单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,#,目录,电工电子技术,电工基础教学部,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一章,电路和电路元件,上页,返回,下页,第,1,章,1.2,电压和电流的参考方向,第,1,章,上页,下页,返回,电源,负载,开关,U,I,碳棒,锌皮,电解质,铜帽,电流产生条件：,电流实际方向：,规定,正电荷,移动的方向,。,一、电 流,表示方法：,大写字母表示常量,，,小写字母表示,随时间而变的,变量,。,电 流：,电荷,在闭合回路中的,定向流动。,电流强度：,是指在单位时间内通过导体横截面电荷量。,第,1,章,假设于,dt,时间内通过导体横截面的电量为,dq,，,则电流强度,:,i(t)=dq(t)/dt,也适用于电路中的其他各物理量。,恒定电流,:,量值和方向均,不随时间变化,的电流。,简称,直流,(dc,或,DC),，符号,I,。,与电流有关的几个名词,时变电流,:,量值和方向,随时间变化,的电流。符号,i,。,时变电流在某一时刻,t,的值,i,(,t,),，称为瞬时值。,交流电流,:,量值和方向,作周期性变化,且平均值为零的,时变电流,，,简称,交流,(ac,或,AC),。符号,i,1,、,电流的热效应：,电流通过导体会产生热；,2,、,电流的力效应：,电流周围存在着磁场，它,会对其他的载流元件或磁,性元件产生力的作用。,第,1,章,电流具有两个重大实际意义的效应,：,电场方向,d,q,V,A,V,B,B,A,电场力把单位正电荷,从,A,移动至,B,时,所做 的功,。,1,、电压,U,AB,：,假设电路中，电场力对电荷所做的功是,dw,，则,A,、,B,两点之间的电压：,U,AB,=dw/dq,电压的正方向,:,一般规定为,电位降低的方向,。,第,1,章,二、电压、电位、电动势,它是衡量,电场力对电荷做功,本领,的物理量。,也是衡量单位电荷在静电场中,由于电势不同所产生的,能量差,的物理量。,*,参考点：规定,电势为零的点,，又叫,零电位点,。,2,、,电位,V,A,：,电场力将单位正电荷,自,A,点沿任意路径,移动到,参考点,所做的功,。,注意：电位是相对量，电压是绝对量。,U,AB,=v,A,v,B,它是表示,电场中某一点性质,的物理量。,电压与电位关系：,1.,电路中任意,两点间,的电压,等于该两点的电位之差,。,2.,电路中任意,点,的电位,等于该点沿任意路径到,参考,点,间,的,电压,。,v,A,=,U,A,o,电源,负载,开关,U,I,碳棒,锌皮,电解质,铜帽,3,、电动势：,是表示电源性质,，,衡量非电场力做功本领的物理量,。,电动势的方向,：,由,低,电位端指向,高,电位端,-,+,E,电动势的,真实方向,+,+,-,A,B,-,E,(a),(b),E=-U,E=-,E=U,电动势与端电压的关系,-,E,(c),(d),E,A,B,U,U,E=U,-E=U,U,+,A,B,+,-,E,A,B,U,在图中,给出了确定,参考方向,下，电源电动势,E,与端电压,U,的关系式。,电动势与电压都可以用来表示电源正、负极之间的电位差。,电路的基本作用之一是实现,能量的传递,。,我们用功率来,表示能量变化的速率,，用,p,或,P,表示。,功率：,也就是能量对时间,的导数。,即：,上页,下页,返回,电 功 率：,单位时间内能量的变化。,四、电功率,一、电流和电压的实际方向,电流的实际方向：,正电荷运动的方向,或,负电荷运动的反方向；,电压的实际方向：,由高电位端指向低电位端；,电流和电压的实际方向,*,1.3.2,电压、电流关联参考方向,在复杂电路中，难以预先确定电流的实际方向，为了电路分析和计算的需要，应采取的方法：,电流方向,b,a,a,b,？,a,b,R,5,R,2,R,1,R,3,R,4,R,6,+,+,E,1,E,2,E,U,R,I,a,b,第,1,章,二、电压、电流的参考方向,-,列方程依据,参考方向：,在电路图上,任意规定,的一个方向。,简单电路,电压和电流参考方向的表示方法,电流的参考方向,：,箭头,电压的参考方向：,箭 头：,双下标：,U,ab,或,U,ab,极 性 ：,“,+”,、“,”,，,I,ab,双下标,:,电流,有两种可能的参考方向,，表达式,相差一个负号,。,若采用,双下标表示,电流的参考方向，,第,1,章,下页,则：,电压、电流的参考方向,-,列方程依据,参考方向的选择是否会影响实际方向的,判断,？,1,、,先任意,选定,一个方向,，称为,参考方向,。,2,、依此参考方向，根据电路定理、定律,列,电路方程,，从而进行电路分析计算。,电路中,U,、,I,实际方向的,确定,:,计算,结果为,“,+,”,，实际方向与假设方向,一致,；,计算,结果为,“,-,”,，实际方向与假设方向,相反,3,、,根据计算结果,确定,U,、,I,实际方向,：,上页,下页,返回,第,1,章,根据,电流或电压,其,参考方向,以及其,量值的正负,。,电压和电流实际方向的确定：,若,U,或,I,取正,值,，其实际方向与参考方向,相同,。,若,U,或,I,取负,值,，其实际方向与参考方向,相反,。,今后，,在分析电路时，,必须先规定电流变量的,参考方向。,返回,下页,上页,解：,假定,I,的,参考方向,如图所示,。,则：,（实际方向与参考方向相反！）,已知：,E,=2,V,R,=1,，,设,b,为参考点。问：当,U,ab,为,1V,时，,I,=?,上页,下页,返回,练习,1.3.1,U,R,E,I,R,a,b,d,v,A,=,U,A o,*,三、,电压与电流的关联参考方向,1.,关联参考方向：,就是,电流的,参考方向,与,电压,参考方向,一致,。,R,U,I,+,R,U,+,图,(c),R,U,I,图,(a),图,(b),关联参考方向,非关联参考方向,I,+,或,返回,下页,上页,在关联参考方向下，,表示式为：,在非,关联,参考方向下，,表示式：,内容：,通过电阻的电流与电压成正比,R,U,+,图 中若,I,=2 A,，,R,=3,，则：,U=R,I,电压与电流参,考方向相反,电流的参考方向,与实际方向相反,欧,姆,定,律,1),2,),第,1,章,返回,下页,上页,=,3,(,2)=6 V,2.,电压、电流的关联参考方向的应用,练习,1.3.2,欧姆定律全电路欧姆定律,全电路：,由电源和负载组成的闭合电路,。,关联方向下，全电路欧姆定律可用公式表述为,定律内容：,闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻成反比。,对全电路进行分析研究时，必须考虑电源的内阻,。,全电路欧姆定律：,式中：各量物理意义,E,电源电动势，单位是伏,特,，符号为,V,；,R,负载电阻，单位是欧,姆,，符号为,；,R,0,电源内阻，单位是欧,姆,，符号为,；,I,闭合电路中的电流，单位是安,培,，符号为,A,。,电,功,率,2,),P 0,表示该元件,吸收,功率,(,负载,）,P,0,表示,该元件,输出,功率,（电源）,在关联参考方向下，,在非关联参考方向下，,1),*,电压、电流的关联参考方向的应用,第,1,章,返回,下页,上页,*,电源与负载的判别方法：,例,已知：图中,U,AB,=3V,，,I,=,2A,解,P,=,UI,=,(,2)3=,6 W,求：,N,是电源还是负载,?,电压、电流的参考方向相同，,P,为负值，,N,发出功率,-,电源。,N,A,B,I,电路的,基本物理量,W,、,kW,、,mW,V,、,kV,、,mV,、,V,V,、,kV,、,mV,、,V,A,、,m,A,、,A,(,用电或供电,),电源力驱动正电荷的方向,（,低电位 高电位,）,电位降的方向,（,高电位 低电位,）,正电荷移动的方向,高电位流向低电位,P,E,（,直流,）,e,（,交流,）,U,（,直流,）,u,（,交流,）,i,（交流）,I,（,直流,）,物理量,单 位,方 向,功率,电流,电压,电动势,上页,下页,返回,第,1,章,（）图：因为是,关联参考方向,P=2,（,3,）,6W,，,0,产生功率,解：,(a),图：电压、电流为,关联参考方向,，由,P=UI,，,P=,（）,（）,4,，,吸收功率,第,1,章,返回,下页,上页,练习,1.3.3,计算图中各元件的功率,指出是产生功率还是吸收功率。,（）图：因为是,关联参考方向,，故,UI,，,吸收功率,（）图：因为是,非关联参考方向,，,UI,P =,1,1,，,0,产生功率,第,1,章,返回,下页,上页,电路分析,基本概念,：参考方向、关联参考,方,向,、电位,2.,电路分析的,基本变量,：电压、电流、功率,返回,上页,下页,3.,欧姆定律表达式含有正负号,:,当,U,、,I,参考方向一致时为正，否则为负,知识小结,5.,U,、,I,为代数量，也有正负之分。,当参考方,向与实际方向一致时为正，否则为负。,上页,下页,返回,第,1,章,4.,电压电流,“,实际方向,”,是,客观存在,的物理现,象，,“,参考方向,”,是,人为假设,的方向。,本节结束,知识小结,1.,电源开路,电源开路时的特征,I,=0,U,=,U,0,=,E,P,=0,当开关断开时，电源则处于开路,(,空载,),状态。,E,I,U,0,R,0,R,a,b,c,d,+,_,+,_,*,电源的三种工作状态,第,1,章,上页,下页,返回,小常识,欧姆定律全电路欧姆定律,全电路：,由电源和负载组成的闭合电路,。,关联方向下，全电路欧姆定律可用公式表述为,定律内容：,闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻成反比。,对全电路进行分析研究时，必须考虑电源的内阻,。,全电路欧姆定律：,式中：各量物理意义,E,电源电动势，单位是伏,特,，符号为,V,；,R,负载电阻，单位是欧,姆,，符号为,；,R,0,电源内阻，单位是欧,姆,，符号为,；,I,闭合电路中的电流，单位是安,培,，符号为,A,。,U,I,S,电流过大，将烧毁电源！,2.,电源短路,U,=0,I,=,I,S,=,E,/,R,0,P,=0,P,E,=,P=R,0,I,S,2,E,R,0,R,b,c,d,+,_,电源短路时的特征,a,当,电源两端,由于某种原因,连在一起,时，电源,则被短路。,为防止事故发生，需在电路中接入熔断器或自动断路器，用以保护电路。,第,1,章,上页,下页,返回,U,=0,I,视电路而定,有,源,电,路,由于某种需要将电路的,某一段短路,，称为短接。,U,I,E,R,0,R,+,_,R,1,第,1,章,上页,下页,返回,3.,电源有载工作,E,I,U,R,0,R,a,b,d,+,_,c,电源的外特性曲线,I,U,O,R,0,I,U,E,1).,电压与电流,U=RI,当,R,0,R,时，则,U,E,R+,R,0,I,=,E,或,U=E R,0,I,说明,电源带负载能力强,电路中产生的功率与取用的功率相平衡,E,I,R,a,b,c,d,+,_,+,_,R,0,U,UI,=,EI R,0,I,2,P,=,P,E,P,功率,平衡式,电源输,出功率,电源产,生功率,内阻消,耗功率,电源产,生功率,负载取,用功率,=,+,内阻消,耗功率,功率的单位：瓦,特,(,W,),或千瓦,(,kW,),第,1,章,上页,下页,返回,电源的最大输出功率,一、最大输出功率定理,当负载电阻,R,和电源内阻,R,0,相等时，电源输出功率最大（负载获得最大功率,P,max,），即当,R=R,0,时，,在无线电技术中，把负载电阻等于电源内阻的状态叫做电阻匹配。负载匹配时，负载（如扬声器）可获得最大功率。,*,电气设备的额定值,额定转速,n,N,额定电压,U,N,额定电流,I,N,额定功率,P,N,电源设备的额定功率标志着电,源的供电能力,。,长期运行时允许的上限值。,*,额定值是