电工学第二版唐介主编第1章直流电路

电工学第二版唐介主编第1章直流
1-4
电路
1.2 电路的基本物理量
1. 电流 dq
i = dt （A）
直流电路中：
Q I= t
I
＋
＋＋
＋
E
US
UL
－ －
－
电流的实际方向：规定为正电荷运动的方向。
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电路
2. 电位
电场力将单位正电荷从电路 的某一点移至参考点时所消 耗的电能。
单位：J。
单位转换：千瓦时（kW·h）
1 千瓦时为 1 度电，1 kW·h＝3.6 106 J。
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1-8
电路
1.3 电路的状态
一. 通路
• 当开关闭合，电源与负载接 通，即电路处于有载工作状 a 态。
E
电路中的电流为 I=E/(R0+R) R0
b
负载电阻两端的电压为 U=IR
电压(降)的参考方向
假设的电压降低之方向
参考方向
+
U
–
参考方向
+
U
–
+
实际方向
U >0
+ 实际方向
U <0
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电压参考方向的三种表示方式：
(1) 用箭头表示
U
(2) 用正负极性表示
+
U
(3) 用双下标表示
A
UAB
B
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P=0
电工学第二版唐介主编第1章直流 电路
I= 0
U= U0
R
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三. 短路
• 当电源两端由于某种原因而联在
IS
一起时，称电源被短路。
a
c
• 短路时，可将电源外电阻视为零， E
R
电流有捷径流过而不通过负载。
R0
• 由于R0很小，所以此时电流很大， b
d
称之为短路电流 Is 。
电路短路时的特征为
E
US
－－
UL －
直流电路中电压用 U 表示，单位为伏[特]（V）。
US 是电源两端的电压， UL 是负载两端的电压。
4. 电动势
电源中的局外力（非电场力）将单位正电荷从电源负极
移至电源正极时所转换而来的电能称为电源的电动势。
符号： E 或 e，单位：V。 电动势的实际方向：由低电位指向高电位。
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I
＋＋
＋
E
US
UL
－－
－
直流电路中电位用 V 表示，单位为伏[特]（V）。 参考点的电位为零。
参考点的选择： ① 选大地为参考点： ② 选元件汇集的公共端或公共线为参考点：
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电路
3. 电压
I
电场力将单位正电荷从电路
＋＋
＋
的某一点移至另一点时所消 耗的电能。 电压就是电位差。
共性
建立在同一电路理论基础上
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电路
1 0 B A S E - T w a ll p la t e
2. 电路模型 (circuit model)
开关 灯泡
电 池
导线
电路图
Rs
RL
Us
电路模型
反映实际电路部件的主要电磁
性质的理想电路元件及其组合。
理想电路元件
有某种确定的电磁性能的理想元件
电工学第二版唐介主编第1章直流 电路
I
U
R
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二. 开路
• 如图电路：当开关断开时，电路
则处于开路(空载)状态。
a
• 开路时，外电路的电阻为无穷大，
电路中的电流 I 为零。
E
• 电源的端电压(称为开路电压或空 R0
载电压 U0 ) 等于电源的电动势，
电源不输出电能。
b
电路开路时的特征为
I=0 U = U0 = E
元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:
实际方向
A
B
实际方向
A
B
问题
复杂电路或电路中的电流随时间变化时， 电流的实际方向往往很难事先判断
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电路
参考方向
电流(代数量) 大小 方向(正负）
任意假定一个正电荷运动的方向即为电 流的参考方向。
i A
参考方向
B
电流的参考方向与实际方向的关系：
电工学
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电路
第1章 直流电路
重点：
1. 电压、电流的参考方向 2. 基尔霍夫定律 3. 电路定理
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电路
1.1 电路的作用和组成
1. 实际电路
由电工设备和电气器件按预期目的连 接构成的电流的通路。
功能
a 能量的传输、分配与转换；(强电) b 信息的传递与处理。(弱电)
Байду номын сангаас
电流 电流强度
带电粒子有规则的定向运动 单位时间内通过导体横截面的电荷量
de f Δq dq i(t)lim
Δt0Δt dt
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电路
单位
A（安培）、kA 、mA、A
1kA=103A 1mA=10-3A
1 A=10-6A
方向
规定正电荷的运动方向为电流的实际方向
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电路
5. 电功率
I
定义：单位时间内所转换的电能。 ＋ ＋
＋
符号：P（直流电路）。 单位：W。
E
US
UL
－－
－
电源产生的功率： PE = E I
电源输出的功率： PUS = US I
负载取用的功率： PL = UL I
6. 电能
定义：在时间 t 内转换的电功率称为电能：W = P t
符号：W（直流电路）。
U=0 I = Is = E / R0
电工学第二版唐P介=主编第P1章=直I流2 R0
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电路
1.4 电路中的参考方向
(reference direction)
电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链、能 量、电功率等。在线性电路分析中人们主要关心的物理量 是电流、电压和功率。
1. 电流的参考方向 (current reference direction)
i 参考方向
i 参考方向
A
BA
B
实际方向
实际方向
i>0
i<0
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电流参考方向的两种表示：
• 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。
i
A
B
• 用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指向B。
A
iAB
B
电工学第二版唐介主编第1章直流 电路
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2. 电压的参考方向 (voltage reference direction)
电位V 电压U
单位正电荷q 从电路中一点移至参考点 (V=0)时电场力做功的大小
单位正电荷q 从电路中一点移至另一点时 电场力做功（W）的大小
U
def
dW
dq
实际电压方向
电位真正降低的方向
单位：V (伏)、kV、mV、V
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电路
问题
复杂电路或交变电路中，两点间电压的实际方向往往 不易判别，给实际电路问题的分析计算带来困难。
3. 关联参考方向
元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为关联参考 方向。反之，称为非关联参考方向。
i
i
+
U
-
关联参考方向