單元一 直流電路

1、 。 。（三）電路模型（三）電路模型手電筒的電路模型手電筒的電路模型 為了便于用數(shù)學方法分析電路為了便于用數(shù)學方法分析電路,一般要將實際電一般要將實際電路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，從而構(gòu)成與實際電其組合來模擬實際電路中的器件，從而構(gòu)成與實際電路相對應(yīng)的電路模型。路相對應(yīng)的電路模型。R+RoES+UI電池電池導線導線燈泡燈泡開關(guān)開關(guān) 手電筒由電池、燈手電筒由電池、燈泡、開關(guān)和筒體組成。泡、開關(guān)和筒體組成。 理想電路元件主要有電理想電路元件主要有電阻元件、電感元件、電容阻元件、電感元件、電容元件和電源元件

2、等。元件和電源元件等。R+RoES+UI電池電池導線導線燈泡燈泡開關(guān)開關(guān) 電池電池是電源元件，其參是電源元件，其參數(shù)為電動勢數(shù)為電動勢 E 和內(nèi)阻和內(nèi)阻Ro； 燈泡燈泡主要具有消耗電能主要具有消耗電能的性質(zhì)，是電阻元件，的性質(zhì)，是電阻元件，其參數(shù)為電阻其參數(shù)為電阻R； 筒體筒體用來連接電池和燈用來連接電池和燈泡，其電阻忽略不計，認泡，其電阻忽略不計，認為是無電阻的理想導體；為是無電阻的理想導體； 開關(guān)開關(guān)用來控制電路的通用來控制電路的通斷。斷。電流：帶箭頭的實線表示電流：帶箭頭的實線表示Uab雙下標雙下標電壓：電壓：IE+_ 在分析與計算電路時，對在分析與計算電路時，對物理量任意假定的方向。物

3、理量任意假定的方向。Iab 雙下標雙下標aRb箭箭 標標abRI正負極性正負極性+abU U+_實際方向與參考方向?qū)嶋H方向與參考方向一致一致，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為正值正值；實際方向與參考方向?qū)嶋H方向與參考方向相反相反，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為負值負值。注意：注意： 在參考方向選定后，電流在參考方向選定后，電流 ( 或電壓或電壓 ) 值才有正負值才有正負之分。之分。 若若 I = 5A，則電流從則電流從 a 流向流向 b；例：例：若若 I = 5A，則電流從，則電流從 b 流向流向 a 。abRIabRU+若若 U = 5V，則電壓的實際方向，則電壓的實際方向從從 a 指

4、向指向 b；若若 U= 5V，則電壓的實際方向，則電壓的實際方向從從 b 指向指向 a 。 把用電設(shè)備長期安全工作時允許的最大電流、電把用電設(shè)備長期安全工作時允許的最大電流、電壓和電功率分別叫做該用電設(shè)備的額定電流（壓和電功率分別叫做該用電設(shè)備的額定電流（IN）、額）、額定電壓（定電壓（UN）、額定功率（）、額定功率（PN），統(tǒng)稱為額定值。），統(tǒng)稱為額定值。： I IN ，P IN ，P PN 滿載滿載(額定工作狀態(tài)額定工作狀態(tài))： I = IN ，P = PN 1. 額定值反映電氣設(shè)備的使用安全性；額定值反映電氣設(shè)備的使用安全性；2. 額定值表示電氣設(shè)備的使用能力。額定值表示電氣設(shè)備的使用能

5、力。 遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻，它表示該段電路電壓與電流的比值為常數(shù)。電路電壓與電流的比值為常數(shù)。I/AU/Vo線性電阻的伏安特性線性電阻的伏安特性常數(shù)常數(shù)即：即： IUR 2 電源及等效電路電源及等效電路開關(guān)閉合開關(guān)閉合,接通電源與負載接通電源與負載RREI 0負載端電壓負載端電壓 U = E IR0 特征特征:IR0R - -EU - -I 電流的大小由負載決定。電流的大小由負載決定。 在電源有內(nèi)阻時，在電源有內(nèi)阻時，I U 。電源的外特性電源的外特性EUI0特征特征: 開關(guān)開關(guān) 斷開斷開I = 0電源端電壓電源端電壓 ( 開路電壓開路電壓

6、)負載功率負載功率U = U0 = EP = 01. 開路處的電流等于零；開路處的電流等于零； I = 02. 開路處的電壓開路處的電壓 U 視電路情況而定。視電路情況而定。電路中某處斷開時的特征電路中某處斷開時的特征: :I+U有有源源電電路路IRoR - -EU0 - -電源外部端子被短接電源外部端子被短接 特征特征:0SREII U = 0 PE = P = IR0P = 01.1. 短路處的電壓等于零；短路處的電壓等于零； U = 02. 2. 短路處的電流短路處的電流 I 視電路情況而定。視電路情況而定。I+U有有源源電電路路IR0R - -EU0 - - OSREI 電壓源電壓源0

7、SRUII- - 電流源電流源設(shè)設(shè) IS = 10 A，接上，接上RL 后，恒流源對外輸出電流。后，恒流源對外輸出電流。RL IUISOIISU+_0SREI 注意事項：注意事項：A1A22228 - - I支路：支路：電路中的每一個分支。電路中的每一個分支。 一條支路流過一個電流，稱為支路電流。一條支路流過一個電流，稱為支路電流。三條或三條以上支路的聯(lián)接點。三條或三條以上支路的聯(lián)接點。由支路組成的閉合路徑由支路組成的閉合路徑。內(nèi)部不含支路的回路。內(nèi)部不含支路的回路。I1I2I3ba - -E2R2 - -R3R1E13 31 12 2 在任一瞬間，流向任一結(jié)點的電流等于流出該結(jié)在任一瞬間，流

8、向任一結(jié)點的電流等于流出該結(jié)點的電流。點的電流。 實質(zhì)實質(zhì): 或或: = 0I1I2I3ba - -E2R2 - -R3R1E1對結(jié)點對結(jié)點 a： I1+I2 = I3或或 I1+I2I3= 0即：即： U = 0對回路對回路1：對回路對回路2：I1 R1 +I3 R3 E1 = 0 I2 R2+I3 R3 E2 = 0 I1I2I3ba - -E2R2 - -R3R1E11 12 2對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔abda：對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔acba：對網(wǎng)孔對網(wǎng)孔bcdb：I1 R1 +I6 R6 I3 R3 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0對回路對回路 adbc

9、a，沿逆時針方向繞行，沿逆時針方向繞行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0應(yīng)用應(yīng)用 U = 0列方程列方程對回路對回路 cadc，沿逆時針方向繞行，沿逆時針方向繞行： I2 R2 I1 R1 + E = 0R6adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I 通常求解復雜電路都是已知電源電動通常求解復雜電路都是已知電源電動勢和電阻值，求解各支路中的電流和勢和電阻值，求解各支路中的電流和電壓。最常用的方法是支路電流法和電壓。最常用的方法是支路電流法和疊加定理。疊加定理。如下圖所示電路。已知如下圖所示電路。已知E1=18V，E2=9V，R1=R2=1，R3=4，求通

10、過各支路的電流。，求通過各支路的電流。 解解: 321III18431 II9432 II+。+A651512173232111RRRRREIA566512332IRRRIA156213-IIIA75252117313122 2RRRRREIA5775 2133 1IRRRIA257 1 2 3-IIIA1111-IIIA22 22-IIIA3333III1I12112112111211 ) (RIRIRIIRIP 從該點往參考點走,各元件電壓方向與行走方向一致就取正,否則取負.2. 舉例舉例 求圖示電路中求圖示電路中各點的電位各點的電位: :Va、Vb、Vc、Vd 。解：解：設(shè)設(shè) a為參考點，為參考點， 即即Va=0V設(shè)設(shè) b為參考點，即為參考點，即Vb=0Vc20 4A6 10AE290V - -E1140V5 6A - -dbabca20 4A6 10AE290V - -E1140V5 6A - -d+90V20 5 +140V6 cd圖示電路，計算開關(guān)圖示電路，計算開關(guān)S S 斷開和閉合時斷開和閉合時A點點 的電位的電位VA解解: (1)當開關(guān)當開關(guān)S