电工学课件

是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。 (3) 在以后的解题过程中，注意一定要先假定“正方向”
(即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程 计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的.
(4) 为了避免列方程时出错，习惯上把 I 与 U 的方向
按相同方向假设。
例
假设:
a
IR b
I R 与 U R 的方向一致
– 电路模型反映了原电路工作的主要特性，并且这些特性是已经数学化了的，便于 用数学方法进行分析。
– 电路模型中，构成电路的不再是千差万别的各种实际元器件，而是数量有限的理 想元件，具有很好的规范性。有利于设计、交流。
– 构成电路模型的理想元件数量应尽可能少，否则，电路模型将失去其存在的价值。
3) 怎样建立电路模型
R2 #2 R3
#3
+ _ E2
b
I1
a
I2
E1
+R1 #1
-
I3
R2 #2 R3
#3
+ _ E2
b
基尔霍夫电流方程：
#1
I 节点a： 1

I2

I3
#2
节点b： I3 I1 I2 #3
基尔霍夫电压方程：
E1 I1R1 I3R3 E2 I2R2 I3R3 E1 E2 I1R1 I2R2
(3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。
例
R a
IR E
UR
b
U
已知：E=2V, R=1Ω
问： 当U分别为 3V 和 1V 时，IR=?
解： (1) 假定电路中物理量的正方向如图所示； (2) 列电路方程：
U UR E UR U E
Uab（高电位在前，
低电位在后）
+
R
-
电路分析中的假设正方向（参考方向）
问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量
的实际方向，电路如何求解？
电流方向 AB？
E1
A IR B R
电流方向 BA？
E2
解决方法
(1) 在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；
(2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式；
2. 功率与功率平衡
功率的概念：设电路任意两点间的电压为 U ,流入此
部分电路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为:
aI
U
R
P UI W
b
如果U I方向不一 致结果如何？
功率有无正负？
在 U、 I 正方向选择一致的前提下，
若 P = UI 0
aI
aI
U R或
UR
b
b
“吸收功率” （负载）
– 为电路工作提供能量的电源
– 在电能作用下完成电路功能的用电设备或元器件
– 连接电源和用电设备的导线
– 控制电源接入的开关等

开关
~220V
例如我们常用的照明电路
电源
导线
灯泡 （用电设备）
3. 电路的功能
客观上电路提供了电荷流动的通路，电荷携带着电能在电路中流动，从电 源带走电能，而在用电元器件中又释放电能，因此电路的工作伴随着能量的运 动。根据电路的工作场合和工作目的及我们的着眼点，电路主要有下列作用：
若 P = UI 0
Ia
+
U
-
b
“发出功率” （电源）
根据能量守衡关系 P（吸收）= P（发出）
3. 电源与负载的判别
电源 U和 I的实际方向相反， 电流从“+”端流出，发出功率
负载 U和 I的实际方向相同， 电流从“+”端流入，取用功率
在 U、 I 正方向选择一致的前提下，
若 P = UI 0
R1
+
_ R2
_E1 +E2
R3
+E1 R1
-E2 R2 R3
参考电位在哪里？
+15V R1
+
R1
15V
-
R2 -15V
+ R2 - 15V
第1章
结束
电动势 E V、kV、mV、 μV
电压 U V、kV、mV、 μV
实际正方向 正电荷移动的方向
电源驱动正电荷的 方向
(低电位 高电位) 电位降落的方向
(高电位 低电位)
物理量正方向的表示方法
I
a
电 池
灯
+
泡
E _
R
Uab
电压
b
a 正负号
+
u_ b
箭 头a
ub
电流：从高电位 指向低电位。
I
双下标
对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其
电位升等于电位降。或，电压的代数和为 0。
b I1
即： U 0
I2
a
I4 I3
I6 R6 d
例如： 回路 a-d-c-a
c
I4R4 I5R5 E3 E4 I3R3
I5
电位升
或：
电位降
+
_ E3
R3
I4R4 I5R5 E3 E4 I3R3 0
独立方程只有 1 个
独立方程只有 2 个
小结
设：电路中有N个节点，B个支路 则： 独立的节点电流方程有 (N -1) 个
独立的回路电压方程有 (B -N+1)个
+ R1
- E1
a R2 +
R3 E2 _
b
N=2、B=3
独立电流方程：１个 独立电压方程：２个
（一般为网孔个数）
讨论题
+ 3V -
4V I1
R
当 Uab>E 时， I >0 表明方向与图中假设方向一致。 当 Uab<E 时， I <0 表明方向与图中假设方向相反。
1.5 电源有载工作、开路与短路
1.5.1 电源有载工作 1.电压与电流
+ E_ R
a RU
O
b
I
U E IRo
电源的外特性曲线
U IR
I E /(RO R)
基尔霍夫电压定律也适合开口电路。
例 +
E_ R I
a
Uab E U ab I R
电位升 电位降
b
关于独立方程式的讨论
问题的提出：在用基尔霍夫电流定律或电压定 律列方程时，究竟可以列出多少个独立的方程？
例 分析以下电路中应列几个电流方程？几个 电压方程？
I1
a
I2
E1
+R1 #1
-
I3
R
484
P 100
例：有一电热器从220v电源取用的功率为1000w，问 如将它接到110v电源上，则取用的功率为多少？
I P RU
U
I
U 2 2202
R
48.4
P 1000
U 2 1102
P
250W
R 48.4
结论
在进行功率计算时，如果假设 U、I 正方向一致。 当 计算的 P>0 时, 则说明 U、I 的实际方
Is
a
U 0
+
E_
I IS E / RO RO
R
PE I2RO
b
P0
§1.6 基尔霍夫定律
用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关 系，其中包括克氏电流和克氏电压两个定律。
名词注释：
支路：电路中每一个分支 节点：三个或三个以上支路的联结点 回路：电路中任一闭合路径
例
b
I1 I2
电流 i
d
电容元件
dt
电感元件
电荷 q
忆阻元件
磁通
I
电 池
灯 泡
+ E RU
_
电源
负载
1.3 电压和电流的参考方向
物理量的正方向： 实际正方向
假设正方向
实际正方向： 物理中对电量规定的方向。
假设正方向（参考正方向）： 在分析计算时，对电量人为规定的方向。
物理量的实际正方向
物理量
单位
电流 I A、kA、mA、 μA
aI
aI
U R或
UR
b
b
“吸收功率” （负载）
若 P = UI 0
Ia
+
U
-
b
“发出功率” （电源）
3. 额定值与实际值
额定值：制造厂为了使产品能在规定的工作条件下 正常运行而规定的正常容许值。
例：有一220v/100w的灯泡，试求灯泡在220v条件下的 电阻值。
IP U
RU I
U 2 2202
部分。如果要把这个电路介绍给他人，一种方法是直接把实物展示给对方，另一 种方法是十分逼真地将它画下来给对方看，尽管如此，我们仍然不能十分明了地 将这个电路的工作情况表达出来（用语言或文字）。 难以想象，如果每个电路都要如此处理，摆在我们面前的将是怎样的情形！
2) 什么是电路模型
– 对实际电路的特性进行分析、抽象，将电路的主要性能用数学方法表达出来，再 利用一些具有特定、理想化特性的元件（理想元件）重构出来的电路，称为原电 路的模型。
• 能量传输：将电源的电能传输给用电设备(负载)。
电源----------->负载
• 能量转换：将传输到负载的电能根据需要转换成其它形式的能量，如光、声、 热、机械能等。
电能----->(用电设备)----->其它形式的能量