文档介绍：第一章电路的基础知识
第一节电路的基本认识
第二节电路的基本物理量
第三节电路元件
第四节欧姆定律
第五节基尔霍夫定律
实验一电路元件伏安特性测绘
实验二基尔霍夫定律的验证
第一节电路的基本认识
随着现代科技的日益进步,电能在人类社会的各个领域中得到了广泛的应用,并发挥着越来越重要的作用,人们的日常生活已经离不开电能。
试想想,没有电的世界是一个什么样的世界?
一、一个电路问题
水流流过的路径称为河床或渠道,电路是电流流过的路径。
列举一些实际电路如图1−1 所示。为了明白电路理论包括哪些内容,以汽车照明电路为例,如图1−1(c)所示,蓄电池( 伏)、左前灯( 欧)、右前灯( 欧)、连接导线和汽车底盘构成了汽车照明电路。当合上开关时,
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第一节电路的基本认识
电路中有电流通过,灯泡发光。我们说,蓄电池、灯泡、开关通过导线的连接就构成了一个电路。可以利用电路理论计算导线中的电流、电池输出的功率和流入每个前灯的能量。
蓄电池、小灯泡、导线、开关统称电路元器件。
二、电路的组成
图1−1 所示的电路中,蓄电池为电路提供电能,称之为电源;灯泡将电能转化为光能,称之为负载,也称之为用电器;导线和开关起到传输电能和控制电能的作用,称之为电路的中间环节。
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第一节电路的基本认识
1. 电源
电源为电路提供电能,电源内部进行从非电能到电能的转换。
常见的电源有干电池、蓄电池、发电机等,其中干电池是将化学能转换成电能,发电机是将机械能转换成电能。
2. 负载(用电器)
负载(用电器)是将电能转换成其他形式能的装置。
常见的负载如灯泡、电炉、电动机等,其中灯泡是将电能转换成光能和热能,电动机是将电能转换成机械能。
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第一节电路的基本认识
试想想,如果我们的生活中没有用电器将会是什么样子?
3. 导线
提起导线,大家再熟悉不过了。导线是用来连接电路元件,起着传输、分配电能的作用。
导线不一定都是线的形状,手电筒筒壳内的金属片、印刷电路板上的铜膜等都是导线,常用的导线是铜导线、铝导线。
4. 开关
开关在电路中用来控制电路的接通或断开,以保证电路的正常工作。开关在我们日常生活中使用得非常普遍,你可以列举出身边各种各样的开关。
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第一节电路的基本认识
电路中简单的中间环节可以仅由连接导线和开关组成,但复杂的中间环节可以是一个庞大而复杂的控制系统。
三、电路模型
图1−1 是用电器的实物图形来表示的电路,其优点是直观,但画起来很复杂,不便于分析和研究。因此,为了便于电路的描述,总是把实际的电器抽象成为理想化的模型,用规定的图形符号来表示。
图1−1 所示电路中的蓄电池用电压源US( 伏)来代替,灯泡用电阻元件R( 欧)来代替,导线、底盘用理想导线来代替,这样就构成与图1−1(c)所示汽车照明电路相对应的电路模型,如图1−2 所示。
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第一节电路的基本认识
部分常用理想电路元件的图形符号及文字符号如表1−1 所示。
四、电路理论的实质
电路理论研究、分析的是什么问题呢?
解决一个实际工程问题通常要四个步骤:第一,证实问题的实际性;第二,问题建模;第三,分析模型;第四,将分析结果用于解决最初的物理问题。电路理论仅包括第三个步骤:用已知的电路定律对电路模型进行定量的分析计算。
电路理论产生了电气工程学的语言
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第二节电路的基本物理量
在图1−1(c)所示的汽车照明电路中,要分析灯泡为什么会发光、灯泡的亮度与哪些因素有关等问题时,都将涉及电路的基本物理量。
电路的基本物理量包括电流、电压、电功率等,我们学习电工基础的基本任务就是分析和计算电路中的基本物理量。
一、电流
1. 电流的定义
电荷的定向运动形成电流,即
电荷定向移动→电流
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第二节电路的基本物理量
表示电流强弱的物理量称为电流,用i(t)表示,定义为单位时间内通过导体横截面的电荷量。设在Δt 时间内通过横截面S 的电荷量为Δq,则通过该截面的电流为
(1−1)
若电流的大小和方向都不随时间变化,则称为直流电流。用大写的字母I 表示,并有
(1−2)
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第二节电路的基本物理量
式中,Q 是在时间t 内通过导体横截面的电荷量。
在国际单位制(SI)中,电流的单位是安培,简称安(A)。对大电流以千安(kA)为单位,小电流以毫安(mA)或微安(μA)为单位,其关系为
1 kA = 103 A
1 mA =10−3 A
1 μA=10−6 A
2. 电流的参考方向
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