电工电子技术及应用 第一章 直流电路课件.ppt

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1、第一章直流电路第一节电路的基本知识第二节电路的两个基本定律第三节电源的工作状态第四节线性电路基本原理及电位计算第一节电路的基本知识一、电路的组成电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电气设备或元件按一定方式组合起来的。在日常生活中最常用的手电筒电路就是一个最简单的电路，如图1-1所示。下一页第一节电路的基本知识一、电路的组成组成电路的基本部件如下1.电源它是电路中电能的来源。电源的功能是将其他形式的能量转换为电能。2.负载用电设备叫负载，它将电能转换成其他形式的能量3.中间环节主要是指连接导线和控制电路通

2、断的开关电器，以及保障安全用电的保护电器(如熔断器等)。它们将电源及负载连接起来，构成电流通路下一页上一页第一节电路的基本知识二、电路中的基本物理量1.电流电流是带电粒子在外电场的作用下做有秩序的移动而形成的。电流的实际方向是客观存在的，习惯上规定正电荷运动的方向为电流的实际方向。如图1-2所示，当电流的实际方向与其参考方向一致时，电流为正值;反之，当电流的实际方向与其参考方向相反时，电流则为负值。在国际单位制(SI)中，电流的单位是A(安培)下一页上一页第一节电路的基本知识二、电路中的基本物理量2.电压电

3、场力把单位正电荷从a点移到b点所做的功称为a,b两点之间的电压，用U或u表示电压又称为电位差，它总是和电路中的两个点有关，电压的方向规定为由高电位端(“+”极性)指向低电位端(“-”极性)，即为电位降低的方向在国际单位制中，电压的单位是V(伏特)为了分析方便，常常采用关联的参考方向，即把元件上电压和电流的参考方向取为一致，见图1-4(a)。当然也可采用非关联参考方向，即使元件上电压和电流的参考方向互不相关，见图1-4(b)下一页上一页第一节电路的基本知识二、电路中的基本物理量3.功率电路的基本作用之一是实现

4、能量的传递，用功率(power)来表示能量变化的速率，常用P或p来表示。在直流情况下，当电压、电流为关联参考方向时P=UI此时，若算得的功率P>0，元件为吸收功率;P<0，则为产生功率在国际单位制中，功率的单位是W(瓦)或kW(千瓦)上一页返回第二节电路的两个基本定律一、欧姆定律欧姆定律表明流过电阻的电流与其端电压成正比，而与本身的阻值成反比。在图1-7(a)所标定的关联参考方向下，欧姆定律可表示成如下的形式式中，R即为该段电路的电阻在国际单位制中，电阻的单位是Ω(欧姆)下一页第二节电路的两个基本定律二、基

5、尔霍夫定律几个术语：支路:电路中的每一分支称为支路，一条支路流过一个电流，称为支路电流，图1-8中共有三条支路。节点:电路中三条或三条以上的支路相连接的点称为节点，图1-8所示电路中共有两个节点a和b。回路:由一条或多条支路组成的闭合路径称为回路，图1-8中共有三个回路abca,abda,adbca，一个电路至少要有一个回路。基尔霍夫定律包括两条定律:基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)。下一页上一页第二节电路的两个基本定律二、基尔霍夫定律1.基尔霍夫电流定律在任一瞬时，流经电路任一节点的

6、电流的代数和等于零。在这里，对电流的“代数和”做这样的规定:参考方向流人节点的电流取正号，流出节点的电流取负号。2.基尔霍夫电压定律在任一时刻，任一回路内所有支路电压的代数和恒等于零。上一页返回第三节电源的工作状态一、带载工作状态将图1-14中的开关合上，接通电源与负载，这就是电源的带载工作状态1.电压和电流由上式可知，电源端电压小于电动势，两者之差为电流通过电源内阻所产生的电压降R0I。电流愈大，则电源端电压下降得愈多，图1-15为电源的外特性曲线，它表明了电源端电压U与输出电流I之间的关系，其斜率与电源

7、内阻R0有关。下一页第三节电源的工作状态一、带载工作状态2.功率与功率平衡式中PE=EI——电源产生的功率;ΔP=R0I2——电源内阻上消耗的功率;P=UI——电源输出的功率下一页上一页第三节电源的工作状态二、开路(空载)状态图1-14所示电路中，当开关断开时，电源则处于开路(空载)状态，见图1-16电源开路时的特征可用下列各式表示上一页返回第四节线性电路基本原理及电位计算一、叠加原理对于线性电路，任何一条支路的响应(电压或电流)均可看成是每个独立源(电压源和电流源)单独作用时，在此支路所产生的响应的代数和

8、。最后需要强调的一点是，考虑电路中一个电源单独作用时，应将其余电源作“零值”处理，即理想电压源短接，而理想电流源开路，但它们的内阻仍应计算在内。下一页第四节线性电路基本原理及电位计算二、等效电源定理一个电源可以用两种电路模型来表示，电压源模型和电流源模型，因此，就有两个著名的等效电源定理:戴维南定理和诺顿定理，这里主要谈一下戴维南定理。任何一个线性有源二端网络均可用一个电动势为E的理想电压源和内阻R0串联的电源来