电工技术 教学课件 ppt 作者 刘永波 第1章
37页1、学习要点,电流、电压参考方向及功率计算 常用电路元件的伏安特性 电路的工作状态 额定值的意义 基尔霍夫定律 电位的概念及计算,第1章 电路基础知识,第1章 电路基础知识,1.1 电路及其主要物理量 1.2 电路元件 1.3 基尔霍夫定律 1.4 电阻的串联与并联 1.5 电路的状态和电气设备的额定值,1.1 电路及其主要物理量,电路的组成 电路是电流的通路,由电源、负载、中间环节三个部分按一定方式组成的。,各部分的主要功能 电源:电路中电能的来源,是把非电能转化为电能的 装置 。 负载:消耗电能的设备,将电能转换为其他形式的能 量,为人们所利用 。 中间环节:连接电源和负载的部分,起传递、分配和控 制电能的作用。,1.1.1 电路的概念,1.1.2 电路的主要物理量,电流:带电粒子的有规则定向运动就形成了电流,其数值等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。 电流大小:单位时间内通过导体横截面的电荷量,大写 I 表示直流电流;小写 i 为表示电流的一般符号。,1.电流,规定正电荷运动的方向或负电荷运动的相反方向为电流的实际方向。电流的方向可用箭头或双下标变量表示。 任意假设的电流方向称为电
2、流的参考方向,也称正方向 。,如果求出的电流值为正,说明电流的参考方向与实际方向一致,否则说明参考方向与实际方向相反。,图1-2 电流的参考方向与实际方向,2. 电压、电动势和电位,(1)电压:设在某一电路中电场力把电荷q从A点经外电路移动到B点所做的功为WAB,则电场中A点到B点的电压为,电压的方向(实际方向)规定由高电位端指向低电位端,即为电压降的方向。 在分析电路时,也需选取电压的参考方向。当电压的参考方向与实际方向一致时,电压为正值(U0);反之,当电压的参考方向和它的实际方向相反时,电压为负值(U0)。,电压的参考方向也是任意指定的。在电路中,参考方向可用箭头来表示,也可用双下标表示,如UAB表示A和B之间电压的参考方向是由A指向B的,也可用极性“+”、“-”表示,“+”表示高电位,“-”表示低电位。,求得的U为正值,说明电压的实际方向与参考方向一致,否则说明两者相反。,图1-4 电压的参考方向与实际方向,在分析电路时,电压和电流参考方向的假定,原则上是任意的。但为了方便起见,元件上的电压和电流常取一致的参考方向,这称为关联参考方向;如不一致,称为非关联参考方向。,若U与I参
3、考方向一致,则其电压与电流的关系是U=IR;若U与I参考方向不一致,则电压与电流的关系是U=-IR 。可见,在列写电压与电流的关系式时,式中的正负号由它们的参考方向是否一致来决定。,图1-5 关联参考方向与非关联参考方向,(2) 电动势:衡量非电场力对电荷做功能力的物理量。非电场力将单位正电荷从电源低电位端B(负极)经电源内部移到高电位端A(正极)所做的功称为电源的电动势,用字母E表示。,电动势的实际方向在电源内部是从低电位指向高电位。,(3)电位:度量电路中各点所具有的电位能大小的物理量,是一个相对的概念,它必须是相对于某个特定的参考点而言的。电位在数值上等于电场力将单位正电荷从该点移到参考点所做的功,用V表示。参考点的电位值一般设为零,因此也称为零电位点。 对照电位与电压的定义,不难理解电路中任意一点的电位,就是该点与参考点之间的电压,而电路中任意两点之间的电压,则等于这两点的电位之差。,式中,VA为A点的电位,VB为B 点的电位。,1kV=103V 1mV=10-3V,那么如何选取参考点呢?从理论上讲,是把无穷远处作为零电位参考点;在工程上,是把大地作为零电位参考点;在电子技术上
4、,以机壳或导线汇交点作为零电位参考点。实际上,零电位参考点可以任意选定,它只是作为一个电位比较标准,在电路图中用“”符号表示。 在国际单位制中,电压、电动势和电位的单位都是伏特(V)。当电场力把1C(库仑)的电荷从一点移到另一点所做的功为1J(焦耳)时,该两点间的电压为1V。有时也用千伏(kV)、毫伏(mV)为单位,它们之间的换算关系为,下面以图1-6为例,来讨论电路中各点的电位。设E1=30V,E2=40V,R1=10,R2=20,R3=10,I1=1A,I2=1A,I3=2A。,先把D点设为参考点,则各点的电位如下: VD=0V VA=E1=30V VB=I3R3=20V VC=E2=40V,如果把上图中的B点作为参考点,则各点的电位值为 VB=0V VA=I1R1=10V VC=I2R2=20V VD=-I3R3=-20V,图1-6 电路中各点的电位,无论是把B点作为参考点,还是把D点作为参考点,虽然各点的电位值变了,但任意两点间的电压是不变的。如C到B点的电压总为UCB=VC-VB=I2R2=20V。 从上面的结果可得出如下两点结论: 电路中某一点的电位等于该点与参考点(电位为
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