教案 1-1电路模型和电流、电压及功率.doc

第一章 电路模型和基尔霍夫定律1讲授 板书 1、了解电路和电路模型的基本概念； 2、熟悉电流、电压的概念及参考方向； 3、掌握电功率和能量的的概念。电流、电压概念及实际方向和参考方向的判别 电压电流的实际方向和参考方向的联系和差别1. 组织教学 5分钟3. 讲授新课 65分钟1）电路及电路模型 25 2）电流电压等概念及方向 25 3）功率能量 252. 复习旧课 0分钟4. 巩固新课 5分钟5. 布置作业 5分钟一、 学时：2二、 班级：06电气工程（本）/06数控技术（本）三、 教学内容：讲授新课：第一章 电路模型和电路定律（电路和电路模型 电流和电压的参考方向 电功率和能量）§11 电路和电路模型 1实际电路实际电路由电器设备组成（如电动机、变压器、晶体管、电容等等），为完成某种预期的目的而设计、连接和安装形成电流通路。图1是最简单的一种实际照明电路。它由三部分组成：1）提供电能的能源（图中为干电池），简称电源或激励源或输入，电源把其它形式的能量转换成电能；2）用电设备（图中为灯泡），简称负载，负载把电能转换为其他形式的能量。3）连接导线，导线提供电流通路，电路中产生的电压和电流称为响应。任何实际电路都不可缺少这三个组成部分。 图1 手电筒电路实际电路功能：1）进行能量的传输、分配与转换（如电力系统中的输电电路）。2）进行信息的传递与处理（如信号的放大、滤波、调协、检波等等）。实际电路的外貌结构、具体功能以及设计方法各不相同，但遵循同一理论基础，即电路理论。 2电路模型电路模型足以反映实际电路中电工设备和器件（实际部件）的电磁性能的理想电路元件或它们的组合。理想电路元件抽掉了实际部件的外形、尺寸等差异性，反映其电磁性能共性的电路模型的最小单元。发生在实际电路器件中的电磁现象按性质可分为：1）消耗电能；2）供给电能；3）储存电场能量；4）储存磁场能量假定这些现象可以分别研究。将每一种性质的电磁现象用一理想电路元件来表征，有如下几种基本的理想电路元件：1）电阻反映消耗电能转换成其他形式能量的过程（如电阻器、灯泡、电炉等）。 2）电容反映产生电场，储存电场能量的特征。 3）电感反映产生磁场，储存磁场能量的特征。 4）电源元件表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件 需要注意的是：1）具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用同一模型表示；2）同一实际电路部件在不同的工作条件下，其模型可以有不同的形式。 如在直流情况下，一个线圈的模型可以是一个电阻元件；实际电路的电路模型取得恰当，对电路的分析和计算结果就与实际情况接近；模型取得不恰当，则会造成很大误差，有时甚至导致自相矛盾的结果。如果模型取得太复杂就会造成分析的困难；如果取得太简单，又不足以反映所需求解的真实情况。 §12 电流和电压的参考方向1基本物理量电路理论中涉及的物理量主要有电流I、电压U、电荷Q、磁通、电功率P和电磁能量W。在电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。2电流和电流的参考方向电流带电粒子有规则的定向运动形成电流。 电流强度单位时间内通过导体横截面的电荷量。 单位：kA、A、mA、A 。1kA=103A 1mA=10-3A 1A=10-6A电流的实际方向规定正电荷的运动方向为电流的实际方向。电流的参考方向假定正电荷的运动方向为电流的参考方向。电流参考方向的表示：1） 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。2） 用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指向B。参考方向和实际方向的关系： i0i0需要指出的是：3） 电流的参考方向可以任意指定；4） 指定参考方向的用意是把电流看成代数量。在指定的电流参考方向下，电流值的正和负就可以反映出电流的实际方向。 3电压和电压的参考方向电位单位正电荷q 从电路中一点移至参考点（0）时电场力做功的大小。电压U单位正电荷q 从电路中一点移至另一点时电场力做功（W）的大小，即两点之间的电位之差。 单位：kV、V、mV、V。1kV=103V 1mV=10-3V 1V=10-6V需要指出的是：1）电路中电位参考点可任意选择；2）参考点一经选定，电路中各点的电位值就是唯一的；3）当选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将改变，但任意两点间电压保持不变。电压的实际方向规定真正降低的方向为电压的实际方向。电压的参考方向假定的电位降低方向为电压的参考方向。电压参考方向的三种表示： 1） 用箭头表示：箭头的指向为电压的参考方向。2）用双下标表示：如 UAB , 表示电压参考方向由A指向B。3）用正负极性表示：表示电压参考方向由指向。参考方向和实际方向的关系 U0U0需要指出的是： 1） 电压的参考方向可以任意指定；2） 指定参考方向的用意是把电压看成代数量。在指定的电压参考方向下，电压值的正和负就可以反映出电压的实际方向。例11：已知：4C正电荷由a点均匀移动至b点电场力做功8J，由b点移动到c点电场力做功为12J，(1) 若以b点为参考点，求a、b、c点的电位和电压Uab、Ubc；(2) 若以c点为参考点，再求以上各值。 解：（1）以b点为电位参考点  解：（2）以c点为电位参考点  本题的计算说明：(1)电路中电位参考点可任意选择；参考点一经选定，电路中各点的电位值就是唯一的；(2)当选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将改变，但任意两点间电压保持不变。4关联参考方向如果指定流过元件的电流的参考方向是从标以电压正极性的一端指向负极性的一端，即两者采用相同的参考方向称关联参考方向；当两者不一致时，称为非关联参考方向。 关联参考方向非关联参考方向需要指出的是：1） 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向2） 参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包括方向和符号)，在计算过程中不得任意改变。3) 参考方向不同时，其表达式相差一负号，但实际方向不变。§13 电功率和能量1. 电功率1）定义：单位时间内电场力所做的功称为电功率。2）单位：W、kW 、mW1kW=103W 1mW=10-3W 1W=10-6W3）电功率与电压和电流的关系 2. 电路吸收或发出功率的判断1）u, i 取关联参考方向 Pui 表示元件吸收的功率 P0 吸收正功率 (实际吸收) P0 吸收负功率 (实际发出) 关联参考方向显示正电荷从高电位到低电位失去能量2）u, i 取非关联参考方向 pui 表示元件发出的功率 P0 发出正功率 (实际发出) P0 发出负功率 (实际吸收)需要指出的是：对一完整的电路，发出的功率消耗的功率，满足功率平衡。例12：求图示电路中各方框所代表的元件消耗或产生的功率。已知：U1=1V, U2=3V, U3=8V, U4=4V, U5=7V, U6=3V，I1=2A, I2=1A, I3=1A 解:     本题的计算说明：对一完整的电路，发出的功率消耗的功率四、 预习内容 电路元件 电阻、电容、电感元件的数学模型及特性五、 作业