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第1章直流电路1.1电路的作用和组成电电路的作用电源:提供 电能的装置直流电源返回电路的作用和组成1.3电路的状态电气设备的额定值(二)开路(三)短路电路的状态1.2/1.4电路基本物理量及其参考方向+3.电压正电荷运动的方向规定为电流的实际方向。 电流的方向用实线箭头(箭标法)表示,亦可用双下标法表示,如Iab。 任意假设的电流方向称为电流的参考方向(亦称为正方向)。电压的实际方向规定由高电位端指向低电位端。 任意假设的电压方向称为电压的参考方向(亦称为正方向)。 电压的参考方向用实线箭头(箭标法)或双下标(双下标法如:Uab)表示,亦可用“+”、“-”(电位法)表示。对一个元件,电流参考方向和电压参考方向可以相互独立地任意确定,但为了方便起见,常常将其取为一致,称关联正方向,这种情形称为正方向关联;如不一致,称非关联正方向,该情形称为正方向不关联。电位的另一定义:在电路中选取一个电位为零的参考点,即零电位点,并在电路图中用符号“┷”表示,电路中各点相对该零电位点的电压即为各点电位。 直流电路中,用大写字母U或V加单下标表示,如:Ua、Vb。 电位实际上是电压的一种特殊情况。 (1)任选电路中某一点为参考点,设其电位为零; (2)标出各电流参考方向并计算; (3)计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。例1:由例题可知:电位的求取方法二(电位升降法)1.选定参考点,即零电位点。并在电路图中用符号“┷”表示。原则上可以随意选取,但为计算分析方便,一般取单电源电路中的电源负极,或多电源的电路中的电源公共连接点为参考点。例2:分别求出下两图中各点的电位和a、b两点间的电压。例2:分别求出下图中各点的电位和a、b两点间的电压。1.选定参考点,即零电位点。并在电路图中用符号“┷”表示。原则上可以随意选取,但为计算分析方便,一般取单电源电路中的电源负极,或多电源的电路中的电源公共连接点为参考点。引入电位后,可简化计算过程和电路图。简化计算的方法将在以后介绍,右图即为将左图用电位标注后,简化得到的电路图。借助电位简化电路作图例3:图示电路,计算开关S断开和闭合时 A点的电位VA1.2/1.4电路基本物理量及其参考方向1.2.4电动势、功率和电能例:求图示各元件的功率. (a)关联方向, P=UI=5×2=10W, P>0,吸收10W功率,为负载。欧姆定律解:对图(a)有,U=IR电动势是衡量外力即非静电力(亦称“电源力”)做功能力的物理量。外力克服电场力把单位正电荷从电源的负极搬运到正极所做的功,称为电源的电动势。电路基本物理量及其参考方向电路基本物理量及其参考方向1.5理想电路元件(一)理想无源元件(一)理想无源元件(一)理想无源元件(一)理想无源元件电阻器的色环电位器电容元件是一种能够贮存电场能量的元件,是实际电容器的理想化模型。电容器电容器伏安关系:电感器理想电压源1.理想电压源(恒压源)2.理想电流源(恒流源)实际电源模型等效原则:用两种电源分别对同一电阻R供电,若在R上得到相等的电压和电流,则认为两种电源对外电路等效。注意:例:(1)用电源模型等效变换的方法将下图简化 (2)求图(a)电路的电流i1和i2。 例:用电源模型等效变换的方法求图(a)电路的电流i1和i2。 解:将原电路变换为图(c)电路,由此可得:[例1.5.1]图示直流电路已知理想电压源的电压US=3V,理想电流源的电流IS=3A,电阻R=1Ω。求(1)理想电压源的电流和理想电流源的电压; (2)讨论电路的功率平衡关系。注意:1.6基尔霍夫定律电路中通过同一电流的每个分支称为支路。用b表示其数量。(一)基尔霍夫电流定律(KCL)电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面。例:列出下图中各节点的KCL方程RC(二)基尔霍夫电压定律(KVL)返回基尔霍夫电压定律的推广应用:广义运用:KVL通常用于闭合回路,但也可推广应用到任一不闭合的电路上。例已知:Us1=30V,Us2=80V,R1=10kΩ,R2=20kΩ, I1=3mA,I2=1mA, 求:I3、U3,说明元件3是电源还是负载,校验功率平衡。电路的分析方法1.电阻的串联分压公式2.电阻的并联分流公式支路电流法是以支路电流为未知量,直接应用KCL和KVL,分别对节点和回路列出所需的方程式,然后联立求解出各未知电流。返回图示电路中解得:i1=-1A i2=1A i1<0说明其实际方向与图示方向相反。各元件的功率:支路电流法的说明*节点电压法如图电路,根据KCL有: i1+i2-i3-is1+is2=0~(1)弥尔曼公式:例:用节点电压法求图示电路中节点a的电位ua。1.8叠加原理使用要领R12.最后叠加时要注意各个电源单独作用时的电流和电压分量的参考方向是否与总的电流和电压的参考方向一致,一致时前面取正号