第一张第二节电路的基本定律:欧姆定律和基尔霍夫定律
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第一章电路的基本概念和基本定律本章是学习电工技术的理论基础,介绍了电路的基本概念和基本定律:主要包括电压、电流 的参考方向、电路元件、电路模型、基尔霍夫定律和欧姆定律、功率和电位的计算等。
主要内容:1电路的基本概念(1) 电路:电流流通的路径,是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成 的系统。
(2) 电路的组成:电源、中间环节、负载。
(3) 电路的作用:①电能的传输与转换;②信号的传递与处理。
2 .电路元件与电路模型(1) 电路元件:分为独立电源和受控电源两类。
① 无源元件:电阻、电感、电容元件。
② 有源元件:分为独立电源和受控电源两类。
(2) 电路模型:由理想电路元件所组成反映实际电路主要特性的电路。
它是对实际电路电 磁性质的科学抽象和概括。
采用电路模型来分析电路,不仅使计算过程大为简化,而且能更清晰 地反映该电路的物理本质。
(3) 电源模型的等效变换①电压源与电阻串联的电路在一定条件下可以转化为电流源与电阻并联的电路,两种电②当两种电源互相变换之后,除电源本身之外的其它外电路,其电压和电流均保持与变换前完全相同,功率也保持不变。
3.电路的基本物理量、电流和电压的参考方向以及参考电位(1 )电路的基本物理量包括:电流、电压、电位以及电功率等。
(2)电流和电压的参考方向:为了进行电路分析和计算,引入参考方向的概念。
电流和电压的参考方向是人为任意规定的电流、电压的正方向。
当按参考方向来分析电路时,得出的电流、电压值可能为正,也可能为负。
正值表示所设电流、电压的参考方向与实际方向一致,负值则表 示两者相反。
当一个元件或一段电路上的电流、电压参考方向一致时,称它们为关联参考方向。
一般来说,参考方向的假设完全可以是任意的。
但应注意:一个电路一旦假设了参考方向, 在电路的整个分源之间的等效变换条件为:U s I s R o 或 1SR o析过程中就不允许再作改动。
(3)参考电位:人为规定的电路种的零电位点。
电路的三大基本定律一、欧姆定律1. 内容- 欧姆定律描述了通过导体的电流与导体两端电压以及导体电阻之间的关系。
对于一段导体而言,其电流I与导体两端的电压U成正比,与导体的电阻R成反比。
- 数学表达式为I = (U)/(R),变形公式U = IR和R=(U)/(I)。
2. 适用条件- 欧姆定律适用于金属导体和电解液导电,对于气体导电和半导体导电等情况,欧姆定律不适用。
3. 应用示例- 已知一个电阻R = 10Ω,两端电压U = 20V,根据I=(U)/(R),可求出电流I=(20V)/(10Ω)=2A。
二、基尔霍夫定律1. 基尔霍夫电流定律(KCL)- 内容- 所有进入某节点的电流的总和等于所有离开这节点的电流的总和。
或者表述为,在任意时刻,流入一个节点的电流代数和为零。
- 数学表达式- 对于一个节点,∑_{k = 1}^nI_{k}=0,其中I_{k}为流入或流出节点的第k个电流,规定流入节点的电流为正,流出节点的电流为负。
- 应用示例- 在一个具有三个支路的节点处,已知I_1 = 3A流入节点,I_2 = 2A流出节点,设I_3为未知电流,根据I_1 - I_2+I_3 = 0,可得I_3=I_2 - I_1=2A - 3A=-1A,负号表示I_3是流出节点的电流。
2. 基尔霍夫电压定律(KVL)- 内容- 沿着闭合回路所有元件两端的电势差(电压)的代数和等于零。
- 数学表达式- 对于一个闭合回路∑_{k = 1}^mU_{k}=0,其中U_{k}为第k个元件两端的电压,在确定电压的正负时,需要先选定一个绕行方向,当元件电压的参考方向与绕行方向一致时取正,反之取负。
- 应用示例- 在一个简单的串联电路中,有电源E = 10V,电阻R = 5Ω,设电流I的方向为顺时针。
按照顺时针方向绕行,根据E - IR=0,可得I=(E)/(R)=(10V)/(5Ω)=2A。
三、焦耳定律1. 内容- 电流通过导体时会产生热量,热量Q与电流I的平方、导体电阻R以及通电时间t成正比。
基本电路定律与定理电路是电子工程中的基础概念,了解和掌握基本电路定律与定理是学习电子工程的关键。
本文将介绍几个基本电路定律与定理,包括欧姆定律、基尔霍夫定律和叠加定理。
通过对这些定律与定理的理解和应用,能够更好地分析和设计电路。
一、欧姆定律欧姆定律是描述电路中电流、电压和电阻之间关系的基本定律。
根据欧姆定律,电流I等于通过电阻R的电压V与电阻R之间的比值,即I=V/R。
这个关系可以用一个简单的公式来表示,为电流等于电压除以电阻。
欧姆定律的应用非常广泛,例如在电路设计中可以通过欧姆定律计算电阻的大小,也可以通过欧姆定律计算电路中的电流和电压。
欧姆定律为电子工程师提供了分析和解决电路问题的基本方法。
二、基尔霍夫定律基尔霍夫定律是描述电路中电流和电压分布关系的定律。
基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律两个方面。
1. 电流定律基尔霍夫电流定律(KCL)指出,在电路中任意节点处,所有流入节点的电流之和等于所有流出节点的电流之和。
这可以表示为∑Iin =∑Iout。
基尔霍夫电流定律是基于电荷守恒原理的,根据该定律,电流在电路中的分布和流动可以得到合理的解释。
2. 电压定律基尔霍夫电压定律(KVL)指出,沿着任何一个闭合回路,电压的代数和等于零。
这可以表示为∑V = 0。
基尔霍夫电压定律是基于能量守恒原理的,通过这个定律可以更好地理解电压在电路中的变化和分布情况。
基尔霍夫定律在电路分析和设计中具有重要的作用,可以帮助工程师解决复杂电路中的电流和电压分布问题。
三、叠加定理叠加定理是用来求解复杂电路中电流和电压的重要方法。
叠加定理的基本思想是将复杂电路分解成若干简化的小电路,分别计算每个小电路中的电流和电压,然后将它们叠加得到最终的结果。
叠加定理适用于线性电路,通过将各个源依次置零来计算小电路的电流和电压,所得到的结果叠加即可得到整个电路的电流和电压。
叠加定理是电路分析中的一种重要方法,可以简化复杂电路的计算过程,提高计算效率。
第一章 电路的三大定律一、欧姆定律欧姆定律是电路分析中的重要定律之一,主要用于进行简单电路的分析,它说明了流过线性电阻的电流与该电阻两端电压之间的关系,反映了电阻元件的特性。
遵循欧姆定律的电路叫线性电路,不遵循欧姆定律的电路叫非线性电路。
1、部分电路的欧姆定律定律: 在一段不含电源的电路中,流过导体的电流与这段导体两端的电压成正比,与这段导体的电阻成反比。
其数学表示为:RUI =(1-1) 式中 I ——导体中的电流,单位)(A ;U ——导体两端的电压,单位)(V ; R ——导体的电阻,单位)(Ω。
电阻是构成电路最基本的元件之一。
由欧姆定律可知,当电压U 一定时,电阻的阻值R 愈大,则电流愈小,因此,电阻R 具有阻碍电流通过的物理性质。
例1:已知某灯泡的额定电压为V 220,灯丝的电阻为Ω2000,求通过灯丝的电流为多少?解: 本题中已知电压和电阻,直接应用欧姆定律求得:A R U I 11.02000220===例2:已知某电炉接在电压为V 220的电源上,正常工作时通过电炉丝的电流为A 5.0,求该电炉丝的电阻值为多少?解: 本题中已知电压和电流,将欧姆定律稍加变换求得:Ω===4405.0220I U R欧姆定律的几种表现形式:电压和电流是具有方向的物理量,同时,对某一个特定的电路,它又是相互关联的物理量。
因此,选取不同的电压、电流参考方向,欧姆定律的表现形式便可能不同。
1) 在图1.1 a.d 中,电压参考方向与电流参考方向一致,其公式表示为: RI U = (1-2)2) 在图1.1 b.c 中,电压参考方向与电流参考方向不一致,其公式表示为:RI U -= (1-3)3) 无论电压、电流为关联参考方向还是非关联参考方向,电阻元件的功率为:RU R I P RR22== (1-4)上式表明,电阻元件吸收的功率恒为正值,而与电压、电流的参考方向无关。
因此,电阻元件又称为耗能元件。
例3:应用欧姆定律求图1.1所示电路中的电阻R图1.1 电路中的电阻解:在图1.1.a 中,电压和电流参考方向一致,根据公式RI U =得: Ω===326I U R 在图1.1.b 中,电压和电流参考方向不一致,根据公式RI U -=得: Ω=--=-=326I U R(a ) (b) (c) (d)在图1.1.c 中,电压和电流参考方向不一致,根据公式RI U -=得: Ω=--=-=326I U R 在图1.1.d 中,电压和电流参考方向一致,根据公式RI U =得: Ω=--==326I U R 结论:在运用公式解题时,首先要列出正确的计算公式,然后再把电压或电流自身的正、负取值代入计算公式进行求解。
电路中的欧姆定律与基尔霍夫定律在学习和应用电路中,欧姆定律和基尔霍夫定律是两个基本定律。
它们为我们解决电路中的电压、电流和电阻之间的关系提供了强有力的工具。
本文将介绍欧姆定律和基尔霍夫定律的原理与应用。
1. 欧姆定律欧姆定律是描述电路中电流、电压和电阻之间的关系的一条基本规律。
它的数学表达式为V = IR,其中V代表电压,I代表电流,R代表电阻。
欧姆定律表明,在一个电阻为R的电路中,电压与电流成正比,电阻越大,通过电路的电流越小。
欧姆定律的应用非常广泛。
在实际的电路设计和故障排查中,我们经常使用欧姆定律来计算电路中的未知电流或电压。
例如,在一个简单的电路中,如果我们已知电阻的阻值和电压,那么我们可以通过欧姆定律计算出通过电路的电流。
2. 基尔霍夫定律基尔霍夫定律,又称为基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律,是描述电路中电流守恒和电压守恒的重要原理。
基尔霍夫电流定律规定,在任何电路中,进入某一节点的电流总和等于离开该节点的电流总和。
即∑Iin = ∑Iout。
基尔霍夫电压定律规定,在电路中任意闭合回路中,电压源、电阻和其他元件的电压之和等于零。
即∑V = 0。
这意味着在一个闭合回路中,电压的代数和为零。
基尔霍夫定律的应用非常重要。
通过这些定律,我们可以建立电路方程组,解决复杂电路中的未知电流和电压。
基尔霍夫定律也有助于我们理解电流和电压在电路中的流动规律,为电路设计和分析提供了理论基础。
3. 欧姆定律与基尔霍夫定律的联合应用在实际的电路分析中,欧姆定律与基尔霍夫定律常常需要联合应用。
通过欧姆定律计算电路中的电流和电压值,再利用基尔霍夫定律建立方程组,从而解决未知电流和电压的值。
例如,我们可以通过欧姆定律计算出电路中某一段电阻的电流,然后利用基尔霍夫电压定律计算出电路中其他元件的电压。
通过迭代计算,我们可以逐步求解出整个电路中各个元件的电流和电压。
总结:电路中的欧姆定律和基尔霍夫定律是解决电路中电流、电压和电阻关系的基本工具。
第一章第二节题目1、如图所示电路中,在开关S 打开和闭合时,I 分别为______。
A.0 A和2 AB.1 A和2 AC.0 A和0 AD.0 A和-2 A2、根据基尔霍夫第一定律(电流定律),若某电路有多根导线连接在同一个节点上,则流进节点的总电流一定______流出节点的总电流。
A.大于B.小于C.等于D.不等于3、如图所示电路中,在开关S 打开和闭合时,A点电位V A分别为______。
A.6 V和-6 VB.6 V和0 VC.6 V和0 VD.0 V和0 V4、如图所示电路中,在开关S打开和闭合时,A点电位V A分别为______。
A.2 V和0 VB.-2 V和0 VC.-6 V和0 VD.0 V和0 V5、如图所示电路中,在开关S 打开和闭合时,I 分别为______。
A.0 A和2 AB.1 A和2 AC.0 A和0 AD.0 A和-2 A6、如图所示电路中,在开关S 打开和闭合时,I 分别为______。
B.2 A和∞C.0 A和0 AD.0 A和1 A7、如图所示电路中,在开关S 打开和闭合时,I 分别为______。
A.0 A和∞B.2 A和∞C.0 A和0 AD.0 A和1 A8、如图所示电路中,在开关S打开和闭合时,A点电位V A分别为______。
A.0 V和10 VB.6.7 V和0 VC.3.3 V和0 VD.0 V和0 V9、如图所示电路中,V A=______V。
A.5B.3.3C.6.67D.010、如图所示电路中,V A=______V。
A.2B.-2C.-3.3D.411、如图所示电路中,在开关S打开和闭合时,A点电位V A分别为______。
B.-2 V和0 VC.-6 V和0 VD.0 V和0 V12、如图所示电路中,在开关S打开和闭合时,A点电位V A分别为______。
A.2 V和0 VB.-2 V和0 VC.-6 V和0 VD.0 V和0 V13、如图所示电路中,在开关S 打开和闭合时,I 分别为______。
A.0 A和∞B.2 A和∞C.0 A和0 AD.0 A和1 A14、如图所示电路中,在开关S 打开和闭合时,I 分别为______。
A.0 A和∞B.2 A和∞C.0 A和0 AD.0 A和1 A15、如图所示电路中,在开关S打开和闭合时,A点电位V A分别为______。
A.0 V和10 VB.6.7 V和0 VC.3.3 V和0 VD.0 V和0 V16、基尔霍夫第一定律的表达式为______。
A.∑I=0B.U=IRC.U=E-IRD.∑E=∑IR17、基尔霍夫第二定律的表达式为______。
A.∑I=0B.U=IRC.U=E-IRD.以上全错18、对具有n个节点的电路,应用基尔霍夫电流定律只能列出______个独立方程。
A.n-1B.nC.1-nD.n+119、对具有n个节点B条支路的电路,应用基尔霍夫电压定律只能列出______个独立方程。
A.n-1B.B-(n-1)C.B-n-1D.B-n20、当电压、电流的参考方向选得一致时,电阻上的电压和电流关系可用______表示。
A.I=U/RB.I=RUC.R=IUD.I=-U/R21、如图所示电路中,在开关S 打开和闭合时,A点电位V A分别为______。
A.6 V和-6 VB.6 V和0 VC.6 V和0 VD.0 V和0 V22、如图所示,电流I为______A。
A.-1B.0C.1D.0.523、当电压、电流的参考方向选得相反时,电阻上的电压和电流关系可用下式______表示。
A.I=U/RB.I=RUC.R=-IUD.I=-U/R24、如图所示,A点的电位是______V。
A.12 VB.2 VC.-2 VD.-8 V25、如图所示,当开关未闭合时,开关两侧的A点与B点间的电压是______V,B 点与C点间的电压是______V。
A.0/12B.0/0C.12/0D.12/1226、如图所示,当开关闭合时,开关两侧的A点与B点间的电压是______V,B点与C点间的电压是______V。
A.12/12B.12/0C.0/0D.0/1227、一段含源支路如图,其电流I的表达式为______。
A.R UE I -=R C .R E U I -=D .R UE I --=28、一段含源支路如图,其电流I 的表达式为______。
A .R U E I -=B .R U E I +=C .R E U I -=D .R UE I--=29、一段含源支路如图,其电流I 的表达式为______。
A .R U E I -=B .R U E I +=C .R E U I -=D .R UE I--=30、一段含源支路如图,其电流I 的表达式为______。
A .R U E I -= B .R U E I += C .R EU I -=R31、如图所示电路中,V A=______V。
A.5B.3.3C.6.67D.032、如图所示,电流I 为______A。
A.-1B.0C.1D.0.533、如图,某局部电路,I4 = ______。
A.-3 AB.3 AC.5 AD.-1 A34、如图,AB两点间电压U AB=______。
A.E1-E2-IRB.E2-E1-IRC.E2-E1+IRD.E1-E2+IR35、如图,AB两点间电压U AB=______。
A.E1-E2-IRB.E2-E1-IRC.E2-E1+IRD.E1-E2+IR36、如图,AB两点间电压U AB=______。
A.-E1-E2-IRB.-E2-E1-IRC.E2+E1+IRD.E1-E2-IR37、如图,AB两点间电压U AB=______。
A.E1-E2-IRB.E2+E1-IRC.E2+E1+IRD.-E1-E2-IR38、如图所示电路中,V A=______V。
A.5B.10C.6.67D.039、如图所示电路中,V A=______V。
A.8B.10C.6.67D.440、如图所示电路中,V A=______V。
A.2B.-2C.-3.3D.441、如图所示电路中,V A=______V。
A.-5B.-10C.-6.67D.042、如图所示,电流I为______A。
A.-1B.0C.1D.0.543、如图所示,a、b、c、d 四点中,电位值为正的是______。
A.aB.c,dC.a,c,dD.a,b,c,d44、图示电路中I4=______。
A.6 AB.8 AC.10 AD.0 A45、如图所示,a、b、c、d 四点中,电位值为负值的是______。
A.aB.bC.cD.d46、如图所示,V a电位值为______V。
A.10B.5C.-5D.-1047、如图所示,V b电位值为______V。
A.10B.5C.-5D.048、如图所示,V d电位值为______V。
A.10B.5C.-5D.-1049、如图所示,a、b、c、d 四点中,电位值为正值的是______。
A.aB.bC.cD.d50、如图所示,a点电位V a =______V。
A.0B.10C.5D.-551、如图所示,b点电位V b =______V。
A.0B.10C.2D.-252、如图所示,a、b、c、d 四点电位值中,最高点为______。
A.aB.bC.cD.d53、如图所示,d点电位V d =______V。
A.0B.-10C.5D.-554、如图所示,d点电位V d=______V。
A.0B.10C.-5D.555、如图所示,a、b、c、d 四点中,电位值为负的是______。
A.aB.c,dC.a,c,dD.a,b,c,d56、某直流电阻电路如图,已知V A=24 V,E=12 V,I E =2 A,R1=R2= 4 Ω,则V B=______V。
A.8B.-8C.32D.457、某直流电阻电路如图,已知V A=24 V,E=12 V,I E =2 A,R1=R2=3Ω,则I E=______V。
A.1B.-1C.9D.058、某直流电阻电路如图,已知V B=6 V,E=12 V,I E=4 A,R1=R2=3 Ω,则V A=______ V。
A.30B.18C.6D.-659、由两台发电机构成的某直流供电网络等效简化后如图,已知发电机V A=240 V,I E1=30 A,R L=4 Ω,以下四种说法正确的是______。
A.I L= 120 AB.两台发电机均匀出力C.I E2=60 AD.两台发电机负载不均匀60、某电路局部如图,正确表达U CE的电压方程式为______。
A.U CE=E C-(I C+I’C)R CB.U CE=-E C-I C R CC.U CE=E C-I C R CD.U CE=-E C-(I C +I’C)R C61、关于基尔霍夫(Kirchhoff)电流定律,下列说法错误的是______。
A.适用于各种不同元件所构成的电路B.适用于任何规律变化的电流C.交流电路电流定律表达式为∑i=0D.交流电路电流定律表达式为∑I=062、关于基尔霍夫(Kirchhoff)电压定律,下列说法错误的是______。
A.适用于各种不同元件所构成的电路B.适用于任何规律变化的电压C.交流电路电压定律表达式为∑u =0D.交流电路电压定律表达式为∑U =063、如图所示,c点电位V c =______V。
A.-8B.8C.2D.-264、直流电阻电路截取局部如图,已知:I1=2 A,I2=3 A,I3=3 A,I4=-1 A,R= 4 Ω,则U =______。
A.4 VB.12 VD.-4 V65、如图,某局部电路,I1=______A。
A.-1B.4C.5D.-466、如图,某局部电路,I2 =______A。
A.-10B.3C.5D.-267、如图,U AB=______。
A.0 VB.25 VC.-25 VD.50 V68、如图,U AB=______。
A.0 VB.25 VD.50 V69、如图,U AB=______。
A.30 VB.-30 VC.-25 VD.20 V70、如图,U AB=______。
A.0 VB.50 VC.-50 VD.10 V71、如图,U BC=______。
A.0 VB.24 VC.-24 VD.12 V72、如图,U BC=______。
A.0 VB.24 VC.-24 V73、如图所示,a、b、c、d 四点电位值中,最高点为______。
A.aB.bC.cD.d74、某直流电阻电路截取局部如图,已知:I1=2 A,I2=3 A,I3=3 A,I4=-1 A,R= 4 Ω,则U =______。
A.4 VB.-4 VC.12 VD.-8 V75、如图,当开关S断开及闭合两种情况下,V B=______。