第一章 直流电路基础知识复习

12几种电容器的形状3学习要点掌握主要物理量的概念(电流、电压、电动势、功率、电阻）建立起电路的概念常用电路元件的伏安特性电路的负载、开路及短路状态欧姆定律及应用第一章直流电路基础知识4一、主要物理量电荷的定向移动形成电流。电流大小：单位时间内通过导体截面的电量。大写I表示直流电流tqI1、电流正电荷运动方向规定为电流的实际方向。电流的方向用箭头或双下标变量表示。任意假设的电流方向称为电流的参考方向。如果求出的电流值为正，说明参考方向与实际方向一致，否则说明参考方向与实际方向相反。I正值I负值(a)(b)2、电压、电位和电动势电路中a、b点两点间的电压定义为单位正电荷由a点移至b点电场力所做的功。电路中某点的电位定义为单位正电荷由该点移至参考点电场力所做的功。电路中a、b点两点间的电压等于a、b两点的电位差。baabVVUqUWab电压的实际方向规定由电位高处指向电位低处。与电流方向的处理方法类似，可任选一方向为电压的参考方向例：当ua=3Vub=2V时u1=1V最后求得的u为正值，说明电压的实际方向与参考方向一致，否则说明两者相反。u2=－1V+　　u1　　－ab－　　u2　　+ab83、功率：定义：计算:(1)电压与电流采用关联参考方：P=UI=I2R=U2/R——支路吸收功率TWP+u(t)-i(t)退出9二、电路模型为了便于对电路进行分析计算，常常将实际电路元件理想化，也称模型化，即在一定条件下突出其主要的电磁性质，忽略次要的因素，用一个足以表征其主要特性的理想元件近似表示。由理想电路元件所组成的电路，称为电路模型。常见的电路元件有电阻元件、电容元件、电感元件、电压源、电流源。电路元件在电路中的作用或者说它的性质是用其端钮的电压、电流关系即伏安关系（VAR）来决定的。1、电路模型的概念101电路的作用与组成部分电路—电流流通的闭合路径（为了某种需要而将某些电工设备或元件按一定方式连接起来的电流通路）。2.电路的作用—传输和转换电能；传递和处理信号。11电源：将非电能转换成电能的装置(干电池,蓄电池,发电机)或信号源。中间环结：把电源与负载连接起来的部分(连接导线,开关)负载：将电能转换成非电能的用电设备(电灯,电炉,电动机)3、电路的组成：12电池灯泡EIRU+_负载电源电路的组成133、电路模型理想元件：（模型元件）R电路模型：理想元件组成的电路。电路图：电路模型画在一个平面上所形成的图形。退出14三、常用电路元件的伏安特性151、电阻元件（无源二端元件）定义：伏安关系可用u-i平面过坐标原点的曲线来描述的二端元件。u/Vu/Vi/Ai/A00i+u-退出16电阻元件作用：电能转换为热能分类：线性电阻：伏安关系为u-i平面过坐标原点的直线。非线性电阻：伏安关系为u-i平面过坐标原点的曲线。退出172．电容元件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。伏安关系：符号：iC+　　u－dtduCidtduCi只有电容上的电压变化时，电容两端才有电流。在直流电路中，电容上即使有电压，但ｉ＝０，相当于开路，即电容具有隔直作用。C称为电容元件的电容，单位是法拉（F）。存储能量：2C21CuW183、理想电压源元件（有源二端元件）1、定义：能独立向外电路提供恒定电压的二端元件。2、符号表示3、伏安关系：平行于i轴的一条直线。+Us-4、特点：恒压不恒流（端电压u与i无关，电流i由外电路确定）。Us退出194、理想电流源元件（有源二端元件）1、定义：能独立向外电路提供恒定电流的二端元件。2、符号表示3、伏安关系：平行于u轴的一条直线。Is4、特点：恒流不恒压（电流i与u无关，端电压u由外电路确定）。Is退出20三、电路的工作状态（开路、短路和通路）受控电源（后面介绍）理想电压源电源实际电源理想电源电压源理想电流源电流源R0IsU0E+_U0R0E（R0=0）Is（R0∞）211.5.1电源有载工作（通路）电路特征：I=E/(R0+R)U=IR=E–IR0P=PE-△P将上式乘以I，得（注意：电源输出的功率和电流由负载决定。）上式表明：当R变化时，电源端电压变化不大，则此电源带负载的能力强。当RR0时U≈E一、电压和电流+_IRUabESR0ab22电源的外特性曲线表示电源端电压与输出电流之间的关系曲线，称为外特性曲线。U=IR=E–IR0IU0EIR023二.功率与功率平衡20IREIUI电源的发出功率=负载的取用功率+电源内阻上的消耗功率P----电源输出的功率PE----电源产生的功率PR----电源内阻上消耗的功率IUE+_RabSR0功率平衡方程式：P=PE-PR24开关S断开时，外电路的电阻无穷大,电流为零，电源的端电压U端等于电源电动势E。二、开路（断路或空载）电路特征：I=0U=0U端=EPE=P=0I=0+_RUEabSU0R0（其中：PE=EI、P=UI）25三.短路U=0I=00SREI20EIRPPSI短路电流P=0电路特征：+-E+-0RUIsI=0+_RUEabSR0当R00时，Is∞（烧毁电源）。注意：电压源不允许短路！IS261-4欧姆定律•U和I为关联正方向时：IUR•U和I为非关联正方向时：IUR•线性电阻：遵循欧姆定律的电阻，其阻值的大小和电流电压无关。27广义欧姆定律(支路中含有电动势时的欧姆定律)EIRUabREUIab当UabE时，I0表明方向与图中假设方向一致当UabE时，I0表明方向与图中假设方向相反E+_baIUabR