第1章 电路的基本概念与基本定律.pdf

1第1章电路的基本概念与基本定律head2right1.1电路和电路模型电路和电路模型电路和电路模型电路和电路模型head2right1.2电路中的基本物理量电路中的基本物理量电路中的基本物理量电路中的基本物理量head2right1.3 电阻电阻电阻电阻 、、、、电感 电感电感电感 、、、、电容元件 电容元件电容元件电容元件head2right1.4 电压源和电流源电压源和电流源电压源和电流源电压源和电流源head2right1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律2实际电路是实际电路是实际电路是实际电路是实际电路是实际电路是实际电路是实际电路是 为为为为实现某种 实现某种实现某种实现某种应用目的应用目的应用目的应用目的由由由由若干电器设备 若干电器设备若干电器设备若干电器设备或器件按一定方或器件按一定方或器件按一定方或器件按一定方式用导线连接而式用导线连接而式用导线连接而式用导线连接而成的电流通路成的电流通路成的电流通路成的电流通路 实现电能的传输和转换实现电能的传输和转换实现电能的传输和转换实现电能的传输和转换 UIfastforward电力电路或强电电路电力电路或强电电路电力电路或强电电路电力电路或强电电路实现信号的传递和处理实现信号的传递和处理实现信号的传递和处理实现信号的传递和处理 UIfastforward电子电路或弱电电路电子电路或弱电电路电子电路或弱电电路电子电路或弱电电路1.1 电路和电路模型一一一一、 、、、电路的定义 电路的定义电路的定义电路的定义3负载负载负载负载电源电源电源电源 （（（（或信号源 或信号源或信号源或信号源 ）：）：）：）： 提供电能提供电能提供电能提供电能 （（（（或信号源 或信号源或信号源或信号源 ））））的部分 的部分的部分的部分 。

负载负载负载负载 ：：：：吸收或转换电能的部分 吸收或转换电能的部分吸收或转换电能的部分吸收或转换电能的部分 中间环节中间环节中间环节中间环节 ：：：：连接和控制它们的部分 连接和控制它们的部分连接和控制它们的部分连接和控制它们的部分 电路的组成电路的组成电路的组成电路的组成中间环节中间环节中间环节中间环节电源电源电源电源4电路在工作时电路在工作时电路在工作时电路在工作时 ，，，，对电源来说 对电源来说对电源来说对电源来说 ，，，，通常处于下列三 通常处于下列三通常处于下列三通常处于下列三种方式之一种方式之一种方式之一种方式之一 ：：：： 负载负载负载负载 、、、、空载 空载空载空载 和和和和 短路短路短路短路 负载与电源接通负载与电源接通负载与电源接通负载与电源接通 ，，，，负载中 负载中负载中负载中有电流通过有电流通过有电流通过有电流通过 ，，，，负载电流的大小 负载电流的大小负载电流的大小负载电流的大小与负载电阻有关与负载电阻有关与负载电阻有关与负载电阻有关 负载都是并联负载都是并联负载都是并联负载都是并联 因此当负 因此当负因此当负因此当负载增加时载增加时载增加时载增加时 ，，，，负载电阻减小 负载电阻减小负载电阻减小负载电阻减小 ，，，，负 负负负载电流增大载电流增大载电流增大载电流增大 ，，，，即功率增大 即功率增大即功率增大即功率增大 。

一般所说的负载的大小一般所说的负载的大小一般所说的负载的大小一般所说的负载的大小 ，，，，指 指指指的是负载电流或功率的大小的是负载电流或功率的大小的是负载电流或功率的大小的是负载电流或功率的大小 ，，，，而 而而而不是指负载电阻的大小不是指负载电阻的大小不是指负载电阻的大小不是指负载电阻的大小 负载工作方负载工作方负载工作方负载工作方式式式式 ：：：：5空载开路空载开路空载开路空载开路 负载与电源未接通负载与电源未接通负载与电源未接通负载与电源未接通 ，，，，电路不通 电路不通电路不通电路不通 ，，，，电 电电电路中电流为零路中电流为零路中电流为零路中电流为零 电源的端电压叫空载 电源的端电压叫空载电源的端电压叫空载电源的端电压叫空载电压或开路电压电压或开路电压电压或开路电压电压或开路电压 短路短路短路短路由于某种原因使电源两端直接接由于某种原因使电源两端直接接由于某种原因使电源两端直接接由于某种原因使电源两端直接接通通通通， ，，，如电源内阻很小如电源内阻很小如电源内阻很小如电源内阻很小 ，，，，则短路电流将 则短路电流将则短路电流将则短路电流将很大很大很大很大 ，，，，以致烧毁电源 以致烧毁电源以致烧毁电源以致烧毁电源 、、、、导线等器件 导线等器件导线等器件导线等器件 。

为了避免短路的发生为了避免短路的发生为了避免短路的发生为了避免短路的发生 ，，，，一般在电路中接入 一般在电路中接入一般在电路中接入一般在电路中接入熔断器或其他的自动保护装置熔断器或其他的自动保护装置熔断器或其他的自动保护装置熔断器或其他的自动保护装置 ，，，，一旦发生短 一旦发生短一旦发生短一旦发生短路路路路， ，，，它们能迅速将故障电路自动切断 它们能迅速将故障电路自动切断它们能迅速将故障电路自动切断它们能迅速将故障电路自动切断 这时电源两端的外电阻等于这时电源两端的外电阻等于这时电源两端的外电阻等于这时电源两端的外电阻等于零零零零， ，，，电源输出的电流仅由电源内阻 电源输出的电流仅由电源内阻电源输出的电流仅由电源内阻电源输出的电流仅由电源内阻限制限制限制限制 ，，，，此电流称为短路电流 此电流称为短路电流此电流称为短路电流此电流称为短路电流 6为了保证电器设备和器件为了保证电器设备和器件为了保证电器设备和器件为了保证电器设备和器件 （（（（包括电线 包括电线包括电线包括电线 、、、、电缆 电缆电缆电缆 ））））可以安 可以安可以安可以安全全全全、 、、、可靠和经济地工作 可靠和经济地工作可靠和经济地工作可靠和经济地工作 ，，，，每种电器设备 每种电器设备每种电器设备每种电器设备 、、、、器件在设计时都 器件在设计时都器件在设计时都器件在设计时都对其规定了工作时允许的最大电流对其规定了工作时允许的最大电流对其规定了工作时允许的最大电流对其规定了工作时允许的最大电流 、、、、最高电压和最大功率 最高电压和最大功率最高电压和最大功率最高电压和最大功率等参数值等参数值等参数值等参数值 ，，，，这些数值统称为额定值 这些数值统称为额定值这些数值统称为额定值这些数值统称为额定值 。

表示表示表示表示 ：：：： IN 、、、、 UN 、、、、 PN额定值常标在电器设备和器件的铭牌上或打印在外壳额定值常标在电器设备和器件的铭牌上或打印在外壳额定值常标在电器设备和器件的铭牌上或打印在外壳额定值常标在电器设备和器件的铭牌上或打印在外壳上上上上， ，，，故又叫 故又叫故又叫故又叫 铭牌值铭牌值铭牌值铭牌值 220V,60W电器设备在额定情况下工作电器设备在额定情况下工作电器设备在额定情况下工作电器设备在额定情况下工作 ，，，，叫 叫叫叫 额定工作状态额定工作状态额定工作状态额定工作状态 当电器设备电流和功率超过额定值时当电器设备电流和功率超过额定值时当电器设备电流和功率超过额定值时当电器设备电流和功率超过额定值时 ，，，，叫做 叫做叫做叫做 “过过过过载载载载 ”，，，，过载一般是不允许的 过载一般是不允许的过载一般是不允许的过载一般是不允许的 7若若若若 工作时电流工作时电流工作时电流工作时电流 、、、、电压值低于额定值 电压值低于额定值电压值低于额定值电压值低于额定值 ，，，，设备往往不能正 设备往往不能正设备往往不能正设备往往不能正常工作常工作常工作常工作 ，，，，或者不能充分地被利用 或者不能充分地被利用或者不能充分地被利用或者不能充分地被利用 。

通过设备的电通过设备的电通过设备的电通过设备的电流过大流过大流过大流过大会由于过热而加速设备的绝缘老会由于过热而加速设备的绝缘老会由于过热而加速设备的绝缘老会由于过热而加速设备的绝缘老化化化化， ，，，缩短设备寿命 缩短设备寿命缩短设备寿命缩短设备寿命 ，，，，甚至烧毁设 甚至烧毁设甚至烧毁设甚至烧毁设备备备备加在设备两端的加在设备两端的加在设备两端的加在设备两端的电压过高电压过高电压过高电压过高一方面会引起电流增大一方面会引起电流增大一方面会引起电流增大一方面会引起电流增大 ，，，，另一方 另一方另一方另一方面还可能使绝缘击穿面还可能使绝缘击穿面还可能使绝缘击穿面还可能使绝缘击穿 8例电路如图所示电路如图所示电路如图所示电路如图所示＋＋＋＋－－－－E=220VRo≈0I60W220V100W220VI1I2S熔断器熔断器熔断器熔断器(1)计算计算计算计算 60W和和和和 100W电灯在电灯在电灯在电灯在 220V电压下工电压下工电压下工电压下工作时的电阻作时的电阻作时的电阻作时的电阻 ，，，，哪个电 哪个电哪个电哪个电阻大阻大阻大阻大 ？？？？Ω≈== 807602202260NNPURΩ=== 48410022022100NNPUR解解解解： ：：：9＋＋＋＋－－－－E=220VRo≈0I60W220V100W220VI1I2S熔断器熔断器熔断器熔断器(2)试求开关试求开关试求开关试求开关 S闭合前后闭合前后闭合前后闭合前后电路中的电路电路中的电路电路中的电路电路中的电路 I1、、、、 I2、、、、 I及电源的端电压及电源的端电压及电源的端电压及电源的端电压 U；；；；当 当当当S闭合时闭合时闭合时闭合时 ，，，， I1是否被分是否被分是否被分是否被分去一些去一些去一些去一些 ？？？？开关开关开关开关 S闭合前闭合前闭合前闭合前 ：：：：由于 由于由于由于 Ro≈0，，，，所以电源两端电压 所以电源两端电压所以电源两端电压所以电源两端电压 U ≈E=220V。

灯泡获得额定电压 灯泡获得额定电压灯泡获得额定电压灯泡获得额定电压 220V分析分析分析分析AIII 273.022060,0 12 ≈===开关开关开关开关 S闭合后闭合后闭合后闭合后 ：：：：由于 由于由于由于 Ro≈0，，，，电源两端电压 电源两端电压电源两端电压电源两端电压 U 仍为仍为仍为仍为 220V，，，，两灯并联均获得额定电压两灯并联均获得额定电压两灯并联均获得额定电压两灯并联均获得额定电压 220V解解解解： ：：：10＋＋＋＋－－－－E=220VRo≈0I60W220V100W220VI1I2S熔断器熔断器熔断器熔断器 AIAI455.0220100273.021≈=≈S闭合时闭合时闭合时闭合时 ，，，， I1并未被分去一些并未被分去一些并未被分去一些并未被分去一些 ，，，，因为各灯中电流取决 因为各灯中电流取决因为各灯中电流取决因为各灯中电流取决于它们所获得的端电压于它们所获得的端电压于它们所获得的端电压于它们所获得的端电压 端电压不变则电流不变 端电压不变则电流不变端电压不变则电流不变端电压不变则电流不变 AI 727.05.302220 ≈=Ω=+×=+×= 5.302484807 4848071006010060RRRRR11＋＋＋＋－－－－E=220VRo=10ΩI60W220V100W220VI1I2S熔断器熔断器熔断器熔断器电源的内阻电源的内阻电源的内阻电源的内阻 Ro不能不能不能不能忽略不计忽略不计忽略不计忽略不计 ，，，，电路总电 电路总电电路总电电路总电流增大流增大流增大流增大 ，，，，则在内阻 则在内阻则在内阻则在内阻 Ro上的电压降增大上的电压降增大上的电压降增大上的电压降增大 ，，，，输 输输输出的电压减小出的电压减小出的电压减小出的电压减小 。

3)如果电源的内阻如果电源的内阻如果电源的内阻如果电源的内阻 Ro不能忽略不计不能忽略不计不能忽略不计不能忽略不。