电工电子技术基础第1章-课件(3).ppt

1、本章要点本章要点 了解电路的基本结构。掌握电流、电压、电阻的表示符号及单位。学会利用欧姆定律计算电压、电流、电阻。掌握电路的三种状态及特点。学会分析电路的串联、并联及各种连接形式的特点。学会利用基尔霍夫定律列电压、电流方程。了解匹配的概念，掌握电功率和电能的计算。了解电路中各点电位的意义及简单计算。第第1 1章章 直流电路直流电路 第第1 1章章 直流电路直流电路 1.1 电路的基本结构电路的基本结构 生活中最简单、最常见的电路是手电筒电路。电池 开关灯泡金属片弹簧第第1 1章章 直流电路直流电路 1.1 电路的基本结构电路的基本结构 手电筒各部件功能部件功能灯泡通电后发光电池使灯泡发光的电源

2、金属片用来连接灯泡和电池开关控制灯泡的亮、灭第第1 1章章 直流电路直流电路 1.1 电路的基本结构电路的基本结构 手电筒电路图 开关 S电池 GB电源灯泡HL负载导线第第1 1章章 直流电路直流电路 1.1 电路的基本结构电路的基本结构 所谓的电路电路就是为电流的流通提供的路径。作为一个基本的电路应该包括以下4部分：提供能量的电源电源（电池），将电能转换成其他形式能的负载负载（灯泡），将电源和负载连接起来的导线导线（金属片），以及用来控制电路通、断的开开关关。一个完整的电路搭建好后，闭合开关，在电路中就会有电流流过。第第1 1章章 直流电路直流电路 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量

3、1.2.11.2.1 电流电流 电路是电流流通的路径，想要保证电流电流在电路中流通就必须保证电路是一个闭合的环路。电池 GB灯泡HL开关 SI第第1 1章章 直流电路直流电路 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 1.2.11.2.1 电流电流 在断开断开的电路中没有电流。I=0电池 GB灯泡HL开关 S断开第第1 1章章 直流电路直流电路 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 1.2.11.2.1 电流电流 电流是一个即有大小又有方向的量，通常用箭头表示电流的方向，而电流的大小一般用 I 表示。电流的单位为安培，写作A。当表示较小的电流时可用毫安（mA），表示更小的电流时用微安（A）

4、，三者之间的关系是：1A=1000mA1 mA=1000ARI第第1 1章章 直流电路直流电路 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 1.2.21.2.2 电压电压 水的流动水泵 电流的产生电池IIU第第1 1章章 直流电路直流电路 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 1.2.21.2.2 电压电压 在电路中，电流之所以能够持续产生是因为有相当于水泵作用的干电池存在，电池具有持续产生电压电压的能力。电压在电路中的作用相当于水压的作用，所以能保证电流的持续流通，不断地为负载提供能量，使电路正常工作。第第1 1章章 直流电路直流电路 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 1.2.21

5、.2.2 电压电压 电压电压是一个既有大小又有方向的量，通常用正负极性表示电压的方向，电压的大小一般用 U 表示。电压的单位为伏特，写作V。当表示小电压时可以用毫伏（mV），表示大电压时用千伏（kV），三者之间的关系是：1V=1000mV1kV=1000V RU第第1 1章章 直流电路直流电路 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 1.2.31.2.3 电位电位 电位电位是电路中各点对基准点的电压，基准点是所设定的参考点，同时规定参考点的电位为 0 V。电位与电压的单位相同都是伏特。电位与电压的单位相同都是伏特。0V电位1.5V电位3.0V电位4.5V电位差1.5V第第1 1章章 直流电路

6、直流电路 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 1.2.41.2.4 电阻电阻 所谓电阻电阻是指物质阻碍电流流通能力的大小，用 R 来表示。RLRS 一般情况下，一段导体电阻的大小与长度 L 成正比，与横截面积 S 成反比，还与该物质的电阻率有关。即第第1 1章章 直流电路直流电路 1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量 1.2.41.2.4 电阻电阻 可以利用导体的电阻性能，制造成具有一定电阻值的实际元件（电阻器），用来控制电路中电流的大小和电压的高低。电阻单位为欧姆，用符号表示。当表示大电阻时可以用千欧（k），两者之间的关系是 1k=1000第第1 1章章 直流电路直流电路 1.2

7、电路的基本物理量电路的基本物理量 1.2.41.2.4 电阻电阻 同样的材料在不同的温度下电阻也不同，通常金属材料的电阻会随着温度的升高而增加，半导体材料和电解液的电阻会随着温度的升高而减小，康铜、锰铜、镍铬合金的电阻几乎不随温度变化。第第1 1章章 直流电路直流电路 1.3 欧姆定律欧姆定律 RUI 在电阻一定的情况下，通过电阻的电流与它两端的电压成正比在电阻一定的情况下，通过电阻的电流与它两端的电压成正比。即电压、电流、电阻三者之间的关系可以写成 UIRO10 20 30 40 5012345电压U电流IR=10第第1 1章章 直流电路直流电路 1.4 电路的状态电路的状态 1.4.11.

8、4.1 电压源电压源 电源 US内阻 RS 实际电压源 一个实际的电压源在接通负载以后，输出的端电压会随着负载电阻的变化而变化。UIO实际电压源外特性第第1 1章章 直流电路直流电路 1.4 电路的状态电路的状态 1.4.21.4.2 通路通路 电源 US电阻R开关 SI内阻 RS 一个完整的电路，闭合电键以后电流流过电阻，此时电路处于正常的工作状态正常的工作状态，这种状态称为通路通路。第第1 1章章 直流电路直流电路 1.4 电路的状态电路的状态 1.4.31.4.3 断路断路 电路的某一部分由于某种原因而断开，使电源和负载断开，电路中的电流为零电流为零，电路处于断路断路状态。电源 US开关

9、 SI=0断开内阻 RS第第1 1章章 直流电路直流电路 1.4 电路的状态电路的状态 1.4.41.4.4 短路短路 电源的两端被电阻接近于零的导体接通时，电流不再流过负载。此时会有很大的电流通过电源会有很大的电流通过电源，而电源两端的电压接近于零电压接近于零，电路的这种状态称为短路短路。电源 US电阻R开关 SI内阻 RS第第1 1章章 直流电路直流电路 1.4 电路的状态电路的状态 电路三种工作状态的特点UIR电路的工作状态电路特点通路电路中的电压、电流遵循欧姆定律断路电路中的电流I断=0 短路电路中的电流最大，被短路的电阻两端电压U短=0第第1 1章章 直流电路直流电路 1.5 负载的

10、连接负载的连接 1.5.11.5.1 电阻的串联电阻的串联 将两个或两个以上的电阻顺次连接成一行的连接方式称为电阻的串联串联。R1R2IIII流入流入流出流出 串联时电流由一个电阻的出口流出后直接进入到另一个电阻的入口，所以，两个电阻中的电流相等两个电阻中的电流相等。第第1 1章章 直流电路直流电路 1.5 负载的连接负载的连接 1.5.11.5.1 电阻的串联电阻的串联 串联电路的等效电阻 R=R1+R2+R3+串联电路的电压 U=U1+U2+U3+U1：U2：U3=R1：R2：R3 串联电路各处电流相等 U33第第1 1章章 直流电路直流电路 1.5 负载的连接负载的连接 1.5.11.5

11、.1 电阻的串联电阻的串联 两个电阻串联时存在分压公式U11122212RUURRRUURR第第1 1章章 直流电路直流电路 1.5 负载的连接负载的连接 1.5.21.5.2 电阻的并联电阻的并联 将两个或两个以上的电阻并列连接的方式称为电阻的并联并联。两个电阻并联时电流的入口与入口相连，出口与出口相连，两个电阻上所加的电压相同两个电阻上所加的电压相同。R1R2I2I1II流入流入流入I2I1流出流出流出第第1 1章章 直流电路直流电路 1.5 负载的连接负载的连接 1.5.21.5.2 电阻的并联电阻的并联 并联电路各端电压相等 1231111RRRR并联电路的等效电阻 并联电路的电流 I

12、=I1+I2+I3+R1R2UI1I2IR3I3U1U2U3第第1 1章章 直流电路直流电路 1.5 负载的连接负载的连接 1.5.21.5.2 电阻的并联电阻的并联 两个电阻并联时存在分流公式21121212RIIRRRIIRRR1R2UI1I2IU1U2第第1 1章章 直流电路直流电路 1.5 负载的连接负载的连接 1.5.31.5.3 电阻的混联电阻的混联 既有电阻串联又有电阻并联的电路叫电阻的混联电路。对于混联电路的计算，可先从单纯的串联和并联电路部分开始，通过若干次串、并联等效电阻的求解，最终得到混联电路的等效电阻。R2R3R1R4第第1 1章章 直流电路直流电路 1.6 基尔霍夫定

13、律基尔霍夫定律 常用电路名词 （1）支路 一段不分岔的至少含有一个元件的电路。（2）节点 三条或三条以上支路的连接点。（3）回路 电路中任意一个闭合路径。第第1 1章章 直流电路直流电路 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律指出：任意时刻，流入电路中某一节点的电流之和等于从该节点流出的电流之和。1.6.1 1.6.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 II入出 对于实际电路来说，事先可能并不知道该支路的电流是流入节点还是流出节点，可以先任意假设一个电流流动方向做参考方向参考方向。第第1 1章章 直流电路直流电路 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.6.1 1.6

14、.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 如果在下图中，已知 I1=3A，I2=5A，I4=5A，I5=9A，求 I3。I1I2I3I4I5I1+I3+I5=I2+I4I3=I2+I4I1I5=5+539A=2A解：例 I3 计算后结果为负值，说明事先假设的电流方向与实际的电流方向相反，I3 的实际方向应该是流出节点。第第1 1章章 直流电路直流电路 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.6.2 1.6.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律指出：在电路中的任意闭合回路内，各段电压的代数和等于零。闭合回路是指从电路中的某一点出发，按着一个绕行方向回到出发点时所经过

15、的闭合环路。在绕行的过程中，所经过的各个电压方向与绕行方向相同时电压前取正号，相反时电压前取负号，这就是代数和的含义。这里的电压方向也是事先假设的参考方向。0U 第第1 1章章 直流电路直流电路 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.6.2 1.6.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律 计算下面电路中的电流 I，已知 R1=3，R2=5，US=16V。解：例R2R1U2U1USI绕行方向U1US+U2=0IR1US+IR2=0 S1216235UIAARR第第1 1章章 直流电路直流电路 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.6.3 1.6.3 电位的计算电位的计算 电位电位是指电路中各点对参

16、考点的电压，计算电路中各点电位就是在计算电压。解：以e为参考点，则Ve=0V，回路电流Va=US1IR1=100.51V=9.5VVb=U S2IR2IR4 =50.52 0.5 5V=8.5V Vc=IR2IR4=0.520.55V=3.5VVd=IR4=0.55V=2.5V S1S212341050.51225UUIAARRRR例如图所示电路，以e为参考点，计算a、b、c、d点电位。US110VIabcdeUS25VR11R22R32R45第第1 1章章 直流电路直流电路 1.7 功率功率 1.7.1 1.7.1 电功率电功率 电功率电功率就是在单位时间内电能所做的功，通常简称为功率。功率

17、与电压、电流之间存在如下关系：P=UI 功率一般用P表示，单位为瓦特，写作W。当需要表示的功率较大时也可以用千瓦（kW），表示的功率较小时也可以用毫瓦（mW）。三者之间的关系是：1 kW=1000W1 W=1000mW 对于电阻来说，根据欧姆定律还可以将上式变形为 P=I2R=U2/R 第第1 1章章 直流电路直流电路 1.7 功率功率 1.7.2 1.7.2 电功电功 电功可以用电功率和时间的乘积来计算，即 W=PtW=Pt 电功电功就是电流进行能量转换作用的总和，电功通常用符号W来表示，单位为瓦秒，写作Ws。当所表示的电功量较大时，还经常用千瓦时（kWh）也就是生活中常说的“度”来表示。两

18、者之间的关系是1 kWh（度）=3.6106Ws 第第1 1章章 直流电路直流电路 1.7 功率功率 1.7.3 1.7.3 效率效率 一个完整的电路要由电源、负载、导线、开关构成，其中电源自身有损耗，所以全部能量不能都为负载所用，损耗的那部分能量称为功耗。通常电路的功率分配如下图。USRRSI输入P0=US I功耗I2RS输出P=I2R第第1 1章章 直流电路直流电路 1.7 功率功率 1.7.3 1.7.3 效率效率 有效利用的功率（输出）与供给的总功率（输入）之比称为效率，用百分数表示。即%100%100输入功耗输入输入输出效率USRRSI输入P0=US I功耗I2RS输出P=I2R第第1 1章章 直流电路直流电路 1.7 功率功率 1.7.3 1.7.3 效率效率 若将效率用表示，则 USRRSI输入Po=US I功耗I2RS输出P=I2R2OSOO100%100%PPI RPP