第一章电路应用基础

uC
• 电阻元件
0
线性元件
u 库伏特性
• 电容元件 • 电感元件 • 电压源 • 电流源
电容元件电压电流的关系：
Q = UC du c iC = C 在关联参考方向下 q = uc dt
两个重要结论： 两个重要结论： 1.直流电路中，电容应视为开路处理； 直流电路中，电容应视为开路处理； 直流电路中 2.交流电路中，特别是高频电路中或者电容量足够大时， 交流电路中， 交流电路中 特别是高频电路中或者电容量足够大时， 电容应视为短路处理
1.电阻元件的 电阻元件的 欧姆定律的 使用条件？ 使用条件？
电工技术
蓄电池
柴油机组 汽油机组
I
输出电压
＋ U －
RL
U
• 电阻元件 理
想 + 电 US /uS _ • 电容元件 压 源
Us I= RL
0 I
U = IRL = U s
•
理想电压源的特点：端电压为恒值不受外电路影响； 理想电压源的特点：端电压为恒值不受外电路影响； 实际电压源存在内阻，当电路中的负载电流增大时， 实际电压源存在内阻，当电路中的负载电流增大时，内阻上 电感元件必定增加消耗，从而造成输出电压随负载电流的增大而减小。 必定增加消耗，从而造成输出电压随负载电流的增大而减小。 流过电压源的电流受外电路影响。 流过电压源的电流受外电路影响。 I
• 理想电路元件 • 电路模型
电工技术
开关
干电池 灯泡 导线 实际元件有若干电磁特性 实际电路 理想元件只有一种电磁特性 干电池 灯泡 开关 导线 有内阻——消耗能量 消耗能量 有内阻 有磁场——电感性质 电感性质 有磁场 火花放电——消耗能量 消耗能量 火花放电 有内阻——消耗能量 消耗能量 有内阻
电工技术
电工技术
主要内容
第一章 电路应用基础 第二章 正弦交流电路及应用 第三章 三相正弦交流电路及应用 第四章 电路的暂态分析 第五章 互感耦合电路 第六章 磁路与变压器 第七章 电动机 第八章 低压电器及电气控制系统 第九章 现代控制技术 现代控制技术(PLC) 第十章 电工测量
电工技术
第一章 电路应用基础
• 举例2：右下图电路，若已知元件中电流为 －100A， 举例2 右下图电路，若已知元件中电流为I=－ ，
电压U=10V，求电功率P，并说明元件是电源还是负载。 ，求电功率 ，并说明元件是电源还是负载。 电压
解： UI非关联参考方向，因此 非关联参考方向， 非关联参考方向 因此:
P = −UI = −10 × ( −100 ) = 1000 W
电容元件的工作方式就是充、放电。 1 2 电容元件储存的电场能量为： wC = Cu 2
电工技术
Ψ
iL uL L
• 电阻元件
0
线性元件
i 韦安特性
• 电容元件 电感元件电压和电流的关系为：
uL = L
• 电感元件 • 电压源 • 电流源
di 在关联参考方向下 dt
Ψ = LI ψ = Li
两个重要结论： 两个重要结论： 1.直流电路中，电感应视为短路处理； 直流电路中，电感应视为短路处理； 直流电路中 2.交流电路中，特别是高频电路中或者电感量足够大时， 交流电路中， 交流电路中 特别是高频电路中或者电感量足够大时， 电容应视为开路处理
i + u
-
电流从+极流向 电流从 极流向- 极 极流向
而对电源， 而对电源，一般采用非关联参考方向
？
电工技术 在电路图上预先标出电压、电流的参考方 参考方 向，目的是为解题时列写方程式提供依据。 因为，只有参考方向标定的情况下，方程式 各个电量前的正、负号才有意义。 US I
+ –
R
I
R0 设参考方向下US=100V，I=－5A， ， 则说明电源电压的实际方向与参考方向一致； 电流为负值说明其实际方向与图中所标示的参考方向相反。 参考方向一经设定，在分析和计算过程中不得随意改动。 参考方向一经设定，在分析和计算过程中不得随意改动。 计算时，各量前面的正、负号均应依据参考方向而定， 参考方向而定 计算时，各量前面的正、负号均应依据参考方向而定， 而电量的实际方向是以计算结果和参考方向二者共同确定的。 实际方向是以计算结果和参考方向二者共同确定的 而电量的实际方向是以计算结果和参考方向二者共同确定的。
0 U
• 电容元件
理想电流源的特点：输出电流为恒值不受外电路影响； 理想电流源的特点：输出电流为恒值不受外电路影响； 电流源自身的端电压受外电路影响。 电流源自身的端电压受外电路影响。
I
U 元件
+
元件吸收正功率，说明元件是负载。 元件吸收正功率，说明元件是负载。
电工技术 图所示为某电路中的一部分， 【例】 图所示为某电路中的一部分，三个元件中流过相同的 电流I= 2A， I=2V。 电流I=-2A，且U1=-2V。 求元件a的功率P 并说明它是吸收功率还是发出功率。 （1）求元件a的功率P1，并说明它是吸收功率还是发出功率。 若已知元件b发出功率为10W 元件c吸收功率为12W 10W， 12W， （2）若已知元件b发出功率为10W，元件c吸收功率为12W，求 U2 、U3 。 【解】①元件a： 元件a 电压与电流是非关联参考方向 电压与电流是非关联参考方向 故功率应为： 1 故功率应为：P = −U1I × 即 P =−(-2)× (-2) = -4(W) <0 1 所以，元件a发出功率 功率。 所以，元件a发出功率。 元件b 电压U 与电流I 关联参考方向，且发出功率， ②元件b：电压U2与电流I是关联参考方向，且发出功率， −10 则 P = U I = −10(W) U2 = = 5(V) 2 2 −2 元件c 电压U 与电流I 关联参考方向，且吸收功率， 元件c：电压U3与电流I是关联参考方向，且吸收功率， 12 则 P =U I = 12(W) U3 = = −6(V) 3 3
• 电压源 • 电流源
实 Rs 际 电 + 压 US /uS _ 源
＋ U －
RL
Us I= Rs + RL
U
U = IRL = U s − IRs
0 I
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多个电压源的处理
电压源的串联 电压源的并联
+ US1 _ + US2 _ + US3 _
+ US _
+ US1 _
+ US2 _
+ US3 _
电工技术
• 电流 • 电压 • 电位 • 电动势 • 电功率
在电场力的作用下， 在电场力的作用下，把单位正电荷 参考点移动到 移动到a点所做的功 从参考点移动到 点所做的功 与电压类似 与电压不同的是： 与电压不同的是： 规定参考电位点 电位与电压的关系： 电位与电压的关系：
参考电位点电位为0 参考电位点电位为
电工技术
右下图电路，若已知元件吸收功率为－ 右下图电路，若已知元件吸收功率为－20W， ， 电压U=5V，求电流 。 电压 ，求电流I。 U
I
+
元件
分析： 分析：
由图可知UI为关联参考方向，因此: 由图可知 为关联参考方向，因此 P − 20 I= = = −4 A U 5 I为负值，说明它的实际方向与图上标示的参考方向相反。 为负值， 为负值 说明它的实际方向与图上标示的参考方向相反。
uab = va-vb
b - 6v+ c
+
a
+
4v
-
7v
d Vd=-5V ucd=7V Vd=-1V ucd=7V
若以点a为参考点位点， 若以点 为参考点位点， 为参考点位点 即Va=0V， 则： Vb=-4V ， uab=4V 若设V 若设 b=0V， 则： Va=4V ， uab=4V
Vc=2V ubc=-6V Vc=6V ubc=-6V
U P = UI = = I 2R R
R
线性元件
0 伏安特性 I/i
在关联参考方向下， 在关联参考方向下， U 电阻元件上的电压、电流关系为：R =
欧姆定律
直流
I u R = i
交流
电阻元件消耗的功率为： 有源元件 2 在关联参考方向下， 在关联参考方向下，
直流 交流
p = ui
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q
iC C
交流
利用功率的正负，可以判断元件的性质 利用功率的正负， 即判断元件是电源还是负载 在关联参考方向下： 在关联参考方向下： 若功率为正，则元件为负载，消耗功率或吸收功率； 若功率为正，则元件为负载，消耗功率或吸收功率； 若功率为负，则元件为电源，提供功率或发出功率。 若功率为负，则元件为电源，提供功率或发出功率。
电源
电阻
理想电路 电路模型 提供能量——电压 电压 提供能量 消耗能量——电阻 电阻 消耗能量 控制能量 传输能量
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1.2 电路的基本物理量
形成 电荷的定向移动 单位时间内通过横截面的电荷量 正电荷移动的方向
• 电流 • 电压 • 电位
大小 方向
Q I= t dq i= dt
直流 单位： 单位：A 交流
i
参考方向——任意假设 任意假设 参考方向 实际方向——根据参考方向及计算结果的正负判断 实际方向 根据参考方向及计算结果的正负判断
• 电动势 • 电功率
注意：教材 注意：教材P3
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• 电流
形成 电场力做功 在电场力的作用下， 在电场力的作用下，把单位正电荷 点移动到b点所做的功 从a点移动到 点所做的功 点移动到 a + u uab b
电路中， 电路中，两点之间的电压为确定值 某点的电位与参考电位点的选择有关
电工技术
• 电流 • 电压 • 电位 • 电动势 • 电功率