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1、第第1 1章章 电路的基本概念和基本定律电路的基本概念和基本定律1.5 电路的三种状态电路的三种状态1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.7 电位的计算电位的计算1.5 1.5 电路的工作状态电路的工作状态电路的工作状态有电路的工作状态有有载工作状态有载工作状态、开路状开路状态态和和短路状态短路状态。如图电路：如图电路：Us 为电源的电压为电源的电压R0 为电源的内阻为电源的内阻R 为电路负载电阻为电路负载电阻R0USabRK1.5 电路的工作状态电路的工作状态电气设备的铭牌电气设备的铭牌 有有 载载 工工 作作 状状 态态 电气设备或元器件的标定值通常标注在其铭牌上或记载电气设备或元器件的标定
2、值通常标注在其铭牌上或记载在说明书中，这些标定值都是给定的额定值，如在说明书中，这些标定值都是给定的额定值，如U UN N表示额定电压、表示额定电压、I IN N表示额定电流、表示额定电流、P PN N表示额定功率。表示额定功率。在使用电气设备或元器件时不得超过其额定值，以免影响其在使用电气设备或元器件时不得超过其额定值，以免影响其正常使用甚至使其遭到损坏。正常使用甚至使其遭到损坏。例如：一只例如：一只220V，40W的白炽灯，正常工作的电流为的白炽灯，正常工作的电流为 I=40/220=0.182A，24小时消耗电能小时消耗电能W=P t=40 24=96Wh。注意：电气设备工作时的实际值不
3、一定都等于其额定值，要能够注意：电气设备工作时的实际值不一定都等于其额定值，要能够加以区别。加以区别。1.5 电路的工作状态电路的工作状态【思考与练习思考与练习】有一台直流发电机，其名牌上标有有一台直流发电机，其名牌上标有4040kWkW、230V230V、174A174A。试问：试问：什么是发电机的空载运行、轻载运行、满载运行和过载运行什么是发电机的空载运行、轻载运行、满载运行和过载运行？负载的大小，一般指什么而言？负载的大小，一般指什么而言？l答：答：空载运行空载运行 指发电机对外开路，无功率输出；指发电机对外开路，无功率输出；轻载运行轻载运行 指发电机所带负载取用功率小于或远小于额定功率
4、指发电机所带负载取用功率小于或远小于额定功率的的4040kW，或输出电流小于或远小于或输出电流小于或远小于174174A；满载运行满载运行 发电机所带负载取用功率基本与发电机额定功率发电机所带负载取用功率基本与发电机额定功率(40(40kW)相当；相当；过载运行过载运行 负载从发电机取用的功率大于发电机的额定功率，负载从发电机取用的功率大于发电机的额定功率，这种情况对发电机的运行有较大危害。这种情况对发电机的运行有较大危害。负载的大小负载的大小 一般指负载从电源取用功率的大小。一般指负载从电源取用功率的大小。显然，此时显然，此时R愈小负载愈大，反之亦然。愈小负载愈大，反之亦然。1.5 电路的工
5、作状态电路的工作状态1.6 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 Kirchhoffs Law 基基尔尔霍霍夫夫定定律律是是任任何何集集总总参参数数电电路路都都适适用用的的基基本本定定律律，它它包包括括电电流流定定律律和和电电压压定定律律。基基尔尔霍霍夫夫电电流流定定律律描描述述电电路路中中各各电电流流的的约约束束关关系系，基基尔尔霍夫电压定律描述电路中各电压的约束关系。霍夫电压定律描述电路中各电压的约束关系。一、名词解释一、名词解释 二、基尔霍夫电流定律二、基尔霍夫电流定律 三、基尔霍夫电压定律三、基尔霍夫电压定律 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律一、名词解释一、名词解释1、支路支路 branc
6、h 一段无分支的电路。一段无分支的电路。3、回路回路 Loop 由若干条支路组成的闭合路径，且起点和终点重合。由若干条支路组成的闭合路径，且起点和终点重合。2、节点节点 node 三条或三条以上支路的汇合点。三条或三条以上支路的汇合点。4、网孔网孔 mesh 将电路画在平面上内部没有分支的回路。将电路画在平面上内部没有分支的回路。注：平面电路是指能够画在一个平面上而没有支路交叉的电路。注：平面电路是指能够画在一个平面上而没有支路交叉的电路。1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律二、基尔霍夫电流定律二、基尔霍夫电流定律 Kirchhoffs Current Law(KCL)1、基本形式基本形式 a.对
7、任一集总电路中的任一节点，在任意时刻，流入对任一集总电路中的任一节点，在任意时刻，流入 该节点的电流代数和等于零。该节点的电流代数和等于零。i1i2i3通式通式1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律二、基尔霍夫电流定律二、基尔霍夫电流定律 Kirchhoffs Current Law(KCL)1、基本形式基本形式 a.对任一集总电路中的任一节点，在任意时刻，流入对任一集总电路中的任一节点，在任意时刻，流入 该节点的电流代数和等于零。该节点的电流代数和等于零。c.对任一集总电路中的任一节点，在任意时刻，流入对任一集总电路中的任一节点，在任意时刻，流入 该节点的电流等于流出该节点的电流该节点的电流等于流
8、出该节点的电流。b.对任一集总电路中的任一节点，在任意时刻，流出对任一集总电路中的任一节点，在任意时刻，流出 该节点的电流代数和等于零。该节点的电流代数和等于零。i1i2i31.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律二、基尔霍夫电流定律二、基尔霍夫电流定律 Kirchhoffs Current Law(KCL)2、推广形式推广形式 KCL定律不仅适用于任一具体节点，定律不仅适用于任一具体节点，而且还适用于任一封闭面（广义节点）。而且还适用于任一封闭面（广义节点）。i1i2i31.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律KCLKCL例题例题例：求例：求I=?=?解解对节点对节点a a列写列写KCL方程方程得：得：I1
9、3V+_12211A-3A5AIab对节点对节点b b列写列写KCL方程方程得：得：设电流设电流I1 1及其参考方向及其参考方向1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律例：求例：求I=?=?另解另解画一封闭面如图所示：画一封闭面如图所示：由由KCLKCL推广形式得：推广形式得：3V+_12211A-3A5AIKCLKCL例题例题1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律试问可确定几条支路上的电流？试问可确定几条支路上的电流？思考与练习思考与练习1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律三、基尔霍夫电压定律三、基尔霍夫电压定律 Kirchhoffs Voltage Law(KVL)1、基本形式基本形式 对任一集总电路中的对
10、任一集总电路中的任一回路任一回路，在任意时刻，在任意时刻，沿顺（逆）沿顺（逆）时针方向上时针方向上的所有电压代数和等于零。的所有电压代数和等于零。R1R2R3US2US1+_I1I2I3US4+_R4I41.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律2、推广形式推广形式 KVL定律不仅适用于任一具体回路，而且还适用于定律不仅适用于任一具体回路，而且还适用于任一开口回路（虚回路、广义回路）。任一开口回路（虚回路、广义回路）。_+USRSab+_ui三、基尔霍夫电压定律三、基尔霍夫电压定律 Kirchhoffs Voltage Law(KVL)1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律KVLKVL例题例题例：求例：求UA
11、B=?解解由由KCLKCL得：得：设定回路参考方向，由设定回路参考方向，由KVLKVL得：得：I13V+_12211A-3A5AI+UAB -AB1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律含电流源的回路含电流源的回路1 1、在电流源两端任、在电流源两端任意假设一个电压。意假设一个电压。_+U2 2、暂时把它当作电、暂时把它当作电压源处理，列写方程。压源处理，列写方程。R1R2R3US2US1IS+_I1I2I3_+U_+U1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律 (l)KCL对电路中任一结点对电路中任一结点(或封闭面或封闭面)的各支路电流的各支路电流施加了线性约束。施加了线性约束。KCL是电荷守恒定律的体现。是
12、电荷守恒定律的体现。(2)KVL对电路中任一回路对电路中任一回路(或闭合结点序列或闭合结点序列)的各支的各支路电压施加了线性约束。路电压施加了线性约束。KVL是能量守恒定律的体现。是能量守恒定律的体现。(3)KCL和和KVL适用于任何集总参数电路、与电路元适用于任何集总参数电路、与电路元件的性质无关。件的性质无关。说明说明1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1 1.7 .7 电位的计算电位的计算在分析电路时，常常要用到电位这个概念在分析电路时，常常要用到电位这个概念(电位与电位与物理学中电势的概念相同物理学中电势的概念相同)；两点间的电压就是这两点的电位差两点间的电压就是这两点的电位差(电势差电势
13、差)；电压电压与参考点的选择无关（绝对性）；与参考点的选择无关（绝对性）；电位电位与参考点的选择有关（相对性）；与参考点的选择有关（相对性）；在计算在计算电位电位时，必须选择电路中某点作为时，必须选择电路中某点作为参考点参考点，参考参考点点电位为零。电位为零。1.7 电位的计算电位的计算Ua=5V a 点电位：点电位：ab1 5Aab1 5AUb=-5V b 点电位：点电位：电路中参考点用电路中参考点用 标记，其它各节点对参标记，其它各节点对参考点的电压，便是该节点的电位。记为：考点的电压，便是该节点的电位。记为：“UX”（注意：电位为单下标）。注意：电位为单下标）。1.7 电位的计算电位的计
14、算如图如图(a)a)所示，用电位简化表示后的电路如图所示，用电位简化表示后的电路如图(b)(b)所示。所示。20 5 6+140V-90V(b)用电位简化电路的表示法用电位简化电路的表示法 在电子线路中，常遇到具有公共接地点和公用电压源在电子线路中，常遇到具有公共接地点和公用电压源的电路。而我们感兴趣的也常常是电路中各点的电位，这的电路。而我们感兴趣的也常常是电路中各点的电位，这时电路就可用电位来简化表示。时电路就可用电位来简化表示。20 5 6 140V90V(a)1.7 电位的计算电位的计算R1R2+15V-15V 参考电位在哪里？参考电位在哪里？R1R215V+-15V+-1.7 电位的
15、计算电位的计算电位例题电位例题求求:开关开关K K断开和闭合两种情况下断开和闭合两种情况下A A点的电位。点的电位。解解K K断开，电路可改成下图所示：断开，电路可改成下图所示：3.9K3K20KAK+12V-12VI+_ _12V12V3K20K3.9KA1.7 电位的计算电位的计算解解K K闭合，电路可改成下图所示：闭合，电路可改成下图所示：3.9K3K20KAK+12V-12VI+_12V12V3K20K3.9KAA A点电位仅取决于右边回路点电位仅取决于右边回路电位例题电位例题求求:开关开关K K断开和闭合两种情况下断开和闭合两种情况下A A点的电位。点的电位。1.7 电位的计算电位的计算例：例：若在若在MNMN端口加一电压端口加一电压U=84V=84V，试求试求IA、IB。答案：答案：IA=3.33A=3.33A，IB下一章下一章64MN4612121212IAIB+U_1.7 电位的计算电位的计算