电路的基本物理量.ppt

§1－－2  电路的基本物理量电路的基本物理量        电路的特性是由电流、电压和电功率等物理量来描述电路的特性是由电流、电压和电功率等物理量来描述的电路分析的基本任务是计算电路中的电流、的电路分析的基本任务是计算电路中的电流、 电压和电电压和电功率一、电流和电流的参考方向一、电流和电流的参考方向        带电粒子带电粒子(电子、离子电子、离子)定向移动形成电流电子和负定向移动形成电流电子和负离子带负电荷，正离子带正电荷电荷用符号离子带负电荷，正离子带正电荷电荷用符号q或或Q表示，表示，它的它的SI单位为库单位为库[仑仑]( C )        电流的电流的SI单位是安单位是安[培培](A)        单位时间内通过导体横截面的电荷定义为电流，用符单位时间内通过导体横截面的电荷定义为电流，用符号号i 或或I表示，其数学表达式为表示，其数学表达式为恒定电流恒定电流:        量量值值和和方方向向均均不不随随时时间间变变化化的的电电流流，，称称为为恒恒定定电电流流，，简称为直流简称为直流(dc或或DC)，一般用符号，一般用符号I表示与电流有关的几个名词与电流有关的几个名词时变电流时变电流:        量值和方向随时间变化的电流，称为时变电流，一般用量值和方向随时间变化的电流，称为时变电流，一般用符号符号i表示。

时变电流在某一时刻表示时变电流在某一时刻t的值的值i (t) ，称为瞬时值称为瞬时值交流电流交流电流:        量值和方向作周期性变化且平均值为零的时变电流，量值和方向作周期性变化且平均值为零的时变电流，称为交流电流，简称为交流称为交流电流，简称为交流(ac或或AC) 习习惯惯上上把把正正电电荷荷移移动动的的方方向向规规定定为为电电流流方方向向( (实实际际方方向向) )在在分分析析电电路路时时，，往往往往不不能能事事先先确确定定电电流流的的实实际际方方向向，，而而且且时时变变电电流流的的实实际际方方向向又又随随时时间间不不断断变变动动，，不不能能够够在在电电路路图图上上标标出出适适合合于于任任何何时时刻刻的的电电流流实实际际方方向向为为了了电电路路分分析析和和计计算算的的需需要要，，我我们们任任意意规规定定一一个个电电流流参参考考方方向向，，用用箭箭头头标标在在电电路路图图上上若若电电流流实实际际方方向向与与参参考考方方向向相相同同，，电电流流取取正正值值；；若若电电流流实实际际方方向向与与参参考考方方向向相相反反，，电电流流取取负负值值根根据据电电流流的的参参考考方方向向以以及及电电流流量量值值的的正正负负，，就就能能确确定定电电流流的的实际方向。

实际方向 电流参考方向电流参考方向        例例如如在在图图示示的的二二端端元元件件中中，，每每秒秒钟钟有有2C正正电电荷荷由由a点点移动到移动到b点        当规定电流参考方向由当规定电流参考方向由a点指向点指向b点时，该电流点时，该电流i=2A,如如图图(a)所示；若规定电流参考方向由所示；若规定电流参考方向由b点指向点指向a点时点时,则电流则电流i=-2A，如图，如图(b)所示若采用双下标表示电流参考方向，则所示若采用双下标表示电流参考方向，则写为写为iab=2A或或iba=-2A        电路中任一电流有两种可能的参考方向，当对同一电电路中任一电流有两种可能的参考方向，当对同一电流规定相反的参考方向时，相应的电流表达式相差一个负流规定相反的参考方向时，相应的电流表达式相差一个负号，即号，即        今今后后，，在在分分析析电电路路时时，，必必须须事事先先规规定定电电流流变变量量的的参参考考方方向向所所计计算算出出的的电电流流i(t)>0，，表表明明该该时时刻刻电电流流的的实实际际方方向向与与参参考考方方向向相相同同；；若若电电流流i(t)<0，，则则表表明明该该时时刻刻电电流流的的实实际际方向与参考方向相反。

方向与参考方向相反        其中其中dq为由为由a点移动到点移动到b点的电荷量，单位为库点的电荷量，单位为库[仑仑](C)，，dW为电荷移动过程中所获得或失去的能量，其单位为焦为电荷移动过程中所获得或失去的能量，其单位为焦[耳耳](J)，电压的单位为伏，电压的单位为伏[特特](V)二、电压和电压的参考极性二、电压和电压的参考极性            电荷在电路中移动，就会有能量的交换发生单位正电荷在电路中移动，就会有能量的交换发生单位正电荷由电路中电荷由电路中a点移动到点移动到b点所获得或失去的能量，称为点所获得或失去的能量，称为ab两点的电压，即两点的电压，即        习惯上认为电压的实际方向是从高电位指向低电位将习惯上认为电压的实际方向是从高电位指向低电位将高电位称为正极，低电位称为负极与电流类似，电路中各高电位称为正极，低电位称为负极与电流类似，电路中各电压的实际方向或极性往往不能事先确定，在分析电路时，电压的实际方向或极性往往不能事先确定，在分析电路时，必须规定电压的参考方向或参考极性，用必须规定电压的参考方向或参考极性，用“    + +  ”号和号和“    - -  ”号分别标注在电路图的号分别标注在电路图的a点和点和b点附近。

若计算出的电压点附近若计算出的电压uab(t)>0，表明该时刻，表明该时刻a点的电位比点的电位比b点电位高；若电压点电位高；若电压uab(t)<0，表明该时刻，表明该时刻a点的电位比点的电位比b点电位低点电位低 电压参考方向或参考极性电压参考方向或参考极性        将电路中任一点作为参考点，把将电路中任一点作为参考点，把a点到参考点的电压称点到参考点的电压称为为a点的电位，用符号点的电位，用符号va或或Va表示在集总参数电路中，元表示在集总参数电路中，元件端钮间的电压与路径无关，而仅与起点与终点的位置有件端钮间的电压与路径无关，而仅与起点与终点的位置有关电路中关电路中a点到点到b点的电压，就是点的电压，就是a 点电位与点电位与b点电位之差，点电位之差，即即        量值和方向均不随时间变化的电压，称为恒定电压或量值和方向均不随时间变化的电压，称为恒定电压或直流电压，一般用符号直流电压，一般用符号U表示量值和方向随时间变化的表示量值和方向随时间变化的电压，称为时变电压，一般用符号电压，称为时变电压，一般用符号u表示在幻灯片放映时，请用鼠标单击图片放映录像        对于二端元件而言，电压的参考极性和电流参考方向对于二端元件而言，电压的参考极性和电流参考方向的选择有四种可能的方式，如图的选择有四种可能的方式，如图1－－7所示。

所示a)、、(b) 关联参考方向关联参考方向        (c)、、(d) 非关联参考方向非关联参考方向图图1－－7  二端元件电流、电压参考方向二端元件电流、电压参考方向        为了电路分析和计算的方便，常采用电压电流的关联为了电路分析和计算的方便，常采用电压电流的关联参考方向，也就是说，当电压的参考极性已经规定时，电参考方向，也就是说，当电压的参考极性已经规定时，电流参考方向从流参考方向从“    + +  ”指向指向“    - -  ” ，当电流参考方向已经规，当电流参考方向已经规定时，电压参考极性的定时，电压参考极性的“    + +  ”号标在电流参考方向的进入号标在电流参考方向的进入端，端， “    - -  ”号标在电流参考方向的流出端号标在电流参考方向的流出端a)、、(b) 关联参考方向关联参考方向        (c)、、(d) 非关联参考方向非关联参考方向图图1－－7  二端元件电流、电压参考方向二端元件电流、电压参考方向 下面讨论图示二端元件和二端网络的功率下面讨论图示二端元件和二端网络的功率三、电功率三、电功率        与与电电压压电电流流是是代代数数量量一一样样，，功功率率也也是是一一个个代代数数量量。

当当p(t)>0时时，，表表明明该该时时刻刻二二端端元元件件实实际际吸吸收收（（消消耗耗））功功率率；；当当p(t)<0时，表明该时刻二端元件实际发出（产生）功率时，表明该时刻二端元件实际发出（产生）功率 当电压电流采用关联参考方向时，二端元件或二端网当电压电流采用关联参考方向时，二端元件或二端网络吸收的功率为络吸收的功率为        由由于于能能量量必必须须守守恒恒，，对对于于一一个个完完整整的的电电路路来来说说，，在在任任一一时时刻刻，，所所有有元元件件吸吸收收功功率率的的总总和和必必须须为为零零若若电电路路由由b个个二端元件组成，且全部采用关联参考方向，则二端元件组成，且全部采用关联参考方向，则        功率的功率的SI单位是瓦单位是瓦[特特](W)        二端元件或二端网络从二端元件或二端网络从t0到到t时间内吸收的电能为时间内吸收的电能为 表表1－－3  列出部分国际单位制的单位，称为列出部分国际单位制的单位，称为SI单位        在实际应用中感到这些在实际应用中感到这些 SI 单位太大或太小时，可以加单位太大或太小时，可以加上表上表1-4中的国际单位制的词头，构成中的国际单位制的词头，构成SI的十进倍数或分数的十进倍数或分数单位。

单位 例如例如 例例1-1   在图在图1－－9电路中，已知电路中，已知U1=1V, U2=-6V, U3=-4V,              U4=5V, U5=-10V, I1=1A, I2=-3A , I3=4A, I4=-1A,              I5=-3A试求：试求：(1) 各二端元件吸收的功率；各二端元件吸收的功率；            (2) 整个电路吸收的功率整个电路吸收的功率图图1－－9   例例1－－1 例例1-1   在图在图1－－8电路中，已知电路中，已知U1=1V, U2=-6V, U3=-4V,U4=5V,  U5=-10V, I1=1A, I2=-3A , I3=4A, I4=-1A,  I5=-3A整个电路吸整个电路吸收的功率为收的功率为解：各二端元件吸收的功率为解：各二端元件吸收的功率为图图1－－9   例例1－－1 你能确定图示电路中电压你能确定图示电路中电压Uab的实际极性吗？为什么？的实际极性吗？为什么？答案：随着答案：随着10kΩ电位器的变化，电位器的变化， Uab的实际电压的实际电压方向会发生变化方向会发生变化。

在幻灯片放映时，请用鼠标单击图片放映录像 名名  称称时间时间 名名  称称时间时间1各种电压波形各种电压波形3:032电压的参考方向电压的参考方向3:553电桥电路的电压电桥电路的电压1:204信号发生器和双踪示波器信号发生器和双踪示波器2:135基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律3:386基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律2:457线性电阻器件线性电阻器件VCR曲线曲线3:318电位器电位器3:069电位器及其应用电位器及其应用3:1010可变电阻器可变电阻器3:2711干电池干电池VCR曲线曲线1:5812函数信号发生器函数信号发生器VCR曲线曲线2:1313直流稳压电源直流稳压电源3:2814稳压电源的特性稳压电源的特性1:2615直流稳流电源直流稳流电源2:5116稳流电源的特性稳流电源的特性1:1917函数信号发生器函数信号发生器2:2918习题习题1－－9电路实验电路实验2:2619晶体管放大器实验晶体管放大器实验2:4820  理想电压源的实现理想电压源的实现2:24根据教学需要，用鼠标点击名称的方法放映相关录像根据教学需要，用鼠标点击名称的方法放映相关录像郁金香。