电工技术-电工学一(高福华)第一章ppt

di L dt
3. 电压与电流的关系 di uL =－eL = L dt
* 若i = I ，uL=0 电感对直流相当于短路
4. 能 量
>0
P = u i = L i dt
<0 则 P < 0 放出能量 磁场能 电能
di
则 P > 0 吸收能量 电能 磁场能
* 它是一种储能元件
t
不消耗能量。
t
P dt =∫ L i WL= ∫ 0
第二节 电路分析中的若 干规定
电流及其参考方向
电压及其参考方向
关联参考方向
电能和电功率
一、电流及其参考方向
1. 定义： 在电场的作用下，电荷有规则的定向
移动形成电流，我们把单位时间内通 过导体横截面积的电荷量定义为电流 强度。
i = dq/dt
大小和方向都随时间改变的叫交流 用i 表示， 大小和方向都不随时间改变的叫直流 用I 表示。
2Ω
b
4Ω
5V 4V
3Ω
c
Ve=0 I=9/9A=1A Va=5V Vb=5V－2V=3V Vc=5V－6V= － 1V Vd=－4V Uab=2V
a ＋
－ e ＋ d－
2Ω
b
5V 4V
3Ω
若参考点选在d点，则： Va = 9V Vb = 7V 4Ω Vc = 3V Vd = 0V Ve = 4V c Uab = 2V
是负载； 求出的P < 0，说明元件在发出功率，一定是 电源。
第三节 电阻、电感和电容
电阻元件 电感元件 电容元件
一、电阻元件 i
u
1.电压与电流关系 u=iR 满足欧姆定律 R R=u / i 若R为常数则称为线性电阻； 若R随u、i的变化而变化称为非 线性电阻。 只有线性电阻才满足欧姆定律。 2.功率
第五节 基尔霍夫定律
基尔霍夫电流定律（KCL) 基尔霍夫电压定律 （KVL)
一、基尔霍夫电流定律(KCL)

几个概念
支路: 电路中的每一分支叫做支路。一个支路通
过同一个电流。 节点: 由三条或三条以上的支路相连接的点叫 做节点。 回路:电路中的任一闭合路径叫做回路。
I1 I2 a 对于电路中的任 ＋ ＋ I3 一节点，在任一瞬间 E 1 E2 － 流入节点的电流之和 － R3 一定等于流出该节点 R1 R2 的电流之和。(第一 b 定律) ∑Ii＝ ∑Io 如图： I1 ＋ I2＝ I3 对电路中的任一节点，在任一瞬间，该节点 上电流代数和等于零。 ∑I＝０ 如图 I1 ＋ I2 －I3 ＝０ 规定流入节点的电流取正,流出节点的电流取负。
C为常数---线性电容 C不是常数---非线性电容
2. 电压与电流关系
duC dq i= = C dt dt
若 uC＝UC 则 i＝0 * 电容元件对直流相当于开路 常用电容 3. 能 量 >0
duC P = uC i = C uC dt
<0
则P>0 吸收功率 电容充电 则P<0 发出功率 电容放电
1
I3 = 0（开路）
∴ I2 = 0
U1 10V
4Ω
2V
4V
E1 R3 I3 5Ω
U2 U1=I1(R1+R2)+E1 I1=(10－4)/(R1+R2)=1A U2=－E2+ I1 R1 +E1=6V
第七节 电路中的电位及其计算
电 位
电源的习惯画法
一、电 位
电路中某点的电位等于该点到参考点之间的 电压，参考点就是零电位点。 a ＋ － e ＋ － d
二、电路模型
1. 定义： 电路模型就是将实际电路中的各种 元件按其主要物理性质分别用一些 理想电路元件来表示所构成的电路 图。
2. 常见的理想电路元件
电阻
电感
电容
电压源
电流源
3. 手电筒的电路模型
S
中间环节
电 源
US R R0
负载
电路模型只反映实际电路的作用及其相互 的连接方式，不反映实际电路的内部结构、几 何形状及相互位置。
S
3
E3 R2 I3 E2
E1
R1 R3
E + I R = 0 －E1+E － 3 2 3 3 U =0 ∴ R3 I E+ +3E )2 EE Uab E =R 03 ／ － －2 3=( 1－ 3E 1+
Uab =(7 14+16)V=9V =9 9A=1A ／－
例2、求图中的U2。 I1 R2 2Ω E2 I2 R
U
a I b
p=－ui
2）正电荷从电路元件的电压“+”极移到电压“－” 场力对电荷作功，元件吸收能量。
U
极，是电
正电荷从电路元件的电压“－”极移到电压“+” 极,外场力对 电荷作功，元件释放能量。电路中，能量满足守恒定律,电源产 生的能量等于负载消耗的能量。 有
P电源= －P负载
* 若求出的P > 0，说明元件在吸收功率，一定
p=ui= i R=u /R
2
2
* P总是大于0 即 P≥ 0 电阻是耗能元件。
(一般电阻上电压与电流取关联参考方向。)
常用电阻
二、电感元件
1.电感 i
φ u
i
u
e
e
L
Ψ=Li L=Ψ／i L单位是亨利(H) L为常数则称为线性电感； L不是常数称为非线性电感。
2. 自感电动势
eL =
dΨ = dt
a
I
b
a
I
b
U
关联
U
非关联
E
U
I
非关联
四、电能和电功率
1.电能
W udq u( t )i( t )dt
t0
t1
2.电功率
1） 定义: 单位时间内电能所作的功称为电功率, 简称功率。
p = ui
当某元件的电压电流关联参考方向 时
有 当某元件的电压电流非关联参考方 向时 有
a
I
b
p=ui
＊电路中某点的电位与参考点的选择有
关，而任意两点之间的电压与参考点的选 择无关。
二、电路中电源的习惯画法
与参考点相联的一端不画，另外一端标出极 性，写出电位值，如下图所示。 a ＋ － e ＋ － d
2Ω
b
4Ω
a +5V
9Ω d －4V
5V 4V
3Ω
c
a ＋ － e ＋ － d
2Ω 5V
b a 4Ω 9V
式连接起来的总体，它提供了电
流流通的路径。 2.组成: 电路主要由电源、负载和中间环
节三部分组成。
例如：手电筒电路
电源：
其它形式的能量 （信号 ） 电能 （电信号）
中间环节
电 源
负载：
负载
电能（电信号）
其它形式的 能量（信号 ）
*
一般不希望中间环节产生能量或 信号的转换
3.系统
系统是由若干互相关联的单元或设备所组成， 并用来达到某种目的的有机整体。 电源（或信号源）的作用称为激励。 由激励引起的结果（如某个元件上的电流、电 压）称之为相应。
例1、标出图中未知电流大小。
5A 6A 3A 2A
·
3Ω 1A
4Ω
·
· －8A
二、基尔霍夫电压定律(KVL)
在任一瞬间，沿任一闭合回路绕行一周， 各部分电压降的代数和等于零，即
∑U＝０
与绕向一致的电压取正，反之取负。
I1 ＋ US1 － R1
a
I2 US2 ＋
规定
与绕行方向一致 的电压取正，反之 取负。 在电路中任意 回路绕行方向上电 动势的代数和等于 电阻上电压降的代 数和 ∑US ＝ ∑IR
二、电流源
1. 理想电流源(恒流源) I
IS
U
特点: (1) 输出电流恒定I= IS， 与端电压无关； (2) 输出端电压取决于外 电路； (3) 内阻 R0=∞。 伏安特性: I IS
O
U
2. 实际电流源
I= IS－ U／R0
U
I
I
IS
R0
U
伏安特性
I
IS
O
U/ R0
U
3. 电流源特点
电流源特点： 1）当电流源空载时，输出电流I=0，电流Is全部 在内阻中通过，这时其输出电压为开路电压 Uoc=IsRoi。 2）当电流源有负载时，电流分成两部分，一部 分供给负载，另一部分在其内阻中流过。当负载 电阻增加时，电流源的输出电压U增加，输出电流 I将随之减小。 3）当电流源短路时，输出电压U=0，电流Is全 部称为输出电流，即短路电流Isc=Is。
0
di dt
dt
1 WL = Li2 2
能量是逐渐积累，不能突变。 ∴电感中的电流不能突变。
* WL 与 i 2 成正比，与 u 无关，
当u＝0时 ，WL 仍可能存在。 常用电感
三、电容元件
1. 电 容
q = Cu
i
C
u
q (库 ) C（法F） = u (伏 )
1μF = 106pF
1F = 106μF
电容是一种储能元件，不消耗电能。
电路中能量转换过程 t 1 2 C u P d t = WC= C ∫
0
2
* WC与U 成正比，与 i 无关， 电容
电阻 耗能元件 能量不能突变，∴电容两端的电压不能突变。 电 电感 源 储能元件 2
当i =0时， WC 仍可能存在。
第四节 电 源
电压源
电流源
一、电压源 1. 理想电压源(恒压源) I US 特点: (1)输出电压恒定U= US； (2)输出电流取决于外 电路； (3)内阻 R0=0。 U U 伏安特性： US