电工技术5.ppt

,华南理工大学 毕娟 主讲,第,1,章 电路的基本概念和基本定律,电路的基本概念,1.1.1,电路中的物理量,1.1.2,电路元件,电路的基本定律,1.2.1,欧姆定律,1.2.2,基尔霍夫定律,1.1,1.2,1.1.1,电路的物理量,电池,灯泡,电流,电压,电动势,E,I,R,U,+,_,负载,电源,1.1,电路的基本概念,电路中物理量的正方向,物理量的,方向,：,实际方向,假设正方向（参考方向）,实际方向,：电路中电量实际存在的方向。,假设正方向,（参考方向）：,为便于分析计算，对电量人为规定的方向。,物理量的实际正方向,物理量正方向的表示方法,电池,灯泡,I,R,U,ab,E,+,_,a,b,u,_,+,正负号,a,b,U,ab,（,高电位在前，,低电位在后）,双下标,箭 头,u,a,b,电压,+,-,I,R,电流,：从高电位,指向低电位。,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,A,B,？,电流方向,B,A,？,E,1,A,B,R,E,2,I,R,(1),在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；,解决方法,(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。,(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；,例,已知：,E,=2V,R,=1,问：当,U,分别为,3V,和,1V,时，,I,R,=?,E,I,R,R,U,R,a,b,U,解：,(1),假定电路中物理量的正方向如图所示；,(2),列电路方程：,(3),数值计算,（,实际方向与假设方向一致）,（,实际方向与假设方向相反）,E,I,R,R,U,R,a,b,U,(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。,(1),方程式,U/I=R,仅适用于假设正方向一致的情况。,(2),“,实际方向”,是物理中规定的，而,“假设 正方向”,则,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,.,提示,I,R,U,R,a,b,假设,:,与 的方向一致,例,假设,:,与 的方向相反,I,R,U,R,a,b,电 功 率,a,I,R,U,b,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,:,功率有无正负？,如果,U I,方向不一致结果如何？,在,U,、,I,正,方向选择一致的前提下，,I,R,U,a,b,或,I,R,U,a,b,“,吸收功率,”,（负载）,“,发出功率,”,（电源）,若,P,=,UI,0,若,P=UI,0,I,U,a,b,+,-,根据能量守衡关系,P,（,吸收）,=,P,（,发出）,当 计算的,P,0,时,则说明,U,、,I,的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，,为,负载,。,所以，从,P,的,+,或,-,可以区分器件的性质，,或是电源，或是负载。,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,E,时，,I,0,表明方向与图中假设方向一致,当,U,ab,E,时，,I,0,表明方向与图中假设方向相反,E,+,_,b,a,I,U,ab,R,1.2.2,基尔霍夫定律,基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律,用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系。,名词注释：,节点：,三个或三个以上支路的联结点,支路：,电路中每一个分支,回路：,电路中任一闭合路径,支路：,ab,、,ad,、,.,（共,6,条）,回路：,abda,、,bcdb,、,.,（共,7,个）,节点：,a,、,b,、,.,(,共,4,个）,例,I,3,E,4,E,3,_,+,R,3,R,6,+,R,4,R,5,R,1,R,2,a,b,c,d,I,1,I,2,I,5,I,6,I,4,-,1.,基尔霍夫电流定律,对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流等于流出该节点的电流。或者说，在任一瞬间，一个节点上电流的代数和为,0,。,I,1,I,2,I,3,I,4,基尔霍夫电流定律的,依据,：电流的连续性原理,I,=0,即：,例：,或,：,电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。,I,1,+I,2,=I,3,例,I=,0,基尔霍夫电流定律的扩展,I,=?,I,1,I,2,I,3,E,2,E,3,E,1,+,_,R,R,1,R,+,_,+,_,R,(,二,),基尔霍夫电压定律（,KVL,）,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,。,例如：,回路,a,-,d,-,c,-,a,电位升,电位降,即：,或：,I,3,E,4,E,3,_,+,R,3,R,6,+,R,4,R,5,R,1,R,2,a,b,c,d,I,1,I,2,I,5,I,6,I,4,-,电位升,电位降,E,+,_,R,a,b,U,ab,I,KVL,推广：基尔霍夫电压定律也适合开口电路。,例,关于独立方程式的讨论,问题,：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,a,I,1,I,2,E,2,+,-,R,1,R,3,R,2,+,_,I,3,#1,#2,#3,b,E,1,分析以下电路中应列几个电流方程？几个,电压方程？,基尔霍夫电流方程,：,节点,a,：,节点,b,：,独立方程只有 1 个,基尔霍夫电压方程,：,#1,#2,#3,独立方程只有 2 个,a,I,1,I,2,E,2,+,-,R,1,R,3,R,2,+,_,I,3,#1,#2,#3,b,E,1,设：电路中有,N,个结点，,B,个支路,N,=2、,B,=3,b,R,1,R,2,E,2,E,1,+,-,R,3,+,_,a,小 结,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,则：,（一般为网孔个数）,独立电流方程：,个,独立电压方程：,个,求：,I,1,、,I,2,、,I,3,1,+,+,-,-,3V,4V,1,1,+,-,5,V,I,1,I,2,I,3,