电路的基本概念定律和分析方法.ppt

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1、第一章 直流电路 第一节 电路,第一节 电路,【学习目标】 1了解电路的基本组成及各部分的作用； 2理解电动势、电位、电功率的概念； 3掌握电压、电流的概念；理解电压、电流的参考方向。 【重点难点】 1电压、电流和电功率的定义、方向的理解和掌握； 2电流和电压的参考方向的理解。,一、电路的基本结构,1.电路的组成和功能,电路是电流流经的路径，包括电源、负载、连接导线、控制装置组成； 电源：提供电能，把其他形式的能转换为电能； 负载：取用电能，把电能转换为其他形式的能； 连接导线：传输电能； 控制装置：接通、断开、保护电路。 动画演示：电路的组成（此处用隶书号黑色字）,电路的基本结构,2.电路的

2、状态 通路（闭路）：电路各部分连接成闭合电路， 电路中有电流通过； 开路（断路）：电路断开，电路中无电流通过； 短路（捷路）：当电源两端用导线直接相连，电路中的电流不经负载，而只经过连接导线直接流回电源； 短路时电流很大，有可能损坏电源和电气设备等，应尽量避免。为此，电路中一般要安装熔断器。,电路的基本结构,电路图,3 .电路图 用规定的图形符号来表示电路连接情况的图。,二、电路中的基本物理量,1.电流,1）电流的形成 带电质点有规则的运动形成电流； 电流的方向通常规定为正电荷运动的方向； 正、负两种电荷的运动都能形成电流； 单位时间内通过导体横截面的总电荷量。 动画演示：电流的基本概念,电路

3、中的基本物理量,2）电流的参考方向 参考方向是一种假定的方向，可以任意指定； 实际方向必须根据计算结果判断: 若得数为正，说明参考方向和实际方向一致； 若得数为负，说明参考方向和实际方向相反。 动画演示：电流的参考方向,电路中的基本物理量,2.电压,1）电压的形成 导体中有电流通过，导体两端必须有电压的作用 ； 单位正电荷从a点移动到b点电场力所做的功： 动画演示：电压,电路中的基本物理量,2）电压的参考方向 与电流一样，也可以任意假设电压的参考方向，并在电路图中标出； 电压的参考方向不一定就是它的实际方向。,电路中的基本物理量,3. 电动势,表述电源转换电能的本领； 将单位正电荷从负极移动到

4、正极所做的功叫做电源的电动势： 电动势只存在于电源内部，其实际方向与电压的实际方向相反。 动画演示：电动势,电路中的基本物理量,4. 电位,电路中的每一点都有一定的电位； 电位是相对的，其值是不唯一的； 电路中任意两点之间的电位差即为该两点之间的电压； 电压值是唯一的 。 动画演示：电位,电路中的基本物理量,5. 电能和电功率,（1）电能 电场力推动自由电荷定向移动所做的功叫电能； 电场力做功的过程实际上是电能转化为其他形式的能的过程 。 （2）电功率 电功率是单位时间内电路产生或消耗的电能。,【课堂练习】 有一“220V、40W”的白炽灯，接在220V的供电线路上，求取用的电流。若平均每天使

5、用5h（小时），电价是每千瓦时0.4元，求每月（以30天计）应付的电费。,第一节 电路,【课堂小结】 一、电路的基本结构 1电路的组成和功能 2电路的状态 3电路图 二、电路中的基本物理量 1电流 2电压 3电动势 4电位 5电功率和电能,第一节 电路,【课后作业】 1教材中复习思考题第1、3题； 2电工电子技术及应用学习指导与练习第一章第五题1、2、3。,第一节 电路,第一章 直流电路 第二节 电阻元件,第二节 电阻元件,【学习目标】 1了解电阻元件的外形和标识； 2理解电阻阻值的计算； 3掌握欧姆定律的内容和应用。 【重点难点】 1欧姆定律的理解和掌握； 2电阻阻值的计算和标注的识读。,一

6、、电阻,1. 电阻,电流流过导体时受到的阻力，用字母 来表示； 电阻的国际单位是欧姆，常用单位还有千欧和兆欧，换算关系：1M=103K=106； 线性电阻的阻值不仅与导体自身的材料有关，而且与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比： 动画演示：电阻元件,一、电阻,2. 电阻定律,线性电阻的阻值不仅与导体自身的材料有关，而且与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比：,一、电阻,3. 电阻标注的识读,小电阻器的阻值和允许误差一般采用直标法和色标法。色标法的第一道、第二道各代表一位数字，第三道则代表零的个数。,二、欧姆定律,1. 部分电路的欧姆定律,在一段电路中，电路中的电流与电阻两端的电压成正

7、比，与电阻成反比： 动画演示：部分电路欧姆定律,二、欧姆定律,2. 全电路的欧姆定律,闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻（负载电阻和电源内阻之和）成反比 ：,二、欧姆定律,3. 路端电压,路端电压是指整个外电路的电压，也是电源两端的电压； 路端电压用 表示； 路端电压的计算公式： =,【课堂练习】 如图所示，电源电动势，负载两端电压，电源内阻，求电流，负载电阻及电源内电压。,第二节 电阻元件,电路图,【课堂小结】 一、电阻 1电阻的外形及分类 2电阻定律 3色标法 二、欧姆定律 1部分电路欧姆定律 2全电路欧姆定律 3路端电压,第二节 电阻元件,【课后作业】 1教材中复习思考题

8、第2题； 2电工电子技术及应用学习指导与练习第一章第二题第5小题。,第二节 电阻元件,第一章 直流电路 第三节 电阻的连接,第三节 电阻的连接,【学习目标】 1掌握电阻串、并联的特点和应用； 2会画混联电路的等效电路。 【重点难点】 1电阻串、并联的特点； 2混联电路等效电路的分析。,一、 电阻的串联,1.电阻串联的定义,把电阻一个接一个地依次连接起来的方式称为电阻的串联。,一、 电阻的串联,2.电阻串联电路的特点,通过各电阻的电流为同一电流 ； 外加电压等于各电阻电压之和 ； 总电阻为各个电阻之和 ； 电阻两端的电压与它们的阻值成正比 ； 电阻消耗的功率跟它的阻值成正比 。,二、电阻的并联（

9、粗黑体号字）,1.电阻并联的定义,把几个电阻并列地连接在电路中相同两点之间的方式称为电阻并联。,二、电阻的并联,2.电阻并联电路的特点,各并联电阻承受同一电压 ； 各电阻电流之和等于总电流 ； 等效电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和 ； 通过各电阻的电流与其阻值成反比 ； 各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比。,三、电阻的混联,1.电阻混联的定义,既有电阻串联又有电阻并联的电路，称为电阻混联电路。,三、电阻的混联,2.计算电阻混联的方法（等效）,将电阻的混联电路分解成若干个只含串联或并联电阻的电路，并求出它们各自的等效电阻，用等效电阻去代替原电路中的串、并联电阻，将电路简化； 根据欧姆定律，计算

10、简化等效电路中的总电流 ； 根据题意，计算所要求的电流和电压 。 动画演示：电阻的混联,【课堂练习】 一个110V/8W的指示灯，欲接到220的电源上使用。为使该灯泡安全工作，应串联多大的分压电阻?该电阻的功率应为多大?,第三节 电阻的连接,【课堂小结】 一、电阻的串联 1电阻串联的定义 2电阻串联的特点 二、电阻的并联 1电阻并联的定义 2电阻并联的特点 三、电阻的混连 1电阻混联的定义 2电阻并联电路的计算方法（等效）,第三节 电阻的连接,【课后作业】 1教材中复习思考题第5题； 2电工电子技术及应用学习指导与练习第一章第五题第7小题。,第三节 电阻的连接,第一章 直流电路 第四节 基尔霍

11、夫定律,第四节 基尔霍夫定律,【学习目标】 1掌握节点、支路、回路和网孔的概念； 2理解基尔霍夫定律的内容和应用； 3掌握基尔霍夫定律的推论内容和应用。 【重点难点】 1基尔霍夫定律的内容和推论； 2基尔霍夫定律的应用。,一、名词解释,1. 支路,电路中的各个分支叫做支路。,一、名词解释,2. 节点,三条和三条以上的支路的连接点成为节点。,一、名词解释,4. 网孔,内部不含有支路的回路称为网孔。,一、名词解释,3. 回路,电路中的任一闭合的路径称为回路。,二、基尔霍夫电流定律,1. 基尔霍夫电流定律（KCL）,KCL定律：在任意瞬间，流入任一节点的电流总和等于从这个节点流出的电流总和。其表达式

12、为：,二、基尔霍夫电流定律,2. 基尔霍夫电流定律的推论,KCL定律的推论：如果两个网络之间只有两条导线（或支路）相连，那么，这两条导线（或支路）中的电流必相等； 如果只有一条导线（或支路）相连，那么其中的电流必为零。,三、基尔霍夫电压定律,1. 基尔霍夫电压定律（KVL）,KVL定律：在任意瞬间，沿电路中任一回路，各段电压的代数和恒为零，即 动画演示：基尔霍夫电压定律,三、基尔霍夫电压定律,2. 基尔霍夫电压定律的推论,KVL定律的推论：基尔霍夫电压定律还可用于任一不闭合的电路：开路电压 等于从点到点所经路径上全部电压的代数和。,四、支路电流法,1. 支路电流法的定义,以各条支路电流为未知量

13、，根据基尔霍夫定律列出联立方程组求解各支路电流的分析方法。 动画演示：支路电流法,四、支路电流法,2. 应用支路电流法的解题步骤,支路电流法的解题步骤 （1）指定各支路电流的参考方向； （2）根据KCL列独立节点的电流方程； （3）选取网孔并指定网孔电压的绕行方向，根据KVL列出网孔电压方程； （4）联立方程组求解支路电流。,【课堂练习】 1.电路如图所示，应用基尔霍夫定律计算未知电压。 2.电路如图所示，用支路电流法计算各支路电流。,第四节 基尔霍夫定律,电路图,电路图,【课堂小结】 一、名词解释 二、基尔霍夫电流定律 1定律内容及表达式 2定律的推论 三、基尔霍夫电压定律 1定律内容及表达

14、式 2定律的推论 四、支路电流法 1.支路电流法的定义 2.应用支路电流法解题的步骤,第四节 基尔霍夫定律,【课后作业】 1教材中复习思考题第6题； 2电工电子技术及应用学习指导与练习第一章第五题第4、6小题。,第四节 基尔霍夫定律,第一章 直流电路 第五节 戴维宁定理,第五节 戴维宁定理,【学习目标】 1了解二端网络； 2理解戴维宁定理的内容； 3掌握戴维宁定理的应用。 【重点难点】 1戴维宁定理的内容； 2戴维宁定理的应用。,一、二端网络,1.二端网络的定义,电路又称网络，一个具有两个引出端的电路称为二端网络。,一、二端网络,2.二端网络的分类,二端网络可分为有源二端网络和无源二端网络两种

15、类型。其中含有电源的二端网络称为有源二端网络，不含电源的二端网络称无源二端网络； 电阻的串联、并联和混联电路都属于无源二端网络。无源二端网络可以等效成一个电阻 。,二、戴维宁定理,1.戴维宁定理,对外电路来说，任何线性有源二端网络，都可以用一个理想电压源和一个电阻的串联组合代替：理想电压源的电动势等于原二端网络的开路电压，电阻则等于原二端网络除源后的等效电阻，这就是戴维宁定理。 动画演示：戴维宁定理,二、戴维宁定理,2.开路电压和等效电阻的计算,开路电压的计算方法：开路电压 等于从a点到b点所经路径上全部电压的代数和； 等效电阻常用网络除源法计算：将有源二端网络的电源短路仅保留电源内阻，使其变

16、为无源二端网络，然后求其等效电阻 。,【课堂练习】 试用戴维宁定理化简如图所示有源二端网络 。,第五节 戴维宁定理,电路图,【课堂小结】 一、二端网络 1二端网络的定义 2二端网络的分类 二、戴维宁定理的内容 三、开路电压和等效电阻的计算 1开路电压的计算 2等效电阻的计算,第五节 戴维宁定理,【课后作业】 1教材中复习思考题第7、8题； 2电工电子技术及应用学习指导与练习第一章第五题第5小题。,第五节 戴维宁定理,第一章 直流电路 第六节 叠加定理,第六节 叠加定理,【学习目标】 1了解叠加定理的内容； 2了解叠加定理的应用。 【重点难点】 1叠加定理的内容； 2叠加定理的应用。,一、叠加定

17、理的内容,叠加定理的内容,在线性电路中，任何一条支路的电流（或电压），都是各个电源单独作用时在该支路中所产生的电流（或电压）的代数和。,二、叠加定理解题的一般步骤,叠加定理解题的一般步骤,分别作出一个电源单独作用的分图，而其余电源只保留其内阻； 按电阻串、并联的计算方法，分别计算出分图中每一支路中电流分量的大小和方向； 求出各电动势在每个支路中产生的电流的代数和，这些电流就是各电动势共同作用时，在各支路中产生的电流。,【课堂练习】 如图所示，已知 试用叠加定理求各支路电流。,第六节 叠加定理,电路图,【课堂小结】 一、叠加定理的内容 二、叠加定理的解题步骤,第六节 叠加定理,【课后作业】 电工电子技术及应用学习指导与练习第一章第一题16小题；第二题14小题。,第六节 叠加定理,