电路的基本定律课件

第一章 电路的基本概念和基本定律第一章 电路的基本概念和基本定律11.11.1电路和电路模型电路和电路模型 一、电路及其组成 二、电路模型（Circuit Model）1.1电路和电路模型 一、电路及其组成21.1.什么是电路什么是电路电路（Electric Circuit）是电流通过的路径。一、电路及其组成图1-1 简单的直流电路 1.什么是电路电路（Electric Circuit）是电流32.2.电路的基本组成电路的基本组成 电路的基本组成包括以下三部分:(1)电源电源(供能元件供能元件)为电路提供电能，将非电能转化为电能。(2)负载负载(耗能元件耗能元件)(3)中间环节中间环节消耗电能，将电能变成非电能连接电源和负载，传递和控制电能2.电路的基本组成 电路的基本组成包括以下三部分:为43.电路的分类电路的分类 (1)电力电路电力电路 作用：实现电能传输与转换功能 特点：信号强、功率大、强电 (2)信号电路信号电路：作用：实现信号传递、处理和存储 特点：信号弱、功率小、弱电 3.电路的分类 (1)电力电路5二、电路模型 由理想元件理想元件构成的电路叫做实际电路的电路模型电路模型，也叫做实际电路的电路原理图电路原理图，简称为电路图电路图。例如手电筒的电路如图1-2所示。图1-2 手电筒的电路原图二、电路模型 由理想元件构成的电路叫做实际电路的电6表1-3 常用理想元件及符号表1-3 常用理想元件及符号71.2 电路的主要物理量电路的主要物理量 q电流（电流（Electric Current）及其参考方向）及其参考方向q电压、电位、电动势及其参考方向电压、电位、电动势及其参考方向 q电功率电功率 1.2 电路的主要物理量 电流（Electric Cur8一、电流（Electric Current）及其参考方向1、定义：电荷的定向运动即形成电流2、大小：在单位时间内通过导体横截面的电量3、单位：A1 mA=10-3A；1 A=10-6 A；1 kA=103 A4、方向：实际方向：正电荷移动的方向参考方向：人为规定的电流方向实际方向与参考方向的关系：当I 0时，表明电流的实际方向与所标定的参考方向一致当I 0 元件是负载 消耗功率P0 元件是电源 发出功率(5)关联参考方向：P=UI 非关联参考方向：P=-UI 三、电功率2.电功率141.31.3电阻元件电阻元件R 电阻的定义R 电阻元件的伏安特性R 电阻的功率计算1.3电阻元件 电阻的定义15常用电阻外形常用电阻外形16一、电阻的定义电阻（R）：导体对电流呈现的阻碍作用电阻定律：单位换算温度系数一、电阻的定义电阻（R）：导体对电流呈现的阻碍作用17电路的基本定律课件18二、电阻元件的伏安特性欧姆定律电导伏安特性曲线二、电阻元件的伏安特性欧姆定律19电路的基本定律课件20三、电阻的功率计算公式如何判定元件是吸收还是释放能量？三、电阻的功率计算公式211.41.4电路的基本定律电路的基本定律R 全电路欧姆定律R 电路中的名词术语R 基尔霍夫定律R 电位的计算1.4电路的基本定律 全电路欧姆定律22一、全电路欧姆定律全电路、内电路、外电路？全电路欧姆定律内容公式字母的含义一、全电路欧姆定律全电路、内电路、外电路？23二、电路中的名词术语二、电路中的名词术语24三、基尔霍夫定律内容作用KCL内容KVL的内容列KVL的步骤三、基尔霍夫定律内容25三、基尔霍夫定律三、基尔霍夫定律26三、基尔霍夫定律三、基尔霍夫定律27三、基尔霍夫定律三、基尔霍夫定律28三、基尔霍夫定律三、基尔霍夫定律29四、电位的计算计算电位的步骤计算电位的步骤(1)选定电位参考点（零电位点）的位置；(2)标出电流参考方向(3)根据电流参考方向确定电阻元件上电压参考方向(4)从被求点开始通过一定的路径绕到电位参考点(5)该点的电位等于此路径上所有电压降的代数和(6)注意：(7)电阻元件：当电流I的参考方向与路径绕行方向一致时，选取 “”号；反之，则选取“”号。(8)电源：从电源正极绕到负极选取“”号，反之选取“”号四、电位的计算计算电位的步骤30 必须注意的是，电路中两点间的电位差(即电压)是绝对的，不随电位参考点的不同发生变化，即电压值与电位参考点无关；而电路中某一点的电位则是相对电位参考点而言的，电位参考点不同，该点电位值也将不同。必须注意的是，电路中两点间的电位差(即电压)是31四、电位的计算【例【例2-10】如图2-23所示电路，已知：E1 45V，E2 12V，电源内阻忽略不计；R1 5，R2 4 ，R3 2。求B、C、D三点的电位。四、电位的计算【例2-10】如图2-23所示电路，已知：E1321.51.5电路的工作状态电路的工作状态R 电气设备的额定值R 电路的三种工作状态1.5电路的工作状态 电气设备的额定值33一、电气设备的额定值由用电器铭牌上的标识可以得到哪些参数 满载？轻载？过载？一、电气设备的额定值由用电器铭牌上的标识可以得到哪些参数 34二、电路的三种工作状态哪三种状态二、电路的三种工作状态哪三种状态353.电路的状态电路的状态 (1)有载有载：电源与负载接通，电路中有电流通过，电气设备或元器件获得一定的电压和电功率，进行能量转换。(2)断路断路：电路中没有电流通过，有称为空载状态。(3)短路短路：电源两端的导线直相连接，输出电流过大对电源来说属于严重过载，如没有保护措施，电源或电器会被烧毁或发生火灾，所以通常要在电路或电气设备中安装熔断器、保险丝等保险装置，以避免发生短路时出现不良后果。3.电路的状态 (1)有载：电源与负361.61.6独立电源及其等效变换独立电源及其等效变换R 电压源R 电流源R 电源的等效变换1.6独立电源及其等效变换 电压源37一、电压源电路符号 伏安特性 输出电压 输出电流理想电压源实际电压源一、电压源电路符号伏安特性输出电压输出电流理想电压源实际电压38二、电流源电路符号 伏安特性 输出电压 输出电流理想电流源实际电流源二、电流源电路符号伏安特性输出电压输出电流理想电流源实际电流39 两种实际电源模型之间的等效变换 实际电源可用一个理想电压源E和一个电阻r0串联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为 U=E r0I实际电源也可用一个理想电流源IS和一个电阻rS并联的电路模型表示，其输出电压U与输出电流I之间关系为 U=rSIS rSI对外电路来说，实际电压源和实际电流源是相互等效的，等效变换条件是r0=rS，E=rSIS 或 IS=E/r0 两种实际电源模型之间的等效变换 40 【例【例3-6】如图3-18所示的电路，已知电源电动势E=6 V，内阻r0=0.2，当接上R=5.8 负载时，分别用电压源模型和电流源模型计算负载消耗的功率和内阻消耗的功率。图3-18例题3-6 【例3-6】如图3-18所示的电路，已知电源电41解：解：(1)用电压源模型计算：(2)用电流源模型计算：电流源的电流IS=E/r0=30 A，内阻rS=r0=0.2 负载中的电流 ，负载消耗的功率 PL=I2R=5.8 W，内阻中的电流 ，内阻的功率 Pr=Ir2r0=168.2 W负载消耗的功率PL=I2R=5.8 W，内阻的功率Pr=I2r0=0.2 W 两种计算方法对负载是等效的，对电源内部是不等效的。解：(1)用电压源模型计算：(2)用电流源模型计算：42 【例【例3-7】如图3-19所示的电路，已知：E1=12 V，E2=6 V，R1=3，R2=6，R3=10，试应用电源等效变换法求电阻R3中的电流。图3-19例题3-7 【例3-7】如图3-19所示的电路，已知：E143 解解:(1)先将两个电压源等效变换成两个电流源，如图3-20所示：两个电流源的电流分别为：IS1E1/R14A，IS2 E2/R2 1A 图3-20例题3-7的两个电压源等效成两个电流源 解:(1)先将两个电压源等效变换成两个电流44(3)求出R3中的电流 (2)将两个电流源合并个电流源，得到最简等效电路，如图3-21所示：等效电流源的电流IS IS1IS23A，其等效内阻为R R1R2 2图3-21例题3-7的最简等效电路(3)求出R3中的电流 (2)将两个电流源合并个45 1.8 负载获得最大功率的条件 1.8 负载获得最大功率的条件46