电 在图中，五个元件代表电源或负载。电流和电压的参考方向如图中所示，今通过实验测量得知 U1=140V,U2=-90V,U3=60V U4=-80V,U5=30V（1）试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性（可另画一图）；（2）判断哪些元件是电源？哪些是负载？（3）计算各元件的功率，电源发出的功率和负载取用的功率是否平衡？在图中，五个元件代表电源或负载。电流和电压的参考方向如解：解：（1）各电流的实际方向和各电压的实际极性如图所示。（2）判断电源或负载，有两种方法：用电压、电流实际方向判别：电压、电流实际方向相反为电源，发出功率；电压、电流实际方向相同为负载，吸收功率。用电压、电流的参考方向计算：电压、电流的参考方向方向一致时，功率P=UI。若P0为负载；P0为电源。图1.01中元件1，2是电源（U，I的实际方向相反）；元件3，4，5是负载（U，I的实际方向相同）。解：图1.01中元件1，2是电源（U，I的实际方向相反）；元（3）由于电路元件上U，I参考方向一致，所以电源发出的功率 Ps=|U1I 1+U2I2|=|140(-4)+(-90)6|=1100W （负载取用的功率）PL=U3I3 +U4I 1+U5I2=6010+(-80)(-4)+306=1100W （功率平衡）点评：这是一个基本的题，训练对参考方向和功率平衡的理解，要求熟练掌握。（3）由于电路元件上U，I参考方向一致，所以电源发出的功率电路化简问题ab:Uab=IR R+(IR-I)1=0 试求图中部分电路中的电流I，I1和电阻R。设Uab=0p电路化简问题ab:Uab=IR R+(I上讲我们介绍了一些基本的概念电源特性基尔霍夫定律本讲将介绍一些重要的内容电位的计算这些都中学不曾接触过的！是本学期最基础的内容。上讲我们介绍了一些基本的概念1.6 电路中路中电位的位的计算算电电位：位：位：位：电电路中某点至参考点的路中某点至参考点的路中某点至参考点的路中某点至参考点的电压电压，记为记为“V VX X”。通常通常通常通常设设参考点的参考点的参考点的参考点的电电位位位位为为零。零。零。零。1.1.电电位的概念位的概念位的概念位的概念 电电位的位的位的位的计计算步算步算步算步骤骤:(1)(1)任任任任选电选电路中某一点路中某一点路中某一点路中某一点为为参考点，参考点，参考点，参考点，设设其其其其电电位位位位为为零；零；零；零；(2)(2)标标出各出各出各出各电电流参考方向并流参考方向并流参考方向并流参考方向并计计算；算；算；算；(3)(3)计计算各点至参考点算各点至参考点算各点至参考点算各点至参考点间间的的的的电压电压即即即即为为各点的各点的各点的各点的电电位位位位。某点某点某点某点电电位位位位为为正，正，正，正，说说明明明明该该点点点点电电位比参考点高；位比参考点高；位比参考点高；位比参考点高；某点某点某点某点电电位位位位为负为负，说说明明明明该该点点点点电电位比参考点低。位比参考点低。位比参考点低。位比参考点低。1.6 电路中电位的计算电位：电路中某点至参考点的电压，记为2.举例举例 求图示电路中求图示电路中各点的电位各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd 。解：解：设设 a为参考点，为参考点，即即Va=0VV Vb b=U=Ubaba=106=106=60V60VV Vc c=U=Ucaca =420=80 V=420=80 VV Vd d =U Udada=65=30 V=65=30 V设设 b为参考点，即为参考点，即Vb=0VV Va a =U Uabab=106=60 V=106=60 VV Vc c =U Ucbcb=E E1 1=140 V=140 VV Vd d =U Udbdb=E E2 2=90 V=90 Vbac20 4A6 10AE290V E1140V5 6A dU Uabab =106=60 V106=60 VU Ucbcb =E E1 1=140 V=140 VU Udbdb =E E2 2=90 V=90 VU Uabab =106=60 V106=60 VU Ucbcb =E E1 1=140 V=140 VU Udbdb =E E2 2=90 V=90 V2.举例 求图示电路中各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd 结论：结论：结论：结论：(1)(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中 各点的电位也将随之改变；各点的电位也将随之改变；各点的电位也将随之改变；各点的电位也将随之改变；(2)(2)电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考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，点的不同而变，点的不同而变，点的不同而变，即与零电位参考点的选取无关。即与零电位参考点的选取无关。即与零电位参考点的选取无关。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借助电位的概念可以简化电路作图借助电位的概念可以简化电路作图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 结论：(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中例例例例1:1:图示电路，计算开关图示电路，计算开关S S 断开和闭合时断开和闭合时A点点 的电位的电位VA解解:(1)当开关当开关S S断开时断开时(2)当开关闭合时当开关闭合时,电路电路 如图（如图（b）电流电流 I2=0，电位电位 VA=0V 。电流电流 I1=I2=0，电位电位 VA=6V 。电流在闭合电流在闭合路径中流通路径中流通2K A+I I1 12k I I2 26V(b)2k+6VA2k SI I2 2I I1 1(a)例1:图示电路，计算开关S 断开和闭合时A点解:(1)当例例例例2 2：电电路如下路如下路如下路如下图图所示，所示，所示，所示，(1)(1)零零零零电电位参考点在哪里？画位参考点在哪里？画位参考点在哪里？画位参考点在哪里？画电电路路路路图图表示出来。表示出来。表示出来。表示出来。(2)(2)当当当当电电位器位器位器位器R RP P的滑的滑的滑的滑动动触点向下滑触点向下滑触点向下滑触点向下滑动动时时，A A、B B两点的两点的两点的两点的电电位增高了位增高了位增高了位增高了还还是降低了？是降低了？是降低了？是降低了？A+12V12VBRPR1R212V 12V BARPR2R1I解：（解：（解：（解：（1 1）电路如左图，）电路如左图，）电路如左图，）电路如左图，零电位参考点为零电位参考点为零电位参考点为零电位参考点为+12V+12V电源的电源的电源的电源的“”端与端与端与端与12V12V电源的电源的电源的电源的“+”+”端的联接端的联接端的联接端的联接处。处。处。处。当电位器当电位器当电位器当电位器R RP P的滑动触点向下滑动时，回路中的电的滑动触点向下滑动时，回路中的电的滑动触点向下滑动时，回路中的电的滑动触点向下滑动时，回路中的电流流流流 I I 减小，所以减小，所以减小，所以减小，所以A A电位增高、电位增高、电位增高、电位增高、B B点电位降低。点电位降低。点电位降低。点电位降低。（2 2）V VA A =I IR R1 1 +12+12 V VB B =I IR R2 2 12 12例2：电路如下图所示，(1)零电位参考点在哪里？画电路图本讲小结电位的计算中学不曾接触过！本课程最基础的内容。作业P25 1-18，1-20 本讲小结