电路的基本概念和基本定律课件.ppt

1、 制作人：李明制作人：李明渤海钻探工程公司集中培训课件渤海钻探工程公司集中培训课件-装备专业装备专业 钻井提速与工程质量控制钻井提速与工程质量控制&目目 录录 p电路中的物理量电路中的物理量p电路元件电路元件p欧姆定律欧姆定律p克希荷夫定律克希荷夫定律p 。讨论题讨论题求：求：I I1 1、I I2 2 、I I3 3 能否很快说出结果能否很快说出结果？1 1+-3V3V4V4V1 1 1 1+-5V5VI I1 1I I2 2I I3 3电路的物理量电路的物理量电池电池灯泡灯泡电流、电压、电动势电流、电压、电动势E EI IR RU U+_ _负载负载电源电源电路中物理量的正方向电路中物理量

2、的正方向物理量的物理量的正方向正方向：实际正方向实际正方向假设正方向假设正方向实际正方向：实际正方向：物理中对电量规定的方向。物理中对电量规定的方向。假设正方向（参考正方向）：假设正方向（参考正方向）：在分析计算时，对电量人为规定的方向。在分析计算时，对电量人为规定的方向。物理量的实际正方向物理量的实际正方向 物物理理量量单单位位实实际际正正方方向向电电流流 IA、kA、mA、A正正电电荷荷移移动动的的方方向向电电动动势势 E V、kV、mV、V电电源源驱驱动动正正电电荷荷的的方方向向 (低低电电位位 高高电电位位)电电压压 UV、kV、mV、V电电位位降降落落的的方方向向 (高高电电位位 低

3、低电电位位)物理量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法电池电池灯泡灯泡I IR RU UababE E+_ _a ab bu u_ _+正负号正负号a ab bUab（高前低后）（高前低后）双下标双下标箭箭 头头u ua ab b电压电压+-I IR R电流：从高电位电流：从高电位 指向低电位。指向低电位。电路分析中的电路分析中的假设假设正方向正方向（参考方向）（参考方向）问题的提出问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中：在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？物理量的实际方向，电路如何求解？电流方向电流方向A AB B？电流方向电流方向B BA A？E E1 1A AB

4、BR RE E2 2I IR R(1)(1)在解题前先设定一个正方向，作为参考在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；方向；解决方法解决方法(3)(3)根据计算结果确定实际方向：若计算结果根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。果为负，则实际方向与假设方向相反。(2)(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关系的代数表达式；相互关系的代数表达式；已知：已知：E=2V,R=1E=2V,R=1问：问：当当U U分别为分别为 3V 3V 和和 1V 1V

5、 时，时，I IR R=?=?E E I IR RR RU UR Ra ab bU U解：解：(1)(1)假定电路中物理量的正方向如图所示；假定电路中物理量的正方向如图所示；(2)(2)列电路方程：列电路方程：EUURREURUIRREUUR(3)(3)数值计算数值计算A1121 V1A112-3 3VRRIUIUREUIRE E I IR RR RU UR Ra ab bU U (4)(4)为了避免列方程时出错，习惯上把为了避免列方程时出错，习惯上把 I I 与与 U U 的方向按相同方向假设。的方向按相同方向假设。(1)(1)方程式方程式U/I=R U/I=R 仅适用于假设正方向一致仅适用

6、于假设正方向一致的情况。的情况。(2)“(2)“实际方向实际方向”是物理中规定的，而是物理中规定的，而“假设正方向假设正方向”则是人们在进行电路分析计算则是人们在进行电路分析计算时时,任意假设的。任意假设的。(3)(3)注意一定要先假定注意一定要先假定“正方向正方向”(即在图即在图中表明物理量的参考方向中表明物理量的参考方向)，然后再列方程计算。，然后再列方程计算。缺少缺少“参考方向参考方向”的物理量是无意义的的物理量是无意义的.RIURR I IR RU UR Ra ab b假设假设:的方向一致的方向一致RIRURIRU例例假设假设:的方向相反的方向相反RIURR I IR RU UR Ra

7、 ab b电电 功功 率率a aI IR RU Ub b 功率的概念：设电路任意两点间的电压为功率的概念：设电路任意两点间的电压为 U,U,流入此部分电路的电流为流入此部分电路的电流为 I I，则这部分电则这部分电路消耗的功率为路消耗的功率为:WIUP功率有无正负？功率有无正负？在在 U U、I I 正正方向选择一致的前提下，方向选择一致的前提下，I IR RU Ua ab b“吸收功率吸收功率”（负载）（负载）“发出功率发出功率”（电源）（电源）若若 P=UI P=UI 0 0若若 P=UI P=UI 0 0I IU Ua ab b+-当当 计算的计算的 P 0 P 0 时时,则说明则说明

8、U U、I I 的实际的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，为负载。方向一致，此部分电路消耗电功率，为负载。所以，从所以，从 P P 的的 +或或 -可以区分器件的性质，可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。或是电源，或是负载。结结 论论在进行功率计算时，在进行功率计算时，如果假设如果假设 U U、I I 正方向一致正方向一致。当计算的当计算的 P 0 P E E 时，时，I 0 I 0 表明方向与图中假设方向一致表明方向与图中假设方向一致当当 U UababE E 时，时，I 0 I 0 表明方向与图中假设方向相反表明方向与图中假设方向相反E E+_b ba aI IU UababR R1

9、.2.2 1.2.2 克希荷夫氏定律（克氏定律）克希荷夫氏定律（克氏定律）用来描述电路中各部分电压或各部用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系分电流间的关系,其中包括克氏电流和克其中包括克氏电流和克氏电压两个定律。氏电压两个定律。节点：节点：三个或三个以上支路的联结点三个或三个以上支路的联结点支路：支路：电路中每一个分支电路中每一个分支回路：回路：电路中任一闭合路径电路中任一闭合路径支路：支路：abab、adad、.（共（共6 6条）条）回路：回路：abdaabda、bcdbbcdb .（共（共7 7 个）个）节点：节点：a a、b b、.(共共4 4个）个）例例I I3 3E E4 4

10、E E3 3_ _+R R3 3R R6 6+R R4 4R R5 5R R1 1R R2 2a ab bc cd dI I1 1I I2 2I I5 5I I6 6I I4 4-(一一)克氏电流定律克氏电流定律 对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，等于由节点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为一个节点上电流的代数和为 0 0。I I1 1I I2 2I I3 3I I4 44231IIII I=0 I=0即：即：例例或或：04231IIII例例I I1 1+I+I2 2=I=I3 3例例I=

11、0I=0克氏电流定律的扩展克氏电流定律的扩展I=?I=?I I1 1I I2 2I I3 3E E2 2E E3 3E E1 1+_ _R RR R1 1R R+_ _+_ _R R(二二)克氏电压定律克氏电压定律例如：例如：回路回路 a-d-c-aa-d-c-a33435544RIEERIRI电位升电位升电位降电位降即：即：0U或：或：033435544RIEERIRII I3 3E E4 4E E3 3_ _+R R3 3R R6 6+R R4 4R R5 5R R1 1R R2 2a ab bc cd dI I1 1I I2 2I I5 5I I6 6I I4 4-RIUEab电位升电位

12、升电位降电位降E E+_ _R Ra ab bU UababI I克氏电压定律也适合开口电路。克氏电压定律也适合开口电路。例例关于独立方程式的讨论关于独立方程式的讨论 问题的提出：在用克氏电流定律或电压定律列问题的提出：在用克氏电流定律或电压定律列方程时，究竟可以列出多少个独立的方程？方程时，究竟可以列出多少个独立的方程？例例a aI I1 1I I2 2E E2 2+-R R1 1R R3 3R R2 2+_ _I I3 3#1#1#2#2#3#3b bE E1 1分析以下电路中应列几个电流方程？几个分析以下电路中应列几个电流方程？几个电压方程？电压方程？克氏电流方程克氏电流方程：节点节点a

13、 a：节点节点b b：321III213III独立方程只有独立方程只有 1 1 个个克氏电压方程克氏电压方程：#1#1#2#2#3#32211213322233111RIRIEERIRIERIRIE独立方程只有独立方程只有 2 2 个个a aI I1 1I I2 2E E2 2+-R R1 1R R3 3R R2 2+_ _I I3 3#1#1#2#2#3#3b bE E1 1设：电路中有设：电路中有N N个节点，个节点，B B个支路个支路N=2N=2、B=3B=3b bR R1 1R R2 2E E2 2E E1 1+-R R3 3+_ _a a小小 结结独立的独立的节点电流方程节点电流方程有有 (N-1)(N-1)个个独立的独立的回路电压方程回路电压方程有有(B-N+1)(B-N+1)个个则：则：（一般为网孔个数）（一般为网孔个数）独立电流方程：独立电流方程：个个独立电压方程：独立电压方程：个个讨论题讨论题A11433I求：求：I I1 1、I I2 2 、I I3 3 能否很快说出结果能否很快说出结果？A615432IA7321III1 1+-3V3V4V4V1 1 1 1+-5V5VI I1 1I I2 2I I3 3