第1章1-電路與磁路教材課件

電路與磁路1.總學(xué)時(shí)84學(xué)時(shí)，本期授完2.考核方式：本期為考試課3.開出的實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)：5個(gè)實(shí)驗(yàn)4.總成績(jī)：期末70%，平時(shí)30%5.考核范圍：第1、2、3、4、5、6、7章所學(xué)內(nèi)容1.1電路和電路模型1.6＊受控源1.3基爾霍夫定律第1章電路的基本概念和基本定律1.4電阻、電感、電容元件1.2電路的主要物理量Chapter1BasicConceptsandBasicLaws1.5電壓源和電流源下頁上頁本章的學(xué)習(xí)目的和要求本章內(nèi)容是貫穿全課程的重要理論基礎(chǔ)，在學(xué)習(xí)中給予足夠的重視。通過對(duì)本章學(xué)習(xí)，理解理想電路元件和電路模型的概念；進(jìn)一步熟悉電壓、電流、電動(dòng)勢(shì)和電功率等基本物理量的概念；深刻理解和掌握參考方向在電路分析中的作用；初步理解和掌握基爾霍夫定律的內(nèi)容及其應(yīng)用。下頁上頁1.1電路和電路模型(CircuitsCircuitModles)

1.電路的概念把電氣元件（或部件、設(shè)備）按照一定方式連接起來實(shí)現(xiàn)特定功能的電流通路叫做電路，又稱網(wǎng)絡(luò)。一、電路簡(jiǎn)單來講，電流流過的閉合通路，就叫電路。

下頁上頁如果電路中電流或電壓等級(jí)較高，則稱為強(qiáng)電電路。

下頁上頁強(qiáng)電電路下頁上頁強(qiáng)電電路下頁上頁如果電路中電流或電壓等級(jí)較低，則稱為弱電電路。

下頁上頁電路通常由電源、負(fù)載和中間環(huán)節(jié)三部分組成。2.

電路的組成火線..零線電源連接導(dǎo)線和其余設(shè)備為中間環(huán)節(jié)負(fù)載下頁上頁下頁上頁電源：提供電能的器件（或設(shè)備）。常見的電源有：干電池、蓄電池、發(fā)電機(jī)（發(fā)電廠）、電源插座、電氣設(shè)備的電源裝置等

電源

負(fù)載：消耗電能的器件（或設(shè)備）或信號(hào)的輸出部分。中間環(huán)節(jié)：連接電源（信號(hào)源）與負(fù)載之間的部分。

信號(hào)源：輸入端的信號(hào)。下頁上頁②信號(hào)電路功能：實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞或處理。3.電路功能①電力電路功能：實(shí)現(xiàn)電能的傳輸或轉(zhuǎn)換。下頁上頁二、電路模型（circuitmodel）1.理想電路元件

①概念：實(shí)際器件的理想化模型,每一種電路元件都只表示一種電磁現(xiàn)象,并具有某種確定的電磁性能和精確的數(shù)學(xué)定義。②分類a.按元件有無“源”分：可以分為兩類：無源元件和有源元件。無源元件有：電阻、電感和電容。有源元件有：獨(dú)立源（電壓源、電流源）和受控源。

下頁上頁幾種基本的電路元件：電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產(chǎn)生磁場(chǎng)，儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件電容元件：表示產(chǎn)生電場(chǎng)，儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件電源元件：表示將其它形式的能量轉(zhuǎn)變成電能的元件下頁上頁多端元件：有三個(gè)及三個(gè)以上端鈕的元件稱為多端元件b.按元件端口數(shù)目分：

二端元件：兩個(gè)端鈕的元件稱為二端元件下頁上頁注具有相同的主要電磁性能的實(shí)際電路部件，在一定條件下可用同一模型表示；同一實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，其模型可以有不同的形式2.電路模型

(circuitmodel)由理想電路元件組成的電路稱為電路模型。電路圖燈Lamp電源Sourse負(fù)載Load開關(guān)Switch干電池

Battery下頁上頁3.集總參數(shù)電路下頁上頁集總參數(shù)就是對(duì)一個(gè)元件只考慮一種參數(shù)。分布參數(shù)就是對(duì)一個(gè)元件要考慮多種參數(shù)。1.2電流和電壓的參考方向

電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、磁鏈、能量、電功率等。在線性電路分析中人們主要關(guān)心的物理量是電流、電壓和功率。一、電流

(current)電流電流強(qiáng)度帶電粒子有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量下頁上頁1.電流實(shí)際方向規(guī)定正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向元件(導(dǎo)線)中電流流動(dòng)的實(shí)際方向只有兩種可能:

實(shí)際方向?qū)嶋H方向AABB問題復(fù)雜電路或電路中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，電流的實(shí)際方向往往很難事先判斷下頁上頁2.電流的參考方向

參考方向i

參考方向大小方向(正負(fù)）電流(代數(shù)量)任意假定一個(gè)正電荷運(yùn)動(dòng)的方向即為電流的參考方向。ABi

參考方向i

參考方向i>0i<0實(shí)際方向?qū)嶋H方向電流的參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系：AABB下頁上頁電流參考方向的兩種表示：用箭頭表示：箭頭的指向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较?。用雙下標(biāo)表示：如

iAB

,電流的參考方向由A指向B。iABiABAB下頁上頁電流參考方向動(dòng)畫演示

電壓U二.電壓

(voltage)單位正電荷q從電路中一點(diǎn)移至另一點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做功（W）的大小電位單位正電荷q從電路中一點(diǎn)移至參考點(diǎn)（＝0）時(shí)電場(chǎng)力做功的大小下頁上頁電壓U與電位的關(guān)系：1.電壓的定義實(shí)際電壓方向電位真正降低的方向2.電壓的參考方向問題復(fù)雜電路或交變電路中，兩點(diǎn)間電壓的實(shí)際方向往往不易判別，給實(shí)際電路問題的分析計(jì)算帶來困難。

電壓(降)的參考方向U>0參考方向U+–+實(shí)際方向+實(shí)際方向參考方向U+–

<0U假設(shè)的電壓降低之方向下頁上頁電壓參考方向的三種表示方式：(1)用箭頭表示(2)用正負(fù)極性表示(3)用雙下標(biāo)表示UU+ABUAB下頁上頁例1在圖（a）中，在圖（b）中，試比較a、b兩點(diǎn)的電位。解：圖(a)中參考極性點(diǎn)a為高電位端，b點(diǎn)為低電位端，所以a點(diǎn)電位比b點(diǎn)電位高4V。圖(b)中，為a點(diǎn)到b點(diǎn)的電位降，所以a點(diǎn)電位比b點(diǎn)電位低7V。下頁上頁例2已知：4C正電荷由a點(diǎn)均勻移動(dòng)至b點(diǎn)電場(chǎng)力做功8J，由b點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)電場(chǎng)力做功為12J，(1)若以b點(diǎn)為參考點(diǎn)，求a、b、c點(diǎn)的電位和電壓Uab、U

bc;(2)若以c點(diǎn)為參考點(diǎn)，再求以上各值解acb(1)以b點(diǎn)為電位參考點(diǎn)下頁上頁abc解(2)電路中電位參考點(diǎn)可任意選擇；參考點(diǎn)一經(jīng)選定，電路中各點(diǎn)的電位值就是唯一的；當(dāng)選擇不同的電位參考點(diǎn)時(shí)，電路中各點(diǎn)電位值將改變，但任意兩點(diǎn)間電壓保持不變。結(jié)論以c點(diǎn)為電位參考點(diǎn)下頁上頁元件或支路的u，i采用相同的參考方向稱之為關(guān)聯(lián)參考方向，即i

從u+流向-

。反之，稱為非關(guān)聯(lián)參考方向。關(guān)聯(lián)參考方向非關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向i+-+-iUU下頁上頁注(1)分析電路前必須選定電壓和電流的參考方向。(2)參考方向一經(jīng)選定，必須在圖中相應(yīng)位置標(biāo)注(包括方向和符號(hào)），在計(jì)算過程中不得任意改變。（3）參考方向不同時(shí)，其表達(dá)式相差一負(fù)號(hào)，但實(shí)際方向不變。ABABi例＋－U電壓電流參考方向如圖中所標(biāo)，問：對(duì)A、B兩部分電路電壓電流參考方向關(guān)聯(lián)否？答：A電壓、電流參考方向非關(guān)聯(lián)；

B電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)。下頁上頁3.電動(dòng)勢(shì)

電動(dòng)勢(shì)描述電源對(duì)外做功本領(lǐng)的一個(gè)物理量，其方向?yàn)殡娢簧叩姆较?，用符?hào)表示。電動(dòng)勢(shì)的參考方向與電壓的參考方向之間的關(guān)系如圖。

(a)(b)+-abab+-三、電流電壓的測(cè)量電流電壓的測(cè)量可以用單獨(dú)的直流電流表、直流電壓表、交流電流表、交流電壓表分別進(jìn)行測(cè)量，但更多的是用萬用表的對(duì)應(yīng)檔或多用電力儀表的對(duì)應(yīng)檔進(jìn)行測(cè)量。下頁上頁下頁上頁1.電功率概念功率的單位：W(瓦)(Watt，瓦特)能量的單位：J(焦)(Joule，焦耳)單位時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力所做的功，表示電能轉(zhuǎn)換快慢的物理量。

四、電功率(Power）

功率性質(zhì)的判斷：在電路分析中，有時(shí)需判斷功率的性質(zhì)，即元件(或某段電路)是產(chǎn)生功率還是消耗功率，這可由電壓和電流的實(shí)際方向進(jìn)行判定：當(dāng)U和I的實(shí)際方向相同（如右圖電阻），即電流從“＋”端流入，從“－”端流出，表示正電荷是從高電位經(jīng)過該元件到達(dá)低電位，正電荷失去了能量，而該元件獲得了能量，即說明該元件是消耗功率，該元件是負(fù)載性質(zhì)；當(dāng)U和I實(shí)際方向相反（如右圖電源），情況則剛好相反，元件是提供能量，該元件是電源性質(zhì)若P>0，電路實(shí)際吸收功率，元件為負(fù)載；若P<0，電路實(shí)際發(fā)出功率，元件為電源。UI當(dāng)元件電流和電壓的參考方向關(guān)聯(lián)情況下，吸收的電功率為：（U和I的實(shí)際方向相反，則是電源）（U和I的實(shí)際方向相同，是負(fù)載）UI非關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)2.功率的性質(zhì)：吸收或發(fā)出3.功率的測(cè)量常用專用的功率表來進(jìn)行測(cè)量，更多采用多功能電力儀表功率檔進(jìn)行測(cè)量。

五、電能

(Energy)1.電能概念電場(chǎng)中儲(chǔ)存的能量稱為電能。

一般公式：

直流時(shí)：

單位：電能的SI單位為焦[耳]，符號(hào)為J，

還有度、KWh（千瓦時(shí)）

2.電能的測(cè)量常用電能表來進(jìn)行電能的計(jì)量。

例1.2圖1-13所示為直流電路，

,求各元件的功率，并求整個(gè)電路的功率。三、應(yīng)用舉例下頁上頁解：元件1的電壓、電流為關(guān)聯(lián)參考方向，則元件2和元件3的電壓、電流為非關(guān)聯(lián)參考方向，則

整個(gè)電路的功率

元件1發(fā)出功率

元件2發(fā)出功率

元件3消耗功率

電