电工学第1章直流电路1

王宁,大连理工大学

第1章直流电路

王宁,大连理工大学

目录1.1电路的作用和组成 1.2电路的基本物理量 1.3电路的状态 1.4电路中的参考方向 1.5理想电路元件 1.6基尔霍夫定律 1.7支路电流法 1.8叠加定理 1.9等效电源定理 1.10非线性电阻电路

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教学基本要求1.了解电路的作用和组成。 2.了解电路的通路、开路和短路状态；了解电源的有载、空载和短路状态。理解额定值、负载大小和电功率平衡的概念。 3.了解电路中的参考点的意义，掌握电位的计算。 4.理解参考方向和关联参考方向的意义。 5.了解电路模型的概念。理解理想电阻元件的耗能特性、理想电压源的恒压特性和理想电流源的恒流特性。 6.理解电路的基尔霍夫定律。 7.掌握用支路电流法、叠加原理和等效电源定理分析电路的方法。 8.了解非线性电阻元件的伏安特性以及静态电阻和动态电阻的概念。了解简单非线性电阻电路的图解分析法。

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1.1电路的作用和组成一、什么是电路电路就是电流流通的路径。

S

E

是由某些元、器件为完成一定功能、按一定方式组合后的总称。

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1.1电路的作用和组成一、什么是电路电路就是电流流通的路径。

S

E

例：手电筒输配电线路

照明电路芯片中的电路

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二、电路的作用提供能量：供电电路——力能电路传送或处理信号：电话线路、放大器电路测量电路：万用表存储信息：计算机内的存储器信号电路

变电站

自动化生产线

计算机主板

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三、电路的组成电源：将非电形态的能量转换为电能。负载：将电能转换为非电形态的能量。导线等：起沟通电路和输送电能的作用。S

E

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三、电路的组成电源

干电池化学能转换成电能

发电机机械能转换成电能

太阳能电池太阳能转换成电能

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三、电路的组成负载

台灯电能转换成光能

电炉电能转换成热能

电动机电能转换成机械能

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三、电路的组成连结导线

PCB板导线

输电线

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三、电路的组成从电源来看，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，这种电路称为直流电路。当电路中的电流是随时间按正弦规律变化的交流电流时，这种电路称为交流电路。二端网络二端网络

无源网络

有源网络

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1.2电路的基本物理量1.电流 dq (A) i= dt直流电路中：+ E -+ US - I+

+ UL -

Q I= t

电流的实际方向：规定为正电荷运动的方向。电极 R电源

电源

介质电极

传导电流

运流电流针-板照片流光放电

位移电流

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1.2电路的基本物理量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。+ E -+ US - I

+ 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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1.2电路的基本物理量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 E US UL耗的电能。 - - -电压就是电位差。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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1.2电路的基本物理量I

电源电动势与电源电压

+ E -

+ US -

+ UL -

电源电动势的实际方向规定由电源的负极指向电源的正极，即电动势的方向是电位升的方向，用 E表示；

电源电压的实际方向由电源的高电位指向低电位，用US表示；电源电动势与电源电压方向相反，数值一样

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1.2电路的基本物理量5.电功率定义：单位时间内所转换的电能。+符号：P(直流电路)。 E -单位：W。电源产生的功率： PE= E I电源输出的功率： PU= US I负载取用的功率： PL= UL IS

I+ US -+ UL -

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)。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。