第1章直流电路课件分解.ppt

1、 1.1电路的基本概念及欧姆定律电路的基本概念及欧姆定律电流所流过的路径称为电路。电流所流过的路径称为电路。它是为了某种需要由电工设备或元件按它是为了某种需要由电工设备或元件按一定方式组合起来的一定方式组合起来的。1.1.1 电路模型，理想电路元件电路模型，理想电路元件电路实物图电路实物图电路原理图电路原理图 实际应用中，电路还必须有一些辅助设备，如实际应用中，电路还必须有一些辅助设备，如控制电控制电路通、断的路通、断的开关开关及保障及保障安全用电的安全用电的熔断器熔断器等。等。将非电能形态的能量转换成电能的供电设备。将非电能形态的能量转换成电能的供电设备。如发电机、电池等。如发电机、电池等。

2、将电能转换成非电能形态能量的用电设备。如将电能转换成非电能形态能量的用电设备。如电动机、照明灯等。电动机、照明灯等。传递信号、传输电能。传递信号、传输电能。负载：负载：电源：电源：连接导线：连接导线：电路由哪几部分电路由哪几部分组成？试述电路组成？试述电路的功能？的功能？为何要引入参考为何要引入参考方向？参考方向方向？参考方向和实际方向有何和实际方向有何联系与区别？联系与区别？何谓电路何谓电路模型？模型？理想电路元件理想电路元件与实际元器件与实际元器件有何不同？有何不同？学好本课程，应注意抓好四个主要环节：还要处理好三个基本关系：电源电源负负载载负载负载电源电源开关开关实体电路实体电路ISUS

3、+_R0中间环节中间环节电路模型电路模型RL+U导线导线 白炽灯的电白炽灯的电路模型可表路模型可表示为：示为：实际电路器件品种繁多，其电磁特性多元而复杂，采取模型化处理可获得有意义的分析效果。iR R L的的电电特性可用特性可用表征表征的电的电特性可用特性可用表征表征由于白炽灯中耗能的因素大大于产生磁场的因素，因此L 可以忽略。理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，其电特性单一、确切，可定量分析和计算。实际电器的模型是在一定的条件下形成的。实际电器的模型是在一定的条件下形成的。例如：一个由导线绕制的例如：一个由导线绕制的线圈就有几种模型形式。线圈就有几种模型形式。实实际际线线圈圈理想线圈模

4、型理想线圈模型不能忽略线圈损耗不能忽略线圈损耗的线圈模型的线圈模型考虑线圈匝与匝之间电考虑线圈匝与匝之间电容效应的模型容效应的模型 RC+US只具耗能的电特性只具有储存电能的电特性输出电压恒定，输出电流由它和负载共同决定输出电流恒定，两端电压由它和负载共同决定L只具有储存磁能的电特性IS无源二端元件 有源二端元件 电路的作用1.电能传输与转换。2.信号的传递与处理。电路的基本组成 以手电筒为例,包括:电源:电池,提供能量。负载:电珠,把电能转化为其他形式的能量(光能)。开关:控制电路通或断。导线:筒体,输送和分配电能。1.1.2 电流，电压，电位，电功率的物理意义及计算电流，电压，电位，电功率

5、的物理意义及计算 1电流电流 2电压电压 3电位电位 4电功率电功率 电流强度等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流强度等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。：1A=103mA=106A=109nA 电荷的定向移动形成电流。电荷的定向移动形成电流。电流的大小用电流强度表示，简称电流电流的大小用电流强度表示，简称电流。tQI 1电流电流 电解液中的正、负离子电解液中的正、负离子(正、负电荷正、负电荷)带电粒子带电粒子金属导体中的自由电子金属导体中的自由电子(负电荷负电荷)规定正电荷移动的方规定正电荷移动的方向为电流的实际方向。向为电流的实际方向。电流的电流的参考方向参考方向(正方向正方向)在

6、进行电路分析时，预先假定的在进行电路分析时，预先假定的 一个电流方向。一个电流方向。RI 0I 0 PN)，此时极易烧毁电阻使，此时极易烧毁电阻使其不能正常工作。其不能正常工作。P PN 可以正常工作可以正常工作PU2R202100W 4 W100P W 40216 W 上一页 下一页返回 电路中的用电器是由用户控制的，而且是经常变动的。当并电路中的用电器是由用户控制的，而且是经常变动的。当并联的用电器增多时，等效电阻联的用电器增多时，等效电阻RL就会减小，而电源电动势就会减小，而电源电动势E通通常为一恒定值，且内常为一恒定值，且内Ro很小，电源端电压很小，电源端电压U变化很小，则电源变化很小

7、，则电源输出的电流和功率将随之增大，这时称为电路的负载增大。当输出的电流和功率将随之增大，这时称为电路的负载增大。当并联的用电器减少时，等效负载电阻并联的用电器减少时，等效负载电阻RL增大，电源输出的电流增大，电源输出的电流和功率将随之减小，这种情况称为负载减小。和功率将随之减小，这种情况称为负载减小。可见，所谓负载增大或负载减小，是指增大或减小负载电流，可见，所谓负载增大或负载减小，是指增大或减小负载电流，而不是增大或减小电阻值。而不是增大或减小电阻值。二端网络：二端网络：具有两个接线端的部分电路具有两个接线端的部分电路;几个概念：几个概念：含源二端网络：含源二端网络：二端网络内部含有电源。

8、二端网络内部含有电源。无源二端网络：无源二端网络：二端网络内部不含有电源；二端网络内部不含有电源；任何一个线性含源二端网络，可以用一个电压源任何一个线性含源二端网络，可以用一个电压源模型模型(理理想电压源想电压源 US0 和其内阻和其内阻 R0 串联的电路串联的电路)来代替。理想电压源来代替。理想电压源US0 等于该含源二端网络开路时的端电压，电阻等于该含源二端网络开路时的端电压，电阻 R0 等于该含源二等于该含源二端网络除去电源后端网络除去电源后(理想电压源用短接线代替，理想电流源用理想电压源用短接线代替，理想电流源用开路代替开路代替)在其端口处的在其端口处的等效电阻。等效电阻。戴维南定理戴

9、维南定理:1.5叠加定理叠加定理 戴维南定理戴维南定理 E+RLR2R1R3IS有源二端网络有源二端网络 N对于负载对于负载 RL，有源二端网络相当一个电源，故它可以用，有源二端网络相当一个电源，故它可以用电源模型来等效代替。电源模型来等效代替。1.5.1戴维南定理戴维南定理ab图示说明：图示说明：UI线性线性有源有源二端二端网络网络Nab+RLR0N0abUSONab+USO 为有源二端网为有源二端网络的开路电压络的开路电压戴维南定理戴维南定理bUS0UR0RL+_+_aINR0 为有源二端网络所有电源都不作为有源二端网络所有电源都不作用，从用，从 a、b 两点看进的等效电阻。两点看进的等效

10、电阻。除去独立电源方法：除去独立电源方法：理想电压源用短接线代替；理想电压源用短接线代替；理想电流源用开路代替。理想电流源用开路代替。例例 电路如图电路如图 所示，已知所示，已知 US1=10 V，US2=8 V，R1=2 ，R2=2 ，R3=2 ，利用戴维宁定理求解流过电阻，利用戴维宁定理求解流过电阻R3 的电的电流流 I3。解解 计算含源二端网络开路电压计算含源二端网络开路电压 USO。如图。如图(a)所示，所示，在断开在断开 R3 后回路中只有后回路中只有流流，设其参考方向如，设其参考方向如图中虚线所示。图中虚线所示。I A5.0A2281021S2S1 RRUUIV9V)85.02(S

11、22SO UIRU9VV)5.0210(1S1SO IRUU或或(a)A3A21930SO3 RRUI计算等效电阻计算等效电阻 R0，由，由图图(b)可见，可见，电阻电阻 R1 和和 R2 并联。并联。流过电阻流过电阻 R3 的电流可以利用全电的电流可以利用全电路欧姆定律求得，如图路欧姆定律求得，如图(c)所示。所示。1222221210 RRRRR(b)(c)在多个电源共同作用的在多个电源共同作用的线性线性电路中，某一支路的电路中，某一支路的电流电流(电电压压)等于每个电源单独作用等于每个电源单独作用，在该支路上所产生的在该支路上所产生的电流电流(电压电压)的代数和。的代数和。当电压源不作用

12、时将电压源两端视其当电压源不作用时将电压源两端视其短路，而电流源不作用时则应视其开路。短路，而电流源不作用时则应视其开路。计算功率时计算功率时不能不能应用叠加原理。应用叠加原理。I=I I IR1+R2ISE1=I R1+R2E1 I R1R2ISE1+1.5.2叠加定理叠加定理 例例 电路如图电路如图(a)所示，已知所示，已知 US1=12 V，US2=6 V，R1=2 ，R2=2 ，R3=2 ，利用叠加定理求，利用叠加定理求各支路中的电流各支路中的电流 I1、I2、I3。解解 根据叠加定理，将根据叠加定理，将图图(a)分解成图分解成图(b)、(c)，并，并分别设定各图中电流参考方向。分别设

13、定各图中电流参考方向。(a)(b)(c)US1单独作时单独作时 如图如图(b)有有或或A4A222221232321S11 RRRRRUIA2A422213232 IRRRIA2A422213223 IRRRIA2A)24(213 III(b)US2 单独作时单独作时 如图如图(c)有有或或A2A22222631312S22 RRRRRUI1AA222223131 IRRRIA1A222223113 IRRRIA1A)12(123 III(c)计算结果计算结果I2=0，说明此时电压源，说明此时电压源 US2、R2 支路既没有释放支路既没有释放功率，也没有吸收功率，电池充电达到额定值就是处于这种状功率，也没有吸收功率，电池充电达到额定值就是处于这种状态。态。A3A)14(111 IIIA0A)22(222 IIIA3A)12(333 III将将 US1 和和 US2 分别作用时产生的电流叠加，也即求其代数分别作用时产生的电流叠加，也即求其代数和，各电源分别作用时的电流方向与原电路电流方向一致时取和，各电源分别作用时的电流方向与原电路电流方向一致时取“+”，反之取，反之取“”。