电路的基本概念与基本元件

2023-07-24 20:19:38

　　江南app1、主主 讲讲 教教 师师:齐云秋齐云秋1.51.5电感元件电感元件1.1 1.1 电路和电路和电路模型电路模型1.6 1.6 理想电源理想电源1.31.3电阻元件电阻元件第第1章章 电路的基本概念和基本元件电路的基本概念和基本元件 1.4 1.4 电容元件电容元件1.2 1.2 电路的电路的基本物理量基本物理量本章的学习目的和要求本章的学习目的和要求 本章内容是贯穿全课程的重要理论基础，本章内容是贯穿全课程的重要理论基础，要求在学习中给予足够的重视。通过对本章要求在学习中给予足够的重视。通过对本章学习，要求理解理想电路元件和电路模型的学习，要求理解理想电路元件和电路模型的概念；进一步熟悉电压、电

　　2、流、和电功率等概念；进一步熟悉电压、电流、和电功率等基本物理量的概念；深刻理解和掌握参考方基本物理量的概念；深刻理解和掌握参考方向在电路分析中的作用。向在电路分析中的作用。电路的概念电路的概念 由实际元器件构成的电流的通路称为由实际元器件构成的电流的通路称为电路电路。1、电路的组成及其功能、电路的组成及其功能电路通常由电路通常由电源或信号源电源或信号源、负载负载和和中间环节中间环节三部分组成。三部分组成。电源或信号源又称为电源或信号源又称为激励激励、由激励产生的电压和电流称为、由激励产生的电压和电流称为响应响应电路的组成电路的组成1、电路的组成及其功能、电路的组成及其功能.电路的功能电路的功能

　　3、1、电路的组成及其功能、电路的组成及其功能电力系统中电力系统中电子技术中电子技术中2、电路模型、电路模型负载负载电源电源开关开关连接导线连接导线SRL+ UIUS+_R0 用抽象的理想电路元件及其组合，近似地代替实用抽象的理想电路元件及其组合，近似地代替实际的器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。际的器件，从而构成了与实际电路相对应的电路模型。理想电路元件理想电路元件2、电路模型、电路模型R+ USLISC理想电路元件理想电路元件2、电路模型、电路模型 理想电路元件是实际电路器件的理想化理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似，和近似，即在一定条件下突出元件主要的电即在一定条件下突出元件

　　4、主要的电磁性质，忽略次要因素，用一个足以表征其磁性质，忽略次要因素，用一个足以表征其主要特性的理想元件近似表示。主要特性的理想元件近似表示。其电特性单其电特性单一、精确，可定量分析和计算。一、精确，可定量分析和计算。 元件可以根据其与外部电路连接的端钮数，元件可以根据其与外部电路连接的端钮数，分为分为二端元件二端元件和和多端元件多端元件。 二端元件与外二端元件与外部电路有两个部电路有两个连接端钮。连接端钮。多端元件与外部多端元件与外部电路有两个以上电路有两个以上的连接端钮的连接端钮方框代表元件方框代表元件几种常见理想元件及其电路符号几种常见理想元件及其电路符号电流源电流源电阻元件电阻元件电感元

　　5、件电感元件电压源电压源电容元件电容元件 USLCR电压源电压源 IS电路由哪几部分电路由哪几部分组成？各部分的组成？各部分的作用是什么？作用是什么？何谓理想电路元件？何谓理想电路元件？其中其中“理想理想”二字在二字在实际电路的含义？实际电路的含义？如何在电路中区如何在电路中区分电源和负载？分电源和负载？试述电路的功能？试述电路的功能？何谓何谓“电路模电路模型型”？学好本课程，应注意抓好四个主要环节：学好本课程，应注意抓好四个主要环节：还要处理好三个基本还要处理好三个基本关系：关系：1、电流、电流电流的大小电流的大小：单位时间内通过导体截面的电量。单位时间内通过导体截面的电量。i dqdt=1A

　　6、=103mA=106A=109nA单位换算单位换算电流的方向电流的方向 习惯上规定以正电荷移动的方向为习惯上规定以正电荷移动的方向为电流的正方向。电流的正方向。电流电流: : 电荷的定向移动。电荷的定向移动。如果电流的大小方向均不随时间变化，则如果电流的大小方向均不随时间变化，则为一常数，这种电流为一常数，这种电流为为直流电流直流电流，用，用DCDC表示。表示。直流电流通常用大写字母直流电流通常用大写字母 I I 表示，即：表示，即：大小和方向随时间而变化电流称为大小和方向随时间而变化电流称为变动电流变动电流，简称，简称交流交流。tqtqIddtqdd用用ACAC表示。表示。 设在某一时刻设在

　　7、某一时刻t t，有正电荷有正电荷d dq q在电场力的作在电场力的作用下沿任意路径从用下沿任意路径从a a点点移动至移动至b b点点，电场力做功为，电场力做功为d dw w，则定义，则定义qwudd为为a a、b b 两点间在时刻两点间在时刻 t t 的电压。的电压。2、电压、电压 由此可见，改变计算电压起点、终点的由此可见，改变计算电压起点、终点的顺序，电压要改变一个负号。顺序，电压要改变一个负号。 若正电荷若正电荷 d dq q 从从b b点沿任意路径移回至点沿任意路径移回至 a a点，点，则电场力做功则电场力做功d dw=- w=- d dw w，于是根据前述定义，于是根据前述定义，b

　　8、b、a a 两点间在时刻两点间在时刻 t t 的电压的电压 uu为为uqwqwudd-dd 电压的方向规定电压的方向规定为为正电荷正电荷受电场力作用的受电场力作用的方向。因此，当电流沿电压方向流过时，电场方向。因此，当电流沿电压方向流过时，电场力做正功。力做正功。 电压的单位是伏特（电压的单位是伏特（V V），另外还有千伏），另外还有千伏(kV)(kV)、毫伏、毫伏(mV)(mV)等较小的辅助单位，它们之等较小的辅助单位，它们之间的换算关系是间的换算关系是 1kV=1000V 1V=1000mV 1kV=1000V 1V=1000mV 1mV1mV=1000V1000V 若电压的大小方向均不随

　　9、时间变化，则若电压的大小方向均不随时间变化，则 为一常数，这种电压称为一常数，这种电压称为为直流电压直流电压。直流电压通直流电压通常用大写字母常用大写字母 U U 表示，即：表示，即：大小和方向随时间而变化的电压称为大小和方向随时间而变化的电压称为变动电压。变动电压。qwddqwqwUdd 电路中的某一点到电路中的某一点到参考点参考点之间的电压，称作该点之间的电压，称作该点的电位。电位通常用字母的电位。电位通常用字母V V表示。原则上电路参考点可表示。原则上电路参考点可以任意选取，通常可认为参考点的电位为以任意选取，通常可认为参考点的电位为零值零值。电路。电路中选定的参考点虽然一般并不与大地相

　　10、联接，往往也中选定的参考点虽然一般并不与大地相联接，往往也称为称为“地地”。在电路图中，参考点用符号。在电路图中，参考点用符号“”表示。表示。例如在右图中，若选例如在右图中，若选c c点为参考点，则点为参考点，则a a、b b两点的电位两点的电位分别为分别为abc acauV bcbuV 3、电位、电位根据前述电位差和电压的关系。根据前述电位差和电压的关系。bcacbauuVVabcbacuuu 由此可见，电路中两点之间的电位差等于由此可见，电路中两点之间的电位差等于该两点之间的电压。该两点之间的电压。特别注意：特别注意：电位与参考点的选取有关电位与参考点的选取有关， 当参考当参考点改变时，电

　　11、路中各点的电位也相应改变，但点改变时，电路中各点的电位也相应改变，但是两点之间的电压不变。另外，参考点本身的是两点之间的电压不变。另外，参考点本身的电位等于电位等于0 0。 在进行电路分析、计算时，必须先对假定在进行电路分析、计算时，必须先对假定待求电流和电压的方向。这个待求电流和电压的方向。这个假定假定的电流和电的电流和电压的方向就称为压的方向就称为参考方向参考方向。iuiu电压参考方向还可以用电压参考方向还可以用“参考极性参考极性”的标注方法。在假设为高电位端标的标注方法。在假设为高电位端标以以“ “ + ”+ ”号，低电位端标以号，低电位端标以“”号。号。参考方向一般用箭头直观地参考方向

　　12、一般用箭头直观地标注在电路中相应位置。标注在电路中相应位置。4、电流与电压的参考方向、电流与电压的参考方向正电荷运动方向规定为正电荷运动方向规定为电流的实际方向电流的实际方向。电流的方向用箭头或双下标变量表示。电流的方向用箭头或双下标变量表示。电流电流从高电位从高电位流向低电位。流向低电位。任意假设的电流方向称为任意假设的电流方向称为电流的参考方向电流的参考方向。 如果求出的电流值为正，说明参考方向与实际方向一如果求出的电流值为正，说明参考方向与实际方向一致，否则说明参考方向与实际方向相反。致，否则说明参考方向与实际方向相反。I正值I负值(a)(b)电流电流参考方向参考方向电压的实际方向电压的

　　13、实际方向规定由电位规定由电位高处高处指向电位指向电位低处低处。与电流方向的处理方法类似，可任选一方向为与电流方向的处理方法类似，可任选一方向为电电压的参考方向。压的参考方向。电压的方向用箭头、正负号或双下标变量表示。电压的方向用箭头、正负号或双下标变量表示。u_+正负号正负号abU Uabab（高电位在前，高电位在前， 低电位在后）低电位在后） 双下标双下标箭箭 头头uab电压电压iu 原则上，电压与电流的参考方向可以任意假原则上，电压与电流的参考方向可以任意假定。但通常假定两者的参考方向一致。这种情况定。但通常假定两者的参考方向一致。这种情况称为称为“关联参考方向关联参考方向”电压与电流的参

　　14、考方向一致。电压与电流的参考方向一致。这种情况称为这种情况称为“关联参考方向关联参考方向” 在假定的参考方向下若得到的电流或电压解在假定的参考方向下若得到的电流或电压解为正值，则说明其的实际方向与参考方向一致；为正值，则说明其的实际方向与参考方向一致；反之则说明其实际方向与参考方向相反。反之则说明其实际方向与参考方向相反。电流的实际方向电流的实际方向I =2A电流参考方向电流参考方向电流的实际方向电流的实际方向I =2A电流参考方向电流参考方向关联和非关联关联和非关联参考方向参考方向aIUbaIUb 实际电源上的电压、电流方向总是实际电源上的电压、电流方向总是的，实际负载上的，实际负载上的电压

　　15、、电流方向是的电压、电流方向是的。因此，假定某元件是电源时，的。因此，假定某元件是电源时，其电压、电流方向应选取非关联参考方向；假定某元件是负其电压、电流方向应选取非关联参考方向；假定某元件是负载时，其电压、电流方向应选取关联参考方向。载时，其电压、电流方向应选取关联参考方向。关于参考方向的有关注意事项关于参考方向的有关注意事项3、参考方向、参考方向(1)(1)分析电路前分析电路前应应电压电流的电压电流的，并标在图中；，并标在图中；(2)(2)参考方向一经选定，在计算过程中不得任意改变。参考参考方向一经选定，在计算过程中不得任意改变。参考方向是列写方程式的需要，是待求值的假定方向而不是方向是列

　　16、写方程式的需要，是待求值的假定方向而不是真实方向，因此不必追求它们的物理实质是否合理。真实方向，因此不必追求它们的物理实质是否合理。(4)(4)参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方向下进参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方向下进 行，实际方向由计算结果确定。行，实际方向由计算结果确定。(3)(3)电阻、电抗或阻抗一般选取关联参考方向，独立源上一电阻、电抗或阻抗一般选取关联参考方向，独立源上一般选取非关联参考方向。般选取非关联参考方向。(5)(5)在分析、计算电路的过程中，出现在分析、计算电路的过程中，出现“正、负正、负”、“加、加、减减”及及“相同、相反相同、相反”这几个名词概

　　17、念时，不可混为一这几个名词概念时，不可混为一谈。谈。 设在设在 d dt t 时间内有正电荷时间内有正电荷 d dq q 沿电场力的沿电场力的作用方向通过两端电压为作用方向通过两端电压为 u u 的元件，则根据的元件，则根据电压的定义可知电场力做的功为电压的定义可知电场力做的功为 电流通过电路元件时，电场力要做功，电流通过电路元件时，电场力要做功，同时发生电能与其他形式能量的转换。同时发生电能与其他形式能量的转换。dw=udq=uidt 5、电能与电功率、电能与电功率uitwpdd 电功率是表示电路做功快慢的物理量。它定电功率是表示电路做功快慢的物理量。它定义为电功对时间的变化率：义为电功对时

　　18、间的变化率：在关联参考方向下，若：在关联参考方向下，若： p p0 0，说明，说明电流与电压的实际方向相同，有电能转电流与电压的实际方向相同，有电能转变成其他形式的能，习惯上称电路变成其他形式的能，习惯上称电路吸收功率吸收功率。p p0 0，说明说明电流与电压的实际方向相反，有其他形电流与电压的实际方向相反，有其他形式的能转变成电能，习惯上称电路式的能转变成电能，习惯上称电路发出功率发出功率。在在t t1 1至至 t t2 2 时间间隔内电场力做的功为时间间隔内电场力做的功为2121ddtttttuitpww w 值正负的含义与前述电功值正负的含义与前述电功率率p p 值正负的值正负的含义相同

　　19、。含义相同。仔细理解下面的例题仔细理解下面的例题 图示电路，若已知元件吸收功率为图示电路，若已知元件吸收功率为20W，电，电压压U为为5V，求电流，求电流I。+UI元元 件件I=PU=205=4A图示电路，已知元件中通过的电流为图示电路，已知元件中通过的电流为10100A，电，电压压U为为1010V，电功率，电功率P。并说明元件性质。并说明元件性质。+UI元元 件件P=UI =10(-100) =1000W元件吸收正功率，说明元件是负载。元件吸收正功率，说明元件是负载。 电压、电位、电压、电位、有何异同？有何异同？ 电功率大的用电器，电功率大的用电器，电功也一定大，这种说电功也一定大，这种说法

　　20、正确吗？为什么？法正确吗？为什么？ 电路分析中引入参考方向的目的是为分析和计算电路分析中引入参考方向的目的是为分析和计算 电路提供方便和依据。电路提供方便和依据。 在电路分析中，引入参考方向的目的是什么在电路分析中，引入参考方向的目的是什么？ 应用参考方向时，你能说明应用参考方向时，你能说明“正、负正、负”、“加、减加、减”及及“相同、相反相同、相反”这几对名词的不同之处吗？这几对名词的不同之处吗？ 应用参考方向时，应用参考方向时，“正、负正、负” ” 指在参考方向下，电指在参考方向下，电压电流数值前面的正、负号，若参考方向下某电流为压电流数值前面的正、负号，若参考方向下某电流为“2A”，说明

　　21、其实际方向与参考方向相反，参考方向下某电压，说明其实际方向与参考方向相反，参考方向下某电压为为“20V”，说明其实际方向与参考方向一致；，说明其实际方向与参考方向一致；“加、减加、减”指参考方向下电路方程式各项前面的正、负符号；指参考方向下电路方程式各项前面的正、负符号； “ “相同相同”是指电压、电流参考方向关联，是指电压、电流参考方向关联，“相反相反”指的是电压、电流指的是电压、电流参考方向非关联。参考方向非关联。 1、电阻与电阻元件、电阻与电阻元件 电阻器：电阻器：电热元件，电热元件，是利用金属材料对电是利用金属材料对电流具有阻碍作用的特性而制成的。流具有阻碍作用的特性而制成的。 特点：

　　22、当电流通过电阻器时有特点：当电流通过电阻器时有电能转变电能转变为热能为热能。 电阻元件：电阻元件：突出其对电流呈现阻力、突出其对电流呈现阻力、消耗电消耗电能能这一特征而抽象出来的这一特征而抽象出来的理想二端元件理想二端元件。 电路符号：电路符号： 若电阻元件两端的电压若电阻元件两端的电压 u u ，通过元件的电流为通过元件的电流为i i，则比值则比值 u / iu / i 称为元件的称为元件的电阻电阻，用字母，用字母 R R 表示。表示。i+u“电阻电阻”一词以既可以指电阻元件，又可以指该一词以既可以指电阻元件，又可以指该元件的参数。元件的参数。线性：线性：如果如果R R 为常数，即为常数，即

　　23、i i与与u u成正比，则称电成正比，则称电阻元件为线性的，阻元件为线性的，非线性：非线性： R不不为常数为常数 在在SISI中，电阻的单位是欧姆（中，电阻的单位是欧姆（）。此外）。此外还有千欧（还有千欧（kk）和兆欧（）和兆欧（MM）等辅助单位。）等辅助单位。它们之间的换算关系是它们之间的换算关系是1M=1000k 1k=1000 在电路分析中，把元件两端的电压在电路分析中，把元件两端的电压 u u 与通过与通过元件的电流元件的电流 i i 的关系，称为元件的的关系，称为元件的伏安特性伏安特性。在关联参考方向下，在关联参考方向下，线性电阻的伏安特性线性电阻的伏安特性可以表可以表示为示为u =

　　24、 R ii+u 线性电阻的伏安特性线性电阻的伏安特性图象在图象在 u i u i 平面上是平面上是一条通过原点的直线。而非线性电阻的由于其一条通过原点的直线。而非线性电阻的由于其R R值值不为常数，所以伏安特性图象呈现为曲线。不为常数，所以伏安特性图象呈现为曲线线性电阻线性电阻非线、电阻元件的伏安特性、电阻元件的伏安特性 由于由于R R0 0，u u 与与 i i 的实际方向相同，的实际方向相同，故故 p p 0 0。即电阻元件在电路中总是处于吸收电。即电阻元件在电路中总是处于吸收电功率的状态，所吸收的电能被转换热能。所以电功率的状态，所吸收的电能被转换热能。所

　　25、以电阻元件是一个耗能元件。阻元件是一个耗能元件。在关联参考方向况下，电阻元件吸收的功率为在关联参考方向况下，电阻元件吸收的功率为p = u i= i 2 R = u2 / R3、电阻元件的电功率、电阻元件的电功率 电容器是由一对相互靠近中间充以绝缘介质电容器是由一对相互靠近中间充以绝缘介质的导体（通常称极板）构成。电容器的作用是储的导体（通常称极板）构成。电容器的作用是储存电场能量。存电场能量。在实际使用中，电容器两极在实际使用中，电容器两极板之间的介质要消耗电能，板之间的介质要消耗电能，而且介质中存在着漏电流。而且介质中存在着漏电流。绝缘介质绝缘介质金属导体金属导体1、电容器、电容器 电容元

　　26、件是在忽略了实际电容器消耗电能电容元件是在忽略了实际电容器消耗电能以及存在漏电流等非主要的电磁现象的基础上以及存在漏电流等非主要的电磁现象的基础上，突出其储存电场能量突出其储存电场能量这一特征而抽象出来的这一特征而抽象出来的二端理想元件。二端理想元件。电容元件的电路符号如图所示：电容元件的电路符号如图所示： 设电容两极板间的电压为设电容两极板间的电压为 u u ，极板上的正电，极板上的正电荷量为荷量为 q q ，则比值，则比值 q / uq / u 称为元件的电容，用称为元件的电容，用字母字母 C C 表示。表示。 Cq / u2、电容元件、电容元件 C C 是由电容元件本身的性质决定的一个参

　　27、数是由电容元件本身的性质决定的一个参数。C C 值越大，说明在值越大，说明在 u u 相同的情况下元件储存相同的情况下元件储存的电荷的电荷 q q 越多，亦即储存的电场能量也越多。越多，亦即储存的电场能量也越多。 在不至引起混淆的情况下，电容元件也简在不至引起混淆的情况下，电容元件也简称为电容。因此，称为电容。因此，“电容电容”一词以既可以指电一词以既可以指电容元件，又可以指该元件的参数。容元件，又可以指该元件的参数。 如果如果C C为常数，即为常数，即q q与与u u成正比，则称电容元成正比，则称电容元件为件为线性线性的，否则就是的，否则就是非线性非线性的。的。 在在SISI中，中， C C

　　28、 的单位是法拉（的单位是法拉（F F）。另外电）。另外电容还有微法（容还有微法（FF）和皮法（）和皮法（pFpF）等辅助单位。）等辅助单位。它们之间的换算关系为它们之间的换算关系为 1F=106F 1F=106 pFuiC(关联参考方向关联参考方向) 任一时刻通过电容元件的电流与该时刻电容任一时刻通过电容元件的电流与该时刻电容元件两端的电压的变化率成正比。若电压的变化元件两端的电压的变化率成正比。若电压的变化率等于零（如直流电流），则通过元件的电流为率等于零（如直流电流），则通过元件的电流为零，元件相当于开路。因此电容元件在电路中具零，元件相当于开路。因此电容元件在电路中具有有“通交流隔直流通

　　29、交流隔直流”的作用。的作用。 tuCidd3、电容元件的伏安特性、电容元件的伏安特性在时刻在时刻t t电容的功率为电容的功率为对上式从对上式从-到到t t进行积分，可得到进行积分，可得到t t时刻电容的储能时刻电容的储能ttutCuitutpd)(d)(t) )()()(21-)(21)(d)(22CutCututCuwtC电容在时刻电容在时刻 t t 的储能取决于该时刻的电压。的储能取决于该时刻的电压。)(21 0)(-2tCuwuC4、电容元件的功率和储能、电容元件的功率和储能 电感器是由导线绕制而成的线圈构成。电电感器是由导线绕制而成的线圈构成。电感器的作用是聚集磁场、储存磁场能量。感器

　　30、的作用是聚集磁场、储存磁场能量。 在实际使用中，构成电感器的线圈具有一在实际使用中，构成电感器的线圈具有一定的电阻，同时在线圈各匝之间还存在着微弱定的电阻，同时在线圈各匝之间还存在着微弱的电容。的电容。1、电感器、电感器 电感元件是在忽略了实际电感器的线圈电电感元件是在忽略了实际电感器的线圈电阻以及线圈各匝之间的微弱的电容等一些非主阻以及线圈各匝之间的微弱的电容等一些非主要的电磁现象的基础上，突出其储存磁场能量要的电磁现象的基础上，突出其储存磁场能量这一特征而抽象出来的二端理想元件。这一特征而抽象出来的二端理想元件。电感元件的电路符号如图所示：电感元件的电路符号如图所示： 设通过电感元件的电流

　　31、设通过电感元件的电流 i i，电流在元件线圈，电流在元件线圈内产生的磁链为内产生的磁链为，则比值，则比值/ / i 称为元件的电称为元件的电感。电感常用字母感。电感常用字母L L表示。表示。 L= / i2、电感元件、电感元件 L L是由电感元件本身的性质决定的一个参数是由电感元件本身的性质决定的一个参数。L L越大，说明在越大，说明在 i i 相同的情况下穿过元件的相同的情况下穿过元件的磁链越多，亦即元件储存的磁场能量也越多。磁链越多，亦即元件储存的磁场能量也越多。 如果如果L L为常数，即为常数，即与与i i成正比，则称电感成正比，则称电感元件为元件为线性线性的，否则就是的，否则就是非线、非线性的。的。 在不至引起混淆的情况下，电感元件简称在不至引起混淆的情况下，电感元件简称为电感。因此，为电感。因此，“电感电感”一词既可以指电感元一词既可以指电感元件，又可以指该元件的参数。件，又可以指该元件的参数。 在在SISI中，中， L L的单位是的单位是亨利（亨利（H H）。此外电感还。此外电感还有毫亨（有毫亨（mHmH）和微亨（）和微亨（HH）等辅助单位，它们）等辅助单位，它们之间的换算关系为之间的换算关系为 1H=1000mH 1mH=1000H 任一时刻电感元件两端的电压与该时刻通过元任一时刻电感元件两端的电压与该时刻通过元件电流的变化率成正比。若电流的变化率等于零（件电流的变化

　　33、率成正比。若电流的变化率等于零（如直流电流），则元件两端的电压为零，元件相当如直流电流），则元件两端的电压为零，元件相当于短路。因此电感元件具有于短路。因此电感元件具有“通直流隔交流通直流隔交流”的作的作用。用。 uiL(关联参考方向关联参考方向)tiLudd3、电感元件的伏安特性、电感元件的伏安特性在时刻在时刻t t电感的功率为电感的功率为)(21 0)(-2tLiwiL对上式从对上式从-到到t t进行积分，可得到进行积分，可得到t t时刻电感的储能时刻电感的储能ttitLiitutpd)(d)(t) )()()(-)(21)di()(22itiLttLiwtL电感在时刻电感在时刻 t t

　　34、的储能取决于该时刻的电流。的储能取决于该时刻的电流。4、电感元件的功率和储能、电感元件的功率和储能1、理想电压源、理想电压源理想电压源的定义理想电压源的定义理想电压源的特点理想电压源的特点能独立向外电路提供恒定电压的二端元件。能独立向外电路提供恒定电压的二端元件。US恒定，恒定，I I由电源和外电路共同决定。由电源和外电路共同决定。USUI0理想电压源的伏安理想电压源的伏安特性特性理想电压源的图符号理想电压源的图符号平行于电流轴的一条直线平行于电流轴的一条直线US理想电压源的开路与短路理想电压源的开路与短路开路开路I=0US+_RL+_U=USI=US+_RL短路短路+_U=0理想电压源上的功

　　35、率计算理想电压源上的功率计算参考方向下参考方向下+UIP发发=UI 参考方向下参考方向下P发发=UI +UI P吸吸=UIP吸吸= UI理想电流源的定义理想电流源的定义理想电流源的特点理想电流源的特点能独立向外电路提供恒定电流的二端元件。能独立向外电路提供恒定电流的二端元件。IS恒定，恒定，U由电源和外电路共同决定。由电源和外电路共同决定。ISIU0理想电流源的伏安理想电流源的伏安特性特性理想电流源的图符号理想电流源的图符号平行于电压轴的一条直线平行于电压轴的一条直线、理想电流源、理想电流源理想电流源的开路与短路理想电流源的开路与短路I=IS+_U=+_U=0理想电流源输出的电流值恒定，

　　36、开路时由于理想理想电流源输出的电流值恒定，开路时由于理想电电流源内阻无穷大，因此其端电压将趋近于无穷流源内阻无穷大，因此其端电压将趋近于无穷大！大！ISRLISRLI=IS1 1、负载状态、负载状态I +US R0Rabcd+URRUI0SIRU 0SIRUUPPPEP=UIP=UI：电源输出的功率：电源输出的功率P PS S=U=US SI I：电源产生的功率：电源产生的功率P=IP=I2 2R R0 0：内阻消耗的功率：内阻消耗的功率I +US R0SRabcd+U2、空载状态、空载状态00S0CPUUUI3、短路状态、短路状态02E0SSC00RIPPPRUIIUI +US R0Rabc

　　37、d+Ul电器元件和电器设备的额定参数电器元件和电器设备的额定参数 NUNINPNR额定电压额定电压 、额定电流、额定电流 、额定功率、额定功率 和额和额定电阻定电阻运行在额定参数下经济合理、安全可靠、保证使用寿命。运行在额定参数下经济合理、安全可靠、保证使用寿命。例例1 15 5 某一电阻元件阻值为某一电阻元件阻值为10 10 ，额定功率为，额定功率为 40W,40W,若加若加30V30V电压能正常工作吗？如要正常工作外加电压不能超电压能正常工作吗？如要正常工作外加电压不能超过多少伏？过多少伏？解：解： （1 1）由欧姆定律）由欧姆定律 ARUI3消耗功率消耗功率WUIP90电阻将被烧毁电阻将

　　38、被烧毁 （2）RUPN2VRPUN20可见可见 ，外加，外加 电压不能超过电压不能超过20V20V例：设图示电路中的电源额定功率例：设图示电路中的电源额定功率P PN N=22kW =22kW ，额定电压额定电压U UN N=220V=220V，内阻，内阻R R0 0=0.2=0.2，R R为可调节为可调节的负载电阻。求：的负载电阻。求：（1 1）电源的额定电流）电源的额定电流I IN N；（2 2）电源开路电压）电源开路电压U U0C0C；（3 3）电源在额定工作情况下的负载电阻）电源在额定工作情况下的负载电阻R RN N；（4 4）负载发生短路时的短路电流）负载发生短路时的短路电流I IS

　　39、CSC。 +US R0SRI+U +US R0SRI+UANNNUPIV2401002 . 02200NNS0CRIUUU2 . 2100220NNNIURA12002 . 02400SSCRUI解：解：(1)(1)电源的额定电流为：电源的额定电流为：(2)(2)电源开路电压为：电源开路电压为：(3)(3)电源在额定状态时的负载电阻为：电源在额定状态时的负载电阻为：(4)(4)短路电流为：短路电流为：例题1-2 电路如图所示，分析电路各元件功率。电压源功率，关联参考方向电压源功率，关联参考方向0515WWIUPSU电流源功率，非关联参考方向电流源功率，非关联参考方向051

　　41、衡。，功率平衡。IABC +U1 + U3+ U2 ：I=1AI=1A，U U1 1=10V=10V，U U2 2=6V=6V，U U3 3=4V=4V。求各元件功率，并分析电路的。求各元件功率，并分析电路的功率平衡关系。功率平衡关系。ab+ 140V4A206A10A56 +90V cd4A206A10A56abcd+ 140V +90V 选选b b点为参考点点为参考点V60610abaUVV140cbcUVA90dbdUVV5090140dccdVVU选选d d点为参考点点为参考点V3056adaUVV90bdbUVV5090140bdcbcUUVV50cdccdVVVU实验一实验一 线、与非线性元件伏安特性的测绘线性与非线性元件伏安特性的测绘一实验目的一实验目的1.1.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点 测试法。测试法。2.2.学习恒电源、直流电压表、电流表的使用方法。学习恒电源、直流电压表、电流表的使用方法。 二原理说明二原理说明绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，即在不同的端电压作用下，测量出相应即在不同的端电压作用下，测量出相应的电流，然后逐点绘制出伏安特性曲线，的电流，然后逐点绘制出伏安特性曲线，根据伏安特性曲线便可计算其电阻值。根据伏安特性曲线便可计算其电阻值。(d)(b)(c)U

　　43、UUIII(a)UI0000图 1 1三实验设备三实验设备 1 1直流电压、电流表；直流电压、电流表；2 2电压源（双路电压源（双路0 030V30V可调可调) )；3 3EELEEL5151组件。组件。四实验内容四实验内容1 1测定线性电阻的伏安特性测定线性电阻的伏安特性按图按图1 12 2接线，图中的电源接线，图中的电源U U选用恒压源的可调稳压选用恒压源的可调稳压输出端，通过直流数字毫安表与输出端，通过直流数字毫安表与1k1k线性电阻相连，线性电阻相连，电阻两端的电压用直流数字电压表测量。电阻两端的电压用直流数字电压表测量。mAVU+_+_010Vk1LR图 1-2调节恒压源可调稳压电源

　　44、的输出电压调节恒压源可调稳压电源的输出电压U U，从从0 0伏开始缓慢地增加（不能超过伏开始缓慢地增加（不能超过10V10V），），在表在表1 11 1中记下相应的电压表和电流表的读数。中记下相应的电压表和电流表的读数。表表1 11 1 线性电阻伏安特性数据线性电阻伏安特性数据 U U(V)(V)0 02 24 4 6 68 81010 I I(mA(mA) )2 2测定测定6.3V6.3V白炽灯泡的伏安特性白炽灯泡的伏安特性将图将图1-21-2中的中的1k1k线性电阻线性电阻换成一只换成一只6.3V6.3V的灯泡的灯泡，重复，重复1 1的步骤，电压不能超过的步骤，电压不能超过6.3V6.3V

　　45、，在表，在表1 12 2中记下相应的电中记下相应的电压表和电流表的读数。压表和电流表的读数。表表1 12 2 线性电阻伏安特性数据线性电阻伏安特性数据 U U(V)(V)1 12 23 3 4 45 56.36.3 I I(mA(mA) )1、理想电压源和理想电流源各有什么特点？它、理想电压源和理想电流源各有什么特点？它们与实际电源的主要区别在哪里？们与实际电源的主要区别在哪里？2、碳精送话器的电阻随声音的强弱变化，当电、碳精送话器的电阻随声音的强弱变化，当电阻阻值由阻阻值由300变至变至200时，假设由时，假设由3V理想电压理想电压源对它供电，电流变化为多少？源对它供电，电流变化为多少？3、当电流源内阻很小时，对电路有什么影响？、当电流源内阻很小时，对电路有什么影响？

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