电工技能培训-2电路的基本概念与基本定律

1、下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 同学们好同学们好！ 四川成都 西岭雪山 海拔3000米 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 第第1章章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律 1.1 电路与电路与电路模型电路模型 1.3 电阻元件电阻元件 1.2 电压的基本物理量电压的基本物理量 1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 1.4 独立电源独立电源 1.6 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算 （第二讲） 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 上讲我们介绍了一些基本的概念 电路模型 元器件符号等

2、 参考方向 本讲将介绍一些重要的内容 电源特性 基尔霍夫定律 电位的计算 这些都中学不曾接触过的！是本学期最基础的内容。 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 电路端电压与电流的关系称为伏安特性。电路端电压与电流的关系称为伏安特性。 遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段 电路电压与电流的比值为常数。电路电压与电流的比值为常数。 I/A U/V o 线性电阻的伏安特性线性电阻的伏安特性 线性电阻的概念：线性电阻的概念： 常数常数即：即： I U R 线性电阻的伏安特性线性电阻的伏安特性 是一条过原点的直线。是一条过原点的

3、直线。 1.3 电阻元件电阻元件 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 欧姆定律欧姆定律 U、I 参考方向相同时，参考方向相同时， U、I 参考方向相反时，参考方向相反时， R U + I R U + I 表达式中有两套正负号：表达式中有两套正负号： 式前的正负号由式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；参考方向的关系确定； U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考值本身的正负则说明实际方向与参考 方向之间的关系。方向之间的关系。 通常取通常取 U、I 参考方向相同。参考方向相同。 U = I R U = IR 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回

4、上一页上一页 解：解：对图对图(a)有有, U = IR 例：例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。 对图对图(b)有有, U = IR 3 2 6 : I U R所以所以 3 2 6 : I U R所以所以 R U 6V + 2A R + U 6V I (a) (b) I 2A 注意：注意：用欧姆定律列方程时，一定要标明用欧姆定律列方程时，一定要标明参考方向参考方向。 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 1.4 独立电源独立电源 理想电压源理想电压源 电压源模型电压源模型 由上图电路可得由上图电路可得: U =

5、E IR0 若若 R0 = 0 理想电压源理想电压源 : U E U0=E 电压源的外特性电压源的外特性 I U I RL R0 + - E U + 电压源是由电动势电压源是由电动势 E 和内阻和内阻 R0 串联的电源的串联的电源的 电路模型。电路模型。 O S R E I 若若 R0RL ，I IS ，可近似认为是理想电流源。，可近似认为是理想电流源。 电流源电流源 电流源模型电流源模型 R0 U R0 U IS + 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 理想电流源（恒流源理想电流源（恒流源) ) (2) 输出电输出电流是一定值，恒等于电流流是一定值，恒等于电流

6、IS ； (3) 恒流源两端的电压恒流源两端的电压 U 由外电路决定。由外电路决定。 特点特点: : (1) 内阻内阻R0 = ； RL 外特性曲线外特性曲线 I U IS O I IS U + _ 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 例例1： 设设 IS = 10 A，接上，接上RL 后，恒流源对外输出后，恒流源对外输出 电流。电流。 RL 当当 RL= 1 时，时， I = 10A ，U = 10 V 当当 RL = 10 时，时， I = 10A ，U = 100V I IS U + _ 电流恒定，电压随负载变化。电流恒定，电压随负载变化。 下一页下一页 总

7、目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 电源有载工作、开路与短路（电源有载工作、开路与短路（补充内容补充内容） 开关闭合开关闭合,接通电源与负载。接通电源与负载。 RR E I 0 负载端电压负载端电压 U = IR 1 1、电源和电压特征、电源和电压特征: : 电源有载工作电源有载工作 I R0 R E U I 电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。 在电源有内阻时，在电源有内阻时，I U 。 或或 U = E IR0 电源的外特性电源的外特性 E U I 0 当当 R0R 时，则时，则U E ，表明当，表明当 负载变化时，电源的端电压变化不负载变化时，电源的端电压变化不 大

8、，即带负载能力强。大，即带负载能力强。 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 开关闭合开关闭合,接通电源与负载。接通电源与负载。 RR E I 0 负载端电压负载端电压 U = IR 2 2、功率、功率特征特征: : 电源有载工作电源有载工作 电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。 在电源有内阻时，在电源有内阻时，I U 。 或或 U = E IRo UI = EI I Ro 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 消耗消耗 功率功率 电源输出的功率由负载决定。电源输出的功率由负载决定。 负载大小的概念负载大小的

9、概念: 负载增加指负载取用的电流和功率增加负载增加指负载取用的电流和功率增加( (电压一定电压一定) )。 I R0 R E U I 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 电气设备的额定值电气设备的额定值 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 电气设备的三种运行状态电气设备的三种运行状态 欠载欠载( (轻载轻载) )： I IN ，P IN ，P PN (设备易损坏设备易损坏) 额定工作状态：额定工作状态： I = IN ，P = PN (经济合理安全可靠经济合理安全可靠) 1. 额定值反映电气设备的使用安全性；额定值反映

10、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 = 60W 电阻：电阻： RN = 100 ，PN =1 W 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 特征特征: : 开关开关 断开断开 电源开路电源开路 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 U = U0 = E P = 0 1. 开路处的电流等于零；开路处的电流等于零； I = 0 2. 开路处的电压开路处的电压 U 视电路情况而定。视电路情况而定。 电路中某处断开时的特征电路中某处断

11、开时的特征: : I + U 有有 源源 电电 路路 I Ro R E U0 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 电源外部端子被短接电源外部端子被短接 电源短路电源短路 特征特征: : 0 S R E II 电源端电压电源端电压 负载功率负载功率 电源产生的能量全被内阻消耗掉电源产生的能量全被内阻消耗掉 短路电流（短路电流（很大很大） U = 0 PE = P = I R0 P = 0 1.1. 短路处的电压等于零；短路处的电压等于零； U = 0 2. 2. 短路处的电流短路处的电流 I 视电路情况而定。视电路情况而定。 电路中某处短路时的特征电路中某处短路时的

12、特征: : I + U 有有 源源 电电 路路 I R0 R E U0 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 1. 5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 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。 结点：结点：三条或三条以上支路的联接点。三条或三条以上支路的联接点。 回路：回路：由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。 I1 I2 I3 b a E2 R2 R3 R1 E1 1 1 2 2 3 3 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 例例1： 支路：支路：a

13、b、bc、ca、 （共（共6条）条） 回路：回路：abda、abca、 adbca （共（共7 个）个） 结点结点：a、 b、c、d (共共4个）个） a d b c E + G I2 I4 IG I1 I3 I 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 1.5.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律( (KCL定律定律) 1定律定律 即即: 入 入= 出 出 在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结 点的电流。点的电流。 实质实质: 电流连续性的体现。电流连续性的体现。 或或: = 0 I1 I2 I3 b a E2 R2 R

14、3 R1 E1 对结点对结点 a： I1+I2 = I3 或或 I1+I2I3= 0 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCLKCL）反映了电路中任一）反映了电路中任一 结点处各支路电流间相互制约的关系。结点处各支路电流间相互制约的关系。 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 I = 0 电流定律可以推广应用于包围部分电路的任电流定律可以推广应用于包围部分电路的任 一假设的闭合面。一假设的闭合面。 2推广推广 I =? 例例: 广义结点广义结点 IA + IB + IC = 0 A B C IA IB IC 2 + _ + _ I 5 1 1 5 6V 12V 下

15、一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中 各段电压的代数和恒等于零。各段电压的代数和恒等于零。 1.5.2 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL定律定律) ) 1定律定律 即：即： U = 0 在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行 一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。 对回路对回路1： 对回路对回路2： E1 = I1 R1 +I3 R3 I2 R2+I3 R3=E2 或或 I1 R1

16、+I3 R3 E1 = 0 或或 I2 R2+I3 R3 E2 = 0 I1 I2 I3 b a E2 R2 R3 R1 E1 1 1 2 2 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVL） 反映了电路中任反映了电路中任 一回路中各段电压间相互制约的关系。一回路中各段电压间相互制约的关系。 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 1列方程前列方程前标注标注回路循行方向；回路循行方向； 电位升电位升 = 电位降电位降 E2 =UBE + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + UBE = 0 2应用应用 U = 0列方程时列方程时，项前符号的确定：项前符号的确定： 如果

17、规定电位降取正号，则电位升就取负号。如果规定电位降取正号，则电位升就取负号。 3. 开口电压可按回路处理开口电压可按回路处理 注意：注意： 1 1 对回路对回路1： E1 UBE E + B + R1 + E2 R2 I2 _ 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 已知已知RB 20k， R1 10k， US EB 6V, UBE 0.3V，求电流，求电流IB 、 I1和和I2 。 例题：例题： 解：解： 对右开口回路，据对右开口回路，据KVL, 有有 0) 3 . 0(206 2 kI 即即 得得 mA315. 0 2 I 对左回路，据对左回路，据KVL, 有有 即即 得得 mA57. 0 1 I 0 2 BEBB UIRE 06101010315. 010206 1 333 I 0 112 sBB UIRIRE 对结点据对结点据KCL, 有有 0 12 B III 得得 mA255. 057. 035. 0 B I 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 本讲小结 介绍一些重要的内容 电源特性 基尔霍夫定律 中学不曾接触过！本课程最基础的内容。 作业 P23-25 习题1-11，1-12