电工电子技术 第2版教学课件第2章 直流电路.pptx

电电 工工 电电 子子 技技 术术第第2章章 直流电路直流电路2学习目标 掌握电路的基本组成及电路的基本物理量掌握电压电流参考方向的应用掌握电路的基本定律及应用掌握电阻串并联的计算掌握直流电路分析方法第2章 直流电路3目 录第2章 直流电路2.1 电路的组成及作用电路的组成及作用2.2 电路的基本物理量电路的基本物理量2.3 电路基本元件电路基本元件2.4 电气设备的额定值及工作状态电气设备的额定值及工作状态2.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律2.6 电阻的串联、并联及混联电阻的串联、并联及混联2.7 电路分析方法与电路定理电路分析方法与电路定理42.1 电路的组成及其作用2.1.1 电路的组成电路的组成 电路：电路：电路是电流流通的路径，是为实现某种功电路是电流流通的路径，是为实现某种功能而将若干电气设备和元器件按一定方式连接起来的能而将若干电气设备和元器件按一定方式连接起来的整体组成：组成：电源、负载和中间环节电源、负载和中间环节电源电源:提供电能的设备，如发电机、电池、信号提供电能的设备，如发电机、电池、信号源等负载负载:指用电设备，如电灯、电动机、洗衣机等指用电设备，如电灯、电动机、洗衣机等。

中间环节中间环节:把电源和负载连接起来，通常是一些把电源和负载连接起来，通常是一些导线、开关、接触器、保护装置等导线、开关、接触器、保护装置等5升压变压器用电设备（2-62-6）电力系统电路）电力系统电路输电线等发电机降压变压器其它中间环节电力系统中：电力系统中：电路可以实现电能的传输、电路可以实现电能的传输、分配和转换分配和转换2.1 电路的组成及其作用2.1.2 电路的作用电路的作用6放大器话筒扬声器（2-7）扩音机电路电子技术中：电子技术中：电路可以实现电信号的传递、电路可以实现电信号的传递、存储和处理存储和处理2.1 电路的组成及其作用2.1.2 电路的作用电路的作用71.PLC基础知识基础知识由理想元件构成的电路称为实际电路的电路模型，也称为实际电路的电路原理图，简称电路图照明电路原理图照明电路示意图2.1 电路的组成及其作用2.1.3 电路模型电路模型8第2章 直流电路检验学习结果检验学习结果2.基本的理想电路基本的理想电路元件有几个？各用元件有几个？各用什么符号表示？什么符号表示？1.什么是电路？一什么是电路？一个完整的电路包括个完整的电路包括哪几部分？各部分哪几部分？各部分的作用是什么？的作用是什么？3.电路中引入电路电路中引入电路模型的意义何在？模型的意义何在？9 电路中的基本物理量包括：电流、电压（电位、电动势）和电功率等。

导体中电荷的定向移动形成电流，规定正电荷定向移动的方向为电流的实际方向表示电流强弱的量叫电流强度，简称电流，在大小上等于单位时间内通过导体横截面的电荷量不随时间而变的电流称为直流电流大小和方向都随时间变化的电流称为交流电流1.电流的定义电流的定义2.2 电路的基本物理量2.2.1 电流电流10在国际单位制中电荷的基本单位：库仑（简称库、用C表示）时间的基本单位：秒（用s表示）辅助单位：千安（kA）毫安（mA）微安（A）电流的基本单位：安培（简称安、用A表示）2.2 电路的基本物理量2.2.1 电流电流2.电流的单位电流的单位11参考方向是事先任意假定的方向电流参考方向的表示方法如下：1）用实线箭头表示2）用双下标表示，如IAB表示电流的参考方向是由A指向Ba）箭头表示法 b）双下标表示法 电流的参考方向与实际方向相同，电流为正值；与实际方向相反则为负值3.电流的实际方向与参考方向电流的实际方向与参考方向2.2 电路的基本物理量2.2.1 电流电流12电路中A、B两点之间的电压大小等于电场力由A点移动单位正电荷Q从到B点所作的功1.电压电压的实际方向规定由高电位指向低电位电压的参考方向可用箭头、“”、“”极性及双下标来表示。

箭头表示法 极性表示法 双下标表示法2.2 电路的基本物理量2.2.2 电压、电位及电动势电压、电位及电动势13电流、电压的参考方向电流、电压的参考方向 解题前在电路图上标示的电压、电流方向称为解题前在电路图上标示的电压、电流方向称为参考方向参考方向对一个元件，电流参对一个元件，电流参考方向和电压参考方向可以考方向和电压参考方向可以相互独立地任意确定，但为相互独立地任意确定，但为了方便起见，常常将其取为了方便起见，常常将其取为一致，称关联方向一致，称关联方向;如不一如不一致，称非关联方向致，称非关联方向aIRUb关联参考关联参考关联参考关联参考方向下：方向下：方向下：方向下：U=IRU=IR非关联参考非关联参考非关联参考非关联参考方向下：方向下：方向下：方向下：U=U=IRIRaIRUb2.2 电路的基本物理量2.2.2 电压、电位及电动势电压、电位及电动势14在电路中任选一点为参考点，则某点到参考点的电压就称为这一点的电位，用符号V表示，其单位为伏特（V）参考点在电路中的电位为零，又称为零电位点，工程上常取大地、电气设备的外壳、电路的公共连接点作为参考点，以符号“”表示两点间的电压也就是它们的电位差。

2.电位2.2 电路的基本物理量2.2.2 电压、电位及电动势电压、电位及电动势152.2 电路的基本物理量2.2.2 电压、电位及电动势电压、电位及电动势【例【例2-1】在图在图1-10中，已知中，已知I=-3A，试问正电荷的移，试问正电荷的移动方向如何？动方向如何？【解】因为【解】因为I=-3A为负值，电流的实际方向与箭头为负值，电流的实际方向与箭头方向相反，即由方向相反，即由B向向A所以，正电荷的方向由所以，正电荷的方向由B向向A图2-10 例2-1图16电动势是衡量电源将非电能转换为电能的能力大小的物理量，用符号E表示，其单位为伏特（V）3.电动势电动势的方向规定为在电源内部从负极（低电位）指向正极（高电位），用箭头表示2.2 电路的基本物理量2.2.2 电压、电位及电动势电压、电位及电动势172.2 电路的基本物理量2.2.2 电压、电位及电动势电压、电位及电动势【例例2-2】在图在图2-13中，已知中，已知U=-7V，试求：，试求：1）UAB、UBA分别等于多少？分别等于多少？2）A、B两点哪点的实际电位高？两点哪点的实际电位高？解解 1）因为）因为UAB=U 所以所以UAB=-7V；而；而UBA=-UAB，故故UBA=7V；2）因为）因为UAB=VAVB=-7V，所以，所以VA 0，电路实际，电路实际吸收吸收功率，元件功率，元件为负载为负载；若若 P 0，电路实际，电路实际发出发出功率元件功率元件为电源为电源。

U和和I的实际方向相反，则是电源）的实际方向相反，则是电源）（U和和I的实际方向相同，是负载）的实际方向相同，是负载）19电能定义为功率与时间的乘积国际单位制中电能的单位是焦耳（J），简称焦2.电能实际应用中，电能的常用单位千瓦小时（kWh）1 kWh的电能通常称为一度电2.2 电路的基本物理量2.2.3 电功率及电能电功率及电能20第2章 直流电路检验学习结果检验学习结果1.电路由哪几电路由哪几部分组成？试部分组成？试述电路的功能述电路的功能2.请叙述电压、请叙述电压、电位、电位差的电位、电位差的概念与关系概念与关系3.电路计算时电路计算时得出功率的值得出功率的值有正有负，其有正有负，其含义如何？含义如何？212.3 电路基本元件当电流在导体中流过时，定向运动的自由电子与导体内的原子核发生碰撞而受到阻碍，这种导体对电流的阻碍作用称为电阻，用字母R表示，电阻的单位是欧姆（）1.电阻的定义流过电阻流过电阻R的电流，与电阻两端的电压的电流，与电阻两端的电压成正比，与电阻成正比，与电阻R成反比电压电流取关联参考方向电压电流取非关联参考方向欧姆定律2.3.1 电阻电阻222.电阻的伏安特性电阻的伏安特性表征电阻两端电压与电流之间关系的图形曲线称为电阻的伏安特性曲线。

线性电阻 非线性电阻3.电阻元件的功率电阻元件的功率电阻元件始终在吸收功率，是耗能元件2.3 电路基本元件2.3.1 电阻电阻232.3 电路基本元件当电容元件两端加上电源，极板上分别聚集起等量异号的电荷，极板上所带电荷q与两极板间电压u成正比，其比值称为电容元件的电容，用字母C表示，电容的单位为法拉（F）2.3.2 电容电容伏安关系：伏安关系：功率情况：功率情况：Cp=ui在直流电路中在直流电路中 P=0qu0库伏特性库伏特性库伏特性库伏特性电容元件是动态元件，电容元件是动态元件，电容元件是动态元件，电容元件是动态元件，电容元件是储能元件电容元件是储能元件242.3 电路基本元件2.3.3 电感电感伏安关系：伏安关系：功率情况：功率情况：Lp=ui在直流电路中在直流电路中 P=0韦安特性韦安特性韦安特性韦安特性电感元件是动态元件，电感元件是动态元件，电感元件是动态元件，电感元件是动态元件，电感元件是储能元件电感元件是储能元件Li0当电流i流过电感元件时，在元件内部将产生磁通，若磁通与线圈的N匝都交链，则磁链=N，与都是由电感元件的电流所产生，且与电流成正比，比例系数为电感，用字母L表示，其单位是亨利（H）。

25理想电压源理想电压源：两端电压恒定，内部没有损耗的电源称为理想电压源，简称电压源，用US表示电压源输出的电压由自身决定，与电流无关电压源输出的电流由外电路决定实际电压源实际电压源：实际电压源内部具有损耗，可用一个电压源US与一个电阻元件r串联的模型表示实际电压源的伏安特性方程2.3 电路基本元件2.3.4 电压源电压源26理想电流源理想电流源：能输出恒定电流，内部没有损耗的电源，称为理想电流源，简称电流源，用IS表示电流源的电流由自身决定，与电压无关电流源的电压由外电路决定实际电流源实际电流源：实际电流源的伏安特性方程实际电流源内部具有损耗，可用电流源IS与电阻r并联的模型来表示2.3 电路基本元件2.3.5 电流源电流源272.4 电气设备的额定值及工作状态2.4.1 额定值额定值 为了保证电气设备和器件能安全、可靠和经济地工作，制造为了保证电气设备和器件能安全、可靠和经济地工作，制造厂规定了每种设备和器件在工作时所允许的最大电流、最高电压厂规定了每种设备和器件在工作时所允许的最大电流、最高电压和最大功率，称为电气设备和器件的额定值，常用下标符号和最大功率，称为电气设备和器件的额定值，常用下标符号N N表示，表示，如如I IN N,U,UN N,P,PN N。

又称铭牌值又称铭牌值满载满载：电气设备和器件应尽量的工作在额定状态，这中状态又称为满载能保证电气设备工作可靠，而且具有足够的使用寿命轻载：轻载：电气设备低于额定值的工作状态称为轻载，得不到正常的工作情况，不能充分利用设备的工作能力过载过载：电气设备高于额定值的工作状称为过载，会导致过热，绝缘层破坏，长时间过载会缩短设备的使用寿命损坏电气设备282.4 电气设备的额定值及工作状态2.4.2 电路的三种工作状态电路的三种工作状态 电路有电路有空载、短路、有载工作空载、短路、有载工作三种状态，现在以图三种状态，现在以图1 1所示的简所示的简单直流电路为例来分析电路的各种状态单直流电路为例来分析电路的各种状态E E为电源电动势，为电源电动势，R R0 0为电源内阻，为电源内阻，R RL L为负载电阻为负载电阻292.4 电气设备的额定值及工作状态2.4.2 电路的三种工作状态电路的三种工作状态1.1.有载工作状态有载工作状态 当上图开关S闭合时，电路中有电流流过，电源输出电功率，负载取用电功率，这称为有载工作状态1 1）电路中电流）电路中电流I=E/(RI=E/(R0 0+R+RL L)（2 2）负载电阻两端的电压）负载电阻两端的电压U=RU=RL LI=I=E-RE-R0 0I I，当电源内阻极小时，当电源内阻极小时，UEUE由上式可见，电源端电压小于电动势，两者之差为电流。