第1章1-电路与磁路教材课件

电路与磁路1.总学时总学时84学时，本期授完学时，本期授完2.考核方式：本期为考试课考核方式：本期为考试课3.开出的实验个数：开出的实验个数：5个实验个实验4.总成绩：期末总成绩：期末70%，平时，平时30%5.考核范围：第考核范围：第1、2、3、4、5、6、7章章所学内容所学内容1.1 1.1 电路和电路和电路模型电路模型1.6受控源受控源1.3 基尔霍夫基尔霍夫定律定律第第1章章 电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基本定律 1.4电阻电阻、电感、电感、电容元件电容元件1.2电路的主电路的主要物理量要物理量Chapter 1 Basic Concepts Chapter 1 Basic Concepts and and Basic Laws Basic Laws 1.5电压源和电压源和电流源电流源下 页上 页本章的学习目的和要求本章的学习目的和要求 本章内容是贯穿全课程的重要理论基础，本章内容是贯穿全课程的重要理论基础，在学习中给予足够的重视。通过对本章学习，在学习中给予足够的重视。通过对本章学习，理解理想电路元件和电路模型的概念；进一步理解理想电路元件和电路模型的概念；进一步熟悉电压、电流、电动势和电功率等基本物理熟悉电压、电流、电动势和电功率等基本物理量的概念；深刻理解和掌握参考方向在电路分量的概念；深刻理解和掌握参考方向在电路分析中的作用；初步理解和掌握基尔霍夫定律的析中的作用；初步理解和掌握基尔霍夫定律的内容及其应用。内容及其应用。下 页上 页1.1 电路和电路模型电路和电路模型(Circuits Circuit Modles)1.电路的概念电路的概念把电气元件（或部件、设备）按照一定方式连把电气元件（或部件、设备）按照一定方式连接起来实现特定功能的电流通路叫做接起来实现特定功能的电流通路叫做电路电路，又，又称称网络网络。一、电路一、电路简单来讲，电流流过的闭合通路，就叫简单来讲，电流流过的闭合通路，就叫电路电路。下 页上 页 如果电路中电流或电压等级较高，则称如果电路中电流或电压等级较高，则称为强电电路。为强电电路。下 页上 页强电电路强电电路下 页上 页强电电路强电电路下 页上 页 如果电路中电流或电压等级较低，则称为弱如果电路中电流或电压等级较低，则称为弱电电路。电电路。下 页上 页 电路通常由电源、负载和中间环节三部分组成。电路通常由电源、负载和中间环节三部分组成。2.电路的组成电路的组成火线火线火线火线.零线零线零线零线电源电源电源电源连接导线和其余连接导线和其余连接导线和其余连接导线和其余设备为中间环节设备为中间环节设备为中间环节设备为中间环节负载负载下 页上 页下 页上 页电源电源：提供电能的器件（或设备）。：提供电能的器件（或设备）。常见的电源有：干电池、蓄电池、发电机常见的电源有：干电池、蓄电池、发电机（发电厂）、电源插座、电气设备的电源装置等（发电厂）、电源插座、电气设备的电源装置等 电源电源 负载：消耗电能的器件（或设备）负载：消耗电能的器件（或设备）或信号的输出部分。或信号的输出部分。中间环节：连接电源（信号源）与中间环节：连接电源（信号源）与 负载之间的部分。负载之间的部分。信号源：输入端的信号。信号源：输入端的信号。下 页上 页 信号电路功能：实现信号的传递或处理。信号电路功能：实现信号的传递或处理。3.电路功能电路功能 电力电路功能：实现电能的传输或转换。电力电路功能：实现电能的传输或转换。下 页上 页二、电路模型（二、电路模型（circuit model）1.理想电路元件理想电路元件 概念：实际器件的理想化模型概念：实际器件的理想化模型,每一种电每一种电路元件都只表示一种电磁现象路元件都只表示一种电磁现象,并具有某种并具有某种确定的电磁性能和精确的数学定义。确定的电磁性能和精确的数学定义。分类分类a.按元件有无按元件有无“源源”分：分：可以分为两类：无源元件和有源元件。可以分为两类：无源元件和有源元件。无源元件有：电阻、电感和电容。无源元件有：电阻、电感和电容。有源元件有：独立源（电压源、电流源）和受控源。有源元件有：独立源（电压源、电流源）和受控源。下 页上 页几种基本的电路元件：几种基本的电路元件：电阻元件：表示消耗电能的元件电阻元件：表示消耗电能的元件电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件电源元件：表示将其它形式的能量转变成电能的元件电源元件：表示将其它形式的能量转变成电能的元件下 页上 页多端元件：有三个及三个以上端钮的元件称为多端元件多端元件：有三个及三个以上端钮的元件称为多端元件b.按元件端口数目分：按元件端口数目分：二端元件：两个端钮的元件称为二端元件二端元件：两个端钮的元件称为二端元件下 页上 页注注l 具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用同一模型表示；在一定条件下可用同一模型表示；l 同一实际电路部件在不同的应用条件下，其同一实际电路部件在不同的应用条件下，其 模型可以有不同的形式模型可以有不同的形式2.电路模型电路模型(circuit model)由理想电路元件组成的电路称为由理想电路元件组成的电路称为电路模型电路模型。电路图电路图灯灯灯灯LampLamp电源电源电源电源S Sourseourse负载负载负载负载LoadLoad 开关开关开关开关SwitchSwitch干电池干电池干电池干电池 BatteryBattery下 页上 页3.集总参数电路集总参数电路下 页上 页集总集总参数就是对一个元件只考虑参数就是对一个元件只考虑一种一种参数。参数。分布分布参数就是对一个元件要考虑参数就是对一个元件要考虑多种多种参数。参数。1.2 电流和电压的参考方向电流和电压的参考方向 电电路路中中的的主主要要物物理理量量有有电电压压、电电流流、电电荷荷、磁磁链链、能能量量、电电功功率率等等。在在线线性性电电路路分分析析中中人人们们主主要要关关心心的的物物理理量量是电流、电压和功率。是电流、电压和功率。一、一、电流电流(current)l电流电流l电流强度电流强度带电粒子有规则的定向运动带电粒子有规则的定向运动单位时间内通过导体横截面的电荷量单位时间内通过导体横截面的电荷量下 页上 页1.电流电流 实际方向实际方向规定正电荷的运动方向为电流的实际方向规定正电荷的运动方向为电流的实际方向元件元件(导线导线)中电流流动的实际方向只有两种可能中电流流动的实际方向只有两种可能:实际方向实际方向实际方向实际方向 AABB问题问题复杂电路或电路中的电流随时间变化时，复杂电路或电路中的电流随时间变化时，电流的实际方向往往很难事先判断电流的实际方向往往很难事先判断下 页上 页2.电流的参考方向电流的参考方向 l参考方向参考方向i 参考方向参考方向大小大小方向方向(正负）正负）电流电流(代数量代数量)任意假定一个正电荷运动的方向即为电任意假定一个正电荷运动的方向即为电流的参考方向。流的参考方向。ABi 参考方向参考方向i 参考方向参考方向i 0i 0参考方向参考方向U+实际方向实际方向+实际方向实际方向参考方向参考方向U+0，电路实际电路实际吸收吸收功率，元件功率，元件为负载为负载；若若 P 0，电路实际电路实际发出发出功率，元件功率，元件为电源为电源。UI 当元件电当元件电流和电压的参流和电压的参考方向考方向关联关联情情况下，况下，吸收的吸收的电功率电功率为：为：（U和和I的实际方向相反，则是电源）的实际方向相反，则是电源）（U和和I的实际方向相同，是负载）的实际方向相同，是负载）UI非关联非关联关联关联2.功率的性质：吸收或发出功率的性质：吸收或发出3.功率的测量功率的测量 常用专用的功率表来进行测量，更多采用多功能电力仪表常用专用的功率表来进行测量，更多采用多功能电力仪表功率档进行测量。功率档进行测量。五、五、电能电能(Energy)1.电能概念电能概念电场中储存的能量称为电能。电场中储存的能量称为电能。一般公式：一般公式：直流时：直流时：单位：位：电能的电能的SI单位为焦单位为焦耳耳，符号为，符号为J，还有度、还有度、KWh（千瓦时）千瓦时）2.电能的测量电能的测量常用电能表来进行电能的计量。常用电能表来进行电能的计量。例例1.2 图图1-13所示为直流电路，所示为直流电路，,求各元件的功率求各元件的功率，并求整个，并求整个电路的功率。路的功率。三、应用举例三、应用举例下 页上 页解：元件解：元件1的电压、电流的电压、电流为关联参考方向，则为关联参考方向，则元件元件2和元件和元件3的电压、电流的电压、电流为非关联参考方向，则为非关联参考方向，则 整个电路的功率整个电路的功率 元件元件1 发出功率发出功率 元件元件2 发出功率发出功率 元件元件3 消耗功率消耗功率 电路发出功率电路发出功率 下 页上 页下 页上 页例例2564123I2I3I1+U6U5U4U3U2U1求图示电路中各方框所代求图示电路中各方框所代表的元件消耗或产生的功表的元件消耗或产生的功率。已知：率。已知：U1=1V,U2=-3V,U3=8V,U4=-4V,U5=7V,U6=-3VI1=2A,I2=1A,I3=-1A 解解注注对一完整的电路，发出的功率消耗的功率对一完整的电路，发出的功率消耗的功率