[工学]CH01 电路的基本概念与基本定律.pptVIP

基本要求 了解电路模型及理想电路元件的意义； 理解电压、电流参考方向的意义； 理解电路基本定律并能正确应用； 了解电路的有载工作状态、开路、短路状态； 理解额定值及电功率的意义； 理解电位的概念及其计算。 目 录 1.1 电路的作用与组成部分 1.1 电路的作用与组成部分 能量的传输和转换 信号的传递和处理 1.2 电路模型 常用理想元件符号 电阻元件 电容元件 电感元件 电流源 电压源 1.3 电压和电流的参考方向 电 流 概念: 电荷有规则的定向运动。 方向: 正电荷移动的方向。 i =dq / dt I = Q / t (DC) 电流的实际方向 习惯上规定正电荷的运动方向(或负电荷运动的相反方向)为电流的正方向。电流的正方向是客观存在！ 电流的参考方向 电 压 概念：电荷在导体中作定向运动时，一定要受到力的作用。如果这个力源是电场，则电荷运动就要消耗电场能量，或者说电场力对电荷作了功。为衡量电场力对电荷作功的能力，引入一新的物理量——电压。 大小：a、b两点间电压 Uab 在数值上等于电场力把单位正电荷从a点移到b点所作的功。也就是单位正电荷在移动过程中所失去的电能。 单位：伏特(V) 千伏(kV) 毫伏(mV) 电压的实际方向与参考方向 实际方向：由高电位指向低电位，即电位降的方向。 关联参考方向 如果指定的通过元件的电流的参考方向是从标有电压“+”极性一端指向电压“-”极性一端，则称电流和电压参考方向一致，即关联。 电 动 势 正电荷从高电位a向低电位b移动，a端的正电荷逐渐减少会使其电位逐渐降低。 为维持导体中的电流能够连续不断地流过，且应使得导体a、b两端的电压不致丧失，就要将b端的正电荷移至a端。但电场力的作用方向恰好与此相反，因此就必须要有另一种力去克服电场而使b端的正电荷移至a端。电源中必具有这种力——电源力。 电动势 大小：电源电动势Eab的数值等于电源力把单位正电荷从电源的低电位b端经电源内部移到电源高电位a端所作的功，也就是单位正电荷从电源低电位端移到高电位端所获得的能量。 方向：电动势的实际方向是由电源低电位端指向电源高电位端，即电位升。 单位：与电压的单位相同: 伏特(V) 标量性：电动势、电压和电流都是标量。 e.g. 1.1 1.4 欧姆定律 欧姆定律： 欧姆定律的符号 根据电路上所选电压和电流方向的不同，欧姆定律的表达式有着不同的符号： e.g. 1.2 应用欧姆定律对如下各图列出表达式，并求出电阻值。 e.g. 1.2 对于(a)图 e.g. 1.2 对于(c)图 e.g. 1.3 计算图中电阻R的值，已知Uab=-12V P12 【练习与思考】 1.4.2 1.4.3 1.5 电路的工作状态 本节讨论直流电路的有载工作状态、开路状态和短路状态，所讨论的内容有电流、电压及功率等方面的特性。 一.有载工作状态 当开关闭合，电源与负载接通，即电路处于有载工作状态。 1. 电源外特性 一般常见电源的内阻都很小当R0?R时， 则 U? E 此时当电流(负载)变动时，电源的端电压变化不大。 2. 功率与功率平衡 2. 功率与功率平衡 当式U=E-IR0各项乘以电流I时，得到 UI= EI-I2R0 或 P = PE -? P e.g. 1.4 e.g. 1.4 e.g. 1.4 *3. 电源与负载的判定 3. 电源与负载的判定 3. 电源与负载的判定 P18【练习与思考】 1.5.4，1.5.5 P26 习题 1.5.1 4. 额定值与实际值 二.开路工作状态 如图电路：当开关断开时，电路则处于开路(空载)状态。 三. 短路工作状态 当电源两端由于某种原因而联在一起时，称电源被短路。 e.g. 1.6 电源UO=12V，IS=30A， 则电源E和R0=? P18【思考与练习】1.5.3 额定值为1W、100?的碳膜电阻，在使用时电流和电压不得超过多大值？ 【思考与练习】1.5.6 有一台直流发电机，其铭牌上标有40kW、230V、174A。试问：什么是发电机的空载运行、轻载运行、满载运行和过载运行？负载的大小，一般指什么而言？ homework 29 1.5.2 1.5.3 1.6.2 1.7.3 电路分析的两类约束 元件特性对本元件的电压和电流造成的约束VCR — 欧姆定律 1.6 基尔霍夫定律（KL） 根据欧姆定律分析电路，已是中学物理中常用的分析方法，但对某些电路有时是无能为力的， Concepts: 1. 支路（branch）：电路中的每一个分支。 它是由若干个二端元件串联而成。 Concepts: 3. 回路（loop）：是由一条