第1章直流电路.ppt

电路是电流流经的路径，实际电路由电气设备电路是电流流经的路径，实际电路由电气设备和元件组成。和元件组成。电源电源:提供提供电能的装置电能的装置负载负载:取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用 为了便于分析电路为了便于分析电路,一般要将实际电路模型化，用一般要将实际电路模型化，用理想元件来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际理想元件来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。电路相对应的电路模型。理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。容元件和电源元件等。RE+-RO电池电池 灯泡灯泡导线导线tqI+-E0RR+-E0RRIab 双下标双下标箭箭 标标abRI参考方向与实际方向参考方向与实际方向一致一致，电流值为，电流值为正值正值；参考方向与实际方向参考方向与实际方向相反相反，电流值为，电流值为负值负值。注意：注意：在参考方向选定后，电流在参考方向选定后，电流 值才有正负之分。值才有正负之分。若若 I=2A，则电流从则电流从 a 流向流向 b；例：例：若若 I=2A，则电流从，则电流从 b 流向流向 a。abRIUqWU电场力IRUab+_abE+_(3)、电动势（、电动势（U）单位单位：伏伏(V)，千伏，千伏(kV)，毫伏毫伏(mV)，微伏，微伏(V)大小大小：qWEba电源力电池电池灯泡灯泡ab分析计算时，也要假设参考方向。分析计算时，也要假设参考方向。根据结果的正负确定实际方向根据结果的正负确定实际方向 忽略电源内阻时，忽略电源内阻时，abbaUE IRUab+_abEba+_ab实际方向实际方向：电源内部从低电电源内部从低电位指向高电位。（位指向高电位。（电位升方电位升方向向）IUPRURIIUPababR22EEIEP单位单位:tPW秒秒瓦瓦焦焦耳耳)(J)(hKW 小小时时千千瓦瓦度度)(sW 秒秒瓦瓦6060103)(.sW 秒秒瓦瓦61063例例1图图1-3中已知中已知U1=-1V，U2=-3V，U3=-1V，U4=1V，U5=2V，I1=4A，I5=-2A,I3=-2A试判断各元件是电源还是负载，并验证功率平衡试判断各元件是电源还是负载，并验证功率平衡元件元件1，3，4，5为负载；元件为负载；元件2为电源为电源I与与U的正方向相同时的正方向相同时U=IRI与与U的正方向相反时的正方向相反时U=IR(1)一段无源电路欧姆定律一段无源电路欧姆定律RU+IRU+I 通常取通常取 U、I 参考方向相同。参考方向相同。(2)一段有源电路欧姆定律一段有源电路欧姆定律IREUab(a)cU=Uab=Uac+Ucb=E IRRUEIU=Uab=Uac+Ucb=E+IRRUEIIREUab(b)(2)一段有源电路欧姆定律一段有源电路欧姆定律支路：支路：电路中的每一个分支。电路中的每一个分支。一条支路流过一个电流，称为支路电流。一条支路流过一个电流，称为支路电流。三条或三条以上支路的连接点。三条或三条以上支路的连接点。由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。I1I2I3ba E2R2 R3R1E13 31 12 2-应用于节点应用于节点 在任一瞬间，流向任一节点的电流等于流出该节在任一瞬间，流向任一节点的电流等于流出该节点的电流。点的电流。对节点对节点 a：I1+I3=I2+I4 或或 I1+I3I2 I4=0例例基尔霍夫电流定律的基尔霍夫电流定律的依据依据：电流的连续性：电流的连续性 I=0即：即：若流入为正若流入为正则流出为负则流出为负I1I2I3I4 aI=?广义广义节节点点I=0I1+I2+I3=0例例:ABCI1I2I31+_+_I4 2 8 7 8V2V-应用于回路应用于回路即：即：U=0 在任一瞬间，沿任一回路绕行一周，各段电压降在任一瞬间，沿任一回路绕行一周，各段电压降的代数和恒等于零。的代数和恒等于零。回路回路1：回路回路2：I1 R1+I3 R3 E1=0 I2 R2+I3 R3 E2=0 I1I2I3ba E2R2 R3R1E11 12 2-U+EIR=0-U+E+IR=0即即U=EIR即即U=E+IRIREUab(a)cIREUab(b)c1 11 1节点节点a：143III列电流方程列电流方程节点节点c：352III节点节点b：261III节点节点d：564III（其中只有三个独立方程）（其中只有三个独立方程）节点数节点数 n=4支路数支路数 m=6bacdE4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_例例1列电压方程列电压方程0665522RIRIRI 04446611RIURIRI033355444URIRIURI对对abda:对对bcdb:对对adca:bacdE4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_U3U4 开关闭合，接开关闭合，接通电源与负载通电源与负载RRRUIlS20U2=IRL 特征特征:RLUS+-RlR0RlFUFUSIU2 P=PE P负载负载取用取用功率功率电源电源产生产生功率功率内阻、内阻、线路线路损耗损耗功率功率负载大小的概念负载大小的概念:负载增加指负载取用的负载增加指负载取用的电流和功率增加电流和功率增加(电压一定电压一定)。额定值额定值:电气设备在正常运行时的规定使用值电气设备在正常运行时的规定使用值：I IN，P IN，P PN 额定工作状态：额定工作状态：I=IN，P=PN 1.额定值反映电气设备的使用安全性；额定值反映电气设备的使用安全性；2.额定值表示电气设备的使用能力。额定值表示电气设备的使用能力。例：例：灯泡：灯泡：UN=220V，PN =40W电阻：电阻：RN=100 ，PN =1 W 特征特征:开关开关 断开断开I=0电源端电压电源端电压(开路电压开路电压)负载功率负载功率U1=USP=0U1 RLUS+-RlR0RlFUFUSU2 I电源外部端子被短接电源外部端子被短接 特征特征:0RUISU1=0 PE=P=IR0P=0RLUS+-RlR0RlFUFUIU1 OSRU电压源电压源0SRUII 电流源电流源设设 IS=10 A，接上，接上RL 后，恒流源对外输出电流。后，恒流源对外输出电流。RL IUISOIISU+_电源作用等效：电源作用等效：输出的电流输出的电流I及端电压及端电压U完全相同，则两个完全相同，则两个电源作用等效。电源作用等效。它们之间可以进行等效变换。它们之间可以进行等效变换。两个电源接有同样的负载，两个电源接有同样的负载，I=I U=U0IRUUS0)(RIIUS0RIU0RIUSS0RUISS00RR 注意事项：注意事项：解解:aa+-5VUb2(c)+(a)5V2 U+b+(b)a2 5 U+5V+(a)a2.5AbU2+(b)a1AbU5+(c)解解:(a)a2AbU2+(b)a3 U+b2 1A(c)a3 U+b1A(b)a2V2 U+b+(a)a4V2 U+b+(c)已知：已知：U1=12V，U3=16V，R1=2，R2=4，R3=4，R4=4，R5=5，IS=3A，IsR1U1R3R2R5R4U3I+-+-111RUI333RUIR1R2I3I1IsR5R4IR3 解：解：IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3IsR1U1R3R2R5R4U3I+-+-IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3RdUdR4R5U4I+-+-ARRRUUIdd20454.)/)(3213RRRIIU1d321RRRRd/44RIUSIsR1U1R3R2R5R4U3I+-+-解：解：I4=IS+I=3+(-0.2)=2.8AUR4=I4 R4=2.84=11.2VPIS=IS UIs=3 11.2=33.6WR4=4 IS=3AI=0.2A判断电源、负载？判断电源、负载？电流从高电位端电流从高电位端流出，为流出，为电源电源。UIs=UR4=11.2VI4UIs+此点称为参考点。其它各点此点称为参考点。其它各点参考点的电压，参考点的电压，便是该点的电位便是该点的电位例例1 1：求图示电路中求图示电路中各点的电位各点的电位:Ua、Ub、Uc、Ud 。解：解：设设 a为参考点，为参考点，即即Ua=0V设设 b为参考点，即为参考点，即Ub=0Vbac2 1A2 5AI16A U18V5 6Ad例例2 2：已知：已知：I1I2A US1 US2I3解：解：11RUUIAS122RUUIAS23RUIA3根据根据KCL：3III2132211RURUURUUAASAS224412AAAUUUVUA4IRUabU=IRIRUSUabU=IR+USU4U3R3+_“恒压源不起作用恒压源不起作用”，就是将此恒压源短路；，就是将此恒压源短路；“恒流源不起作用恒流源不起作用”，就是将此恒流源开路。，就是将此恒流源开路。2121RRUIIsSIRRRI2121SsIRRRRRUIII21221111SIRRRI2112SsIRRRRRU2112112112112111211)(RIRIRIIRIP +-10 I4A20V10 10 I+-10 20V10 10 I 10 4A10 10 电压方程的推导：电压方程的推导：设：设：Ub=0 V(2)应用欧姆定律求各支路电流应用欧姆定律求各支路电流：111RUUIab222RUUIab33RUIab(1)用用KCL对结点对结点 a 列方程：列方程：I1 I2+IS I3=0U1+I1R1Uab+baU2+I2ISI3U1+I1R1R2R3RIRUUSab1V18V316112171242 A2 A1218421242ab1 UIA3 A618 6 ab2 UIA6 3183ab3 UI3211RUIRUURUUabababS23212211111RRRIRURUUSabRIRUUSab1；ARRUUI5.022242121I121210RRRRR，所以ARRUIS75.0313303ISCARURUIISCS322242211121210RRRRRARRRIIS75.031133013ARRRIIS5026224343.ARRUI25.14526104313AIII75.125.15.033354542RRRURIUSSS6461062V185420/RRRR6/464.864646VUS184.80RAI03VUUSS183)(21RRIUSISWIUPSISIS40ARUIISU36363WIUPUSUS54333ARRUIS15444WIUPSUS10444V20VUUISC20RIUUSSS0V1550RRARRUIS5.15515005110AIIIS5.05.111WIUIUPSASISIS5.215.2VRIUA5.255.01ISR1Us+-IR2R3A 21R 22R 53RVUS8AIS8