PDF《第 1章 直流电路》

第1章直流电路电路是电工技术的主要研究对象, 是电工技术和电子技术的基础.

直流电路是交流 电路、 电子电路的基础.本章主要介绍电路的基本知识、 基本定理、 基本定律以及应用 这些定理定律分析和计算直流电路的方 法.这些方法不 仅适用于直流 电路的分析计算, 原则上也适用于其他电路的分析计 算.因此, 本章是 学习电工电子 技术非常重要的基础.

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1 电路的认识 问题的提出 图1 -

1 电路实物连接示意图 若使 一个小灯泡点亮, 需要用哪些电器元件? 如图1 - 1所示电路, 各电器元件的作用是什么? 举出生活中 常用的电路实例, 归纳出电路的组成.如何测量图中小 灯泡上的 电压和流过的电流? 电压和电流有着怎样的关系? 任务目标 (

1 )理解电路的组成和各部分的作用, 重点是电源的 应用;

(

2 )理解电路分析中的重要物理量( 电流、 电压、 电动 势) 及参考方向, 掌握电功率的计算;

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3 )会应用欧姆定律分析计算通路、 断路、 短路三种电路状态;

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4 )会用万用表测量电路的电压、 电流及元件的阻值.

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1 电路及其组成 电路是电流通过的路径, 是各种电气设备或元件按一定方式连接起来的统称.如图1 - 1所示为一个简单的实际电路, 由干电池( 电源) 、 小灯泡( 负载) 、 开关及导线组成. 在一定条件下, 为突出电路的主要电磁性能, 忽略次要因素, 往往将实际电路元件理 想化( 模型化) .例如, 用电阻R 这个理想电路元件代替灯泡、 电阻器、 电阻炉等消耗电能 的实际元件;

用内阻R i 和理想电压源US 相串联的理想元件组合来代替实际的直流电源 电工电子技术基础( 第2版) 等.所谓电路图, 就是用理想电路元件及其组合来代替实际电路元件而构成的图形, 简称 电路, 是由电源、 负载和中间环节三大部分构成.图1 - 2所示为图1 - 1实物连接图所对应 的电路图. 图1 -

2 电路模型示意图 (

1 )电源:提供电能( 或信号) 的装置, 将非电能转换成电能.例如蓄电池、 发电机和 信号源等. (

2 )负载:吸收或转换电能的部分, 将电能转换成非电能.例如电动机、 照明灯和电 炉等. (

3 )中间环节:用来连接电源和负载, 起传递和控制作用, 包括连接导线和控制开 关.最简单的中间环节可以是两根连接导线, 而复杂的中间环节可以是一个庞大的控制 系统. 从电源看, 电源本身的电流通路称为内电路, 电源以外的电流通路称为外电路.当电 路中的电流是不随时间变化的直流电流时, 称电路为直流电路;

当电路中的电流是随时 间变化的交流电流时, 称电路为交流电路.直流电路的物理量用大写的字母表示, 电压、 电流、 电动势分别表示为U、 I、 US( 或E) .交流电路的物理量用小写的字母表示, 电压、 电流、 电动势分别表示为u、 i 、 e. 电路的结构形式有原理图、 接线图、 制版图等多种.其功能也各不相同, 如电器照明 电路、 电力电路、 通信电路、 计算机电路等. 想一想:你能说出构成电路的三个部分吗? 每个部分的作用是什么? 你能画出手电 筒的电路图吗?

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2 电路的基本物理量 1.电流及其参考方向 电荷的定向运动形成电流.电流的大小用电流强度来描述, 即单位时间( t ) 内通过导 体横截面的电荷[ 量] ( q) , 简称为电流.定义式为 i= d q d t (

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1 ) 直流电流也称为恒定电流, 用I表示.在国际单位制( S I ) 中, 电流的单位为安[ 培] ( A) , 1安=1库/秒(

1 A=1 C / s ) . (

1 )电流的实际方向:正电荷运动的方向. (

2 )电流的参考方向:电路分析计算时, 人为规定的电流方向.可用带箭头的直线 表示, 如图1 - 3所示;

也可用双下标表示, 如i a b表示电流的参考方向由a指向b .

2 第1章 直流电路 (

3 )实际方向与参考方向的关系:根据参考方向分析计算电流时, 若所得结果为正 ( I>0 ) , 说明电流的实际方向与参考方向相同;

若所得结果为负( I0 ) , 说明电压的实际方向与参考方向相同;

若所得结果为负 ( U0, 则元件吸收功率;

若P= U I