项目一 汽车照明电路设计

1.2.2 电压
电动势E 只存 在于电源内部 ，其大小反映 了电源力作功 的本领。其方 向规定由电源 “负极”指向 电源“正极” 。
a
S
I
R0
+
U
+
b
RL
_
E
–
电压U是反映电 场力作功本领的 物理量，是产生 电流的根本原因 。电压的正方向 规定由“高”电 位指向“低”电 位。
电位V是相对于参考点的电压。参考点的电 位:Vb=0；a点电位： Va=E-IR0=IR
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1.2.3 功率和电能
单位时间内电流做的功称为电功率，用“P ”表示： • 在直流电路中功率可表示为：P=UI
UIt W P = t = t = UI …… （1-6）
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• 当电压和电流为关联参考方向时，用公 式p=ui或P=UI计算；当电压和电流为非 关联参考方向时，用公式p=−ui或P=－UI 计算。 • 当计算的功率p>0时，表明该时刻二端元 件实际吸收（消耗）功率；当计算的功 率p<0时，表明该时刻二端元件实际发出 （产生）功率。
–
手电筒的实体电路
手电筒的电路模型
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实际电路器件品种多，电磁特性多元而复杂， 直接画在电路图中困难而繁琐，且不易定量描述。 白炽灯电路 由于白炽灯中耗能
消耗电能的电 特性可用电阻 元件表征
R
的因素远大于产生 磁场的因素，因此 L 可以忽略。
i
产生磁场的电 特性可用电感 元件表征
L
白炽灯的电 路模型可表 示为：
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1.4.1 电压源
1.定义及符号： 能独立向外电路提供恒定电压的二端元件。
US
电路符号
2.基本特点： 端电压是一定值，即US恒定。I由电源和外电路共同决定。 3.伏安特性： 平行于电流轴的一条直线。
0 I U US
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4.理想电压源的开路与短路：
I=0
US
_
U=US
_
…… （1-2）
电流是一个有方向的物理量，仅指出大小是不够 的，规定以正电荷移动的方向为电流的真实方向。
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(1)分析电路前应选定电压电流的参考方向，并标在图中；
(2)参考方向一经选定，在计算过程中不得任意改变。参考 方向是列写方程式的需要，是待求值的假定方向而不是 真实方向，因此不必追求它们的物理实质是否合理。
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电流能使电动机转动、电炉发热、电灯发光， 说明电流具有做功的本领。电流做的功称为电功。 电流做功的同时伴随着能量的转换，因此电功的大 小可以用能量来量度，即：W=UIt
式中单位：U【V】；I【A】；t【s】时，电功W为焦耳【J】 若U【KV】；I【A】；t【h】时，电功W为度【KW· h】。
i
p吸 =－ u i 例 U = 10V， I = - 1A
P吸= －UI = －10× (-1) = 10 W p吸> 0 ，说明元件实际吸收功率10W。
+
u
–
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1.4 电压源和电流源 电源中能够独立向外提供电能的电源成 为独立源（电压源和电流源）； 不能向外提供电源的称为非独立源（受控 源）
Wa－W0 电位的定义式为： V a= q
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电压和电位的区别
电压和电位是衡量电场力作功本领的 物理量；电路中两点间电压的大小只取 决于两点间电位的差值，是绝对的量； 电位是相对的量，其高低正负取决于参 考点。
电源和负载的区分
I + U – U、I关联 方向时， 元 件 假定元件 是负载。 – I
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练一练
电路如图所示，分别以A、B 为参考点计算C 和D 点的电位及C 和 D 两点之间的电压。
以A为参考点时 A
3
I
2
C +
10 V
D –
B
10 + 5 I= 3+ 2 =3A VC = 3 3 = 9 V VD= 3 2= – 6 V
–
UCD = VC VD = 15 V 5V 以 B 为参考点时 + VC = 10 V VD = – 5 V UCD = VC – VD= 15 V
理想电流源 输出电流恒 定，两端电 压由它和负 载共同决定
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电路模型研究问题的特点
1.主要针对由理想电路元件构成的集总参数电路， 其中电磁现象可以用数学方式来精确地分析和计算； 2.研究与实际电路相对应的电路模型，实质上就是 探讨各种实际电路共同遵循的基本规律。
集总参数电路元件的特征
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U
+
U、I非关 元 联方向时， 件 假定元件 是电源。
为了便于分析电路，应预先在电路图上标示出 电压、电流的方向，电路图上的电压、电流方向称 为参考方向，原则上可以任意假定。 元件究竟是电源还是负载，应由元件上电压、 电流的实际方向决定：实际方向关联时，元件是负 载；实际方向非关联时，元件是电源。
1.元件中所发生的电磁过程都集中在元件内部进行, 其次要因素可以忽略的理想电路元件； 2.任何时刻从元件两端流入和流出的电流恒等且元件 端电压的值确定。
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如何在电路中区 分电源和负载？ 电路由哪几部分 组成？各部分的 作用是什么？ 试述电路的功 能？何谓“电 路模型”？
何谓理想电 路元件？其 中“理想” 二字在实际 电路的含义？
【例1-1】 如图1-8所示的电路，已知元件A的电 压U=−5V，电流I=2A；已知元件B的电压U=4V，电 流I=−2A，试求元件A、B的功率是多少，并说明是 吸收还是发出功率。
图 1-8 例 1-1 图
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解： • 图1-8（a）中元件上的电压与电流为关联参考 方向，在关联参考方向下显然是把元件假想为 一个负载，因此元件吸收的功率为
IS
3.伏安特性： 平行于电压轴的一条直线。0Fra bibliotekIS U
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4.理想电流源的开路与短路：
I=IS U=0 I=IS
理想电流源 不允许开路！
_
RL
_
RL
U=∞
短路
开路
光电池、稳流三极管一般可视为实际电流源。
+ 理想电流源 内阻无穷大
+
IS
IS
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5.理想电流源上的功率计算：
U IS
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本章学习目的及要求
本章内容是贯穿全课程的重要理论基础，要求在学习中 给予足够的重视。 通过本章学习要求理解理想电路元件和电路模型的概念； 理解电压、电流及其参考方向的概念；深刻理解和掌握参 考方向在电路分析中的应用。 在实际应用中，利用电路元件的基本连接方法，进行电动车 照明电路的设计。
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1.1.1
电路
1.1 电路与电路模型
电路——由实际元器件构成的电流的通路。 电源： 可将其他形式的能量转换成电能、向 电路提供电能的装置。 负载： 可将电能转换成其他形式的能量、在 电路组成 电路中接收电能的设备。 中间环节： 电源和负载之间不可缺少的连接、 控制和保护部件统称为中间环节， 如导线、开关及各种继电器等。 电力系统中 电路可对电能进行传输、分配和 电路的功能 : 转换。 电子技术中 电路可对电信号进行传递、变换、 储存和处理。 :
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1.1.2
电路模型
在电路分析中，为了方便于对实际电气装置的分析研究， 通常在一定条件下需要对实际电路采用模型化处理，即用 抽象的理想电路元件及其组合近似地代替实际的器件，从 而构成了与实际电路相对应的电路模型。
S
开关 电 源 导线 负 载 R0
I
中间环节
+
RL U
电源
+ _US
负 载
并联 I + 5V _ + 5V _ + 5V _ I
电压相同的电压 源才能并联，且 每个电源的电流 不确定。
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3.理想电流源的串联与并联：
IS1 IS2 IS3 IS
并联 串联
IS= ISk
IS= IS1+ IS2 － IS3
注意参考方向
电流相同的理想电流源才能串联，且每个恒流 源的端电压均由它本身及外电路共同决定。
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【例1-2】 图1-13所示电路，IS=1A，试分析电路中各 元件的功率。
图1-13 例1-2图
【解】 流过电压源的电流由和它相连的电流源决定，IS=1A。 电压源的电压和通过的电流为关联参考方向，其功率 为 P=UI=10×1=10W，大于0，所以，电压源吸收的功 率为10W。
集总参数 元件有何 特征？
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1.2 电路的基本物理量
1.2.1 电流
dq i= dt …… （1-1）
电流(强度)— 单位时间内通过导体横截面的电荷。
电流的大小：
电流的单位及换算：安培(A)=库仑(C)/秒(s)
1A=103mA=106μA=109nA Q 稳恒直流情况下： I = t
R
理想电路元件是实际电路器件的理想化和近 似，其电特性惟一、精确，可定量分析和计算。
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理想电路元件分有有源和无源两大类
无源二端元件 有源二端元件
+
IS US
R
L
C
–
电阻元件 只具耗能 的电特性
电感元件 只具有储 存磁能的 电特性
电容元件 只具有储 存电能的 电特性
理想电压源 输出电压恒 定，输出电 流由它和负 载共同决定
理论上电路参考点的选取是任意的， 但实际应用中经常以大地作为零电 位点。