正文 第二章 電路的基本概念和基本定律(1 / 3)

【內容提要和要求】

(一)內容提要

1.電路是電流通過的路徑,它的三個基本組戍部分是:電源載和連接導線。

2.理想電路元件尺、1、C用來反映電阻效應、磁場效應、電場史應。實際電路元件可以用理想電路元件來模擬。、

3.由理想電路元件構成的電路稱實際電路的模型。用圖形表示時,稱為電路圖。

4.電荷的定向運動形成電流,習慣以正電荷流動的方向(或負、1荷運動的反方向)作為電流的方向。

5.參考方向是代數量的基準方向,參考方向與實際方向一致時。代數量的數值為正,反之為負。參考方向可以任意選取。

6.電流的單位為安培(A),1A等於1s內通過1c的電荷。

7.電壓反映單位正電荷移過兩點時放出的能量,1v等於1c正,1荷移過兩點時放出1J的能量。

8.兩點問的電壓等於兩點的電位差,某點的電位等於該點對參考點的電壓。

9.電動勢E表明電源力將單位正電荷從負極經電源內部推到正表.所作的功。

10.電源內部沒有內阻損耗時,其端電壓等於電動勢。

11.電功率P=U1.1W=1V×1A。

12.電功或電能A=W=U1t,1J=1V×IAX1s。

13.當U和,取關聯參考方向時,P=U1的計算結果為正值時表示吸收功率;為負值時,表示發出功率。

14.導體的電阻為R=fD告,導體的電阻隨溫度的升高而增加。

15.電阻元件的特性用其伏安關係來表明,線性電阻元件的伏安是係式為U=彤,稱為歐姆定律。U和,為非關聯方向時,歐姆定律的形式為U=一腳。

16.電導G等於電阻R的倒數,單位為西門子(S)。

17.電阻吸收的功率屍=,2貿=12/月。

18.基爾霍夫電流定律(KC1.)表明,流入節點電流的代數和等於流出該點的電流的代數和。

19.基爾霍夫電壓定律(KV1)表明,沿任一閉合回路所有電壓的代數和等於零,即∑U:0。或沿任一回路所有電動勢的代數和等於所有電阻電正.降的代數和。

20.支路電流法是應用基爾霍夫定律對電路列出方程,然後求出各支路電流的方法。

(二)教學要求

1.能說明電流、電壓和電動勢的定義、單位、實際方向和參考方向。

2.能說明電位的定義及與電壓的關係。

3.會計算電路的功率,能判斷元件的功率吸收還是發出。會計算電路吸收的電能。

4.能熟練應用歐姆定律計算電阻元件中的電流、電壓或電阻。會計算電阻元件消耗的功率。

5.能列寫KC1方程,並會求節點的未知電流。

6.能列寫KV1。方程,並會求回路中的未知電壓。

7.會應用支路電流法分析計算電路。

2.1實際電路和電路模型

一、實際電路和實際電路元件

電路就是電流通過的路徑。根據不同的需要,電路有各種各樣的結構形式。手電筒是最簡單的一種電路,它由於電池、小電珠、連接導線(金屬筒體)和開關組成。電路複雜時如網狀,所以常將電路稱為電網絡,或簡稱網絡。大的網絡如電力網,縱橫數千裏。跨省乃至跨國。小的網絡如集成塊,不如指甲大,其結構要用顯微鏡才能觀察到。

電路主要由以下三個基本部分組成:

(1)電源。是提供電能或電信號的設備,如發電機、電池和各種信號源。

(2)負載。即用電器,它將電能或電信號轉變成其它形式的能量或信號,如電燈、電動機、揚聲器(喇叭)、電解槽等。負載也叫作負荷。

(3)連接導線。用來傳輸電能和傳遞電信號。

此外,電路中還有開關、儀表、保護裝置和變換器等設備。

電路的作用主要有兩個,一是電能的傳輸和轉換。如電力係統,它由發電機、變壓器、傳輸線和各種用電設備等組成。二是電信號的傳遞和處理。如收音機、電視機,它將接收到的電信號經過變換和放大後還原為原來的聲象。

實際電路中的各種電氣器件,稱為實際電路元件,如發電機、變壓器、電動機、日光燈和燈泡等。實際電路元件通電時,產生的電磁效應不是單一的,如燈泡通it電流時,不僅要發熱發光,還會產生微弱磁場。電動機通電時,不僅要轉動,線圈和鐵心要發熱,並有很強的磁場。電容器通電時,不僅極板間有很強的電場,絕緣介質還會微微乏熱。因而,實際電路元件中的各種電磁效應往往交織在一起,給分析處理問題帶來很大的難。解決問題的方法是,將次要的電磁效應忽略不計,而隻考慮主要的電磁效應,並用表iE單一電磁效應的理想電路元件來表示實際電路。

二、理想電路元件和電路模型

實際電路元件通電時所產生的電磁效應雖然比較複雜,但歸結起來,:E非是下列三種基本效應:

(1)電阻效應。將電能轉換為其它能量(如熱能、機械能、化學能等消耗掉。

(2)磁場效應。將電能轉換為磁場能量並儲存起來。

(3)電場效應。將電能轉換為電場能量並儲存起來。

據此,相應引入三個理想電路元件,每個元件隻反映上列一種效應。奎三個理想電器元件是:

(1)理想電阻元件。它隻產生電阻效應,也就是通電時起消耗電能的乍用,而沒有其它作用。其文字符號為R。

(2)理想電感元件。它隻產生磁場效應,也就是通電時將電能轉換為載場能量並儲存在

元件中。其文字符號為1。

(3)理想電容元件。它隻產生電場效應,也就是通電時將電能轉換為電場能量並儲存在元件中。其文字符號為c。

除了上述三種理想電路元件外,今後還要引入兩個表征電源特性的理想元件:理想電壓源和理想電流源。

理想電路元件簡稱電路元件,如理想電阻元件簡稱電阻元件,理想電感元件簡稱電感元件,理想電容元件簡稱電容元件等。

如果將實際電路元件理想化,即隻考慮其主要的電磁效應,而忽略其次要的因素,便可以看成是理想電路元件,或者用理想電路元件來表示。如一個燈泡,如果忽略通電時產生的微弱磁場,便可以用一個電阻元件來表示。一個實際電路元件有時需要用若幹個理想電路元件來表示。如一個心線圈,當它的功率損耗需要計及時,就要用一個電阻元件和一個電感元件的串聯組合來菠示。對於傳輸線,還要考慮線間、線對地的部分電容等。

實際電路元件用理想電路元件表示後,一個實際電路便由一些理想電路元件連接而成。這種由理想電路元件組成的電路,稱為實際電路的電路模型。