电工基础课程教学教案——第一章 电路的基本概念和基本定理04.doc

第五节：电路的工作状态 学习目标：了解电路的工作状态：有载（满载、轻载、过载）、开路、短路．开路 电源与负载断开，称为开路状态 , 又称空载状态。 开路状态电流为零，负载不工作 U ＝ IR ＝ 0 ，而开路处的端电压 U 0 ＝ E 。 ．短路：电源两端没有经过负载而直接连在一起时,称为短路状态。U=0,I S =U S /R S ,P RS =I 2 R S ， P =0 。 短路电流 I S ＝ U S / R S 很大，如果没有短路保护，会发生火灾。短路是电路最严重、最危险的事故，是禁止的状态。产生短路的原因主要是接线不当，线路绝缘老化损坏等。应在电路中接入过载和短路保护。状态：电源与负载接通，构成回路，称为有载状态 U ＝ IR ＝ E － IR 0 ，有载状态时的功率平衡关系为：电源电动势输出的功率 P S ＝ U S I S ，电源内阻损耗的功率 P RS ＝ IR S 负载吸收的功率 ? P ＝ I 2 R ＝ P S － P RS ，功率平衡关系 P S ＝ P ＋ P RS 。 用电设备都有限定的工作条件和能力， 产品在给定的工作条件下正常运行而规定的正常容许值称为额定值。使用值等于额定值为额定状态；实际电流或功率大于额定值为过载；小于额定值为欠载。学习目标： 1 ．掌握 基尔霍夫的两个定律。 重点： 基尔霍夫的电压定律和电流定律。 支路 : 没有分支的一段电路。 点 : 三条以上支路的汇集点，也叫节点。在同一支路内，流过所有元件的电流相等。 回路 : 闭合路径。 图1-10 网孔 : 。 如图 1-10 ：支路有 3 条，结点有 a 、 b 共 2 个，回路有 3 个，网孔有 2 个。 如图 1-11 ：支路有 6 条，结点有 a 、 b 、 c 、 d 4 个，回路有 8 个，网孔有 3 个。 图1-11 图1-12 二、基尔霍夫电流定律： 又叫节点电流定律，简称 KCL 1．描述：电路中任意一个节点上，在任一时刻，流入节点的电流之和，等于流出节点的电流之和。或：在任一电路的任一节点上，电流的代数和永远等于零。基尔霍夫电流定律依据的是电流的连续性原理。 图 1-12 2．公式表达：Σ流入=Σ流出，ΣI= 0。当用第二个公式时，规定流入结点电流为正，流出结点电流为负。例图1-12 ：对于节点 A ，一共有五个电流经过：可以表示为 I 1 + I 3 = I 2 + I 4 + I 5 或 I 1 + ( -I 2 ) + I 3 + ( -I 4 ) + ( -I 5 ) = 03．广义结点：基尔霍夫电流定律可以推广应用于任意假定的封闭面。对虚线所包围的闭合面可视为一个结点，该结点称为广义结点。即流进封闭面的电流等于流出封闭面的电流。 图 1-13如图 1-1 ： 或 又如图 1-14 ： I 1 + I 2 - I 3 =0 或 I 1 + I 2 = I 3 图 1-15例 1-8 ： 已知图 1-15 中的 I C ＝ 1.5mA ， I E ＝ 1.54 mA ，求 I B ＝ ? 解：根据 KCL 可得 I B ＋ I C ＝ I E I B ＝ I E － I C ＝ 1.54 mA － 1.5 mA ＝ 0.04 mA ＝ 40 μ A 例 1-9 ：如图 1-16 所示的电桥电路，已知 I 1 = 25A, I 3 = 16mA, I 4 =12mA, 求其余各电阻中的电流。 1.先任意标定未知电流 I 2 、 I 5 、和 I 6 的参考方向。 2.根据基尔霍夫电流定律对节点 a,b,c 分别列出结点电流方程式： a 点： I 1 = I 2 + I 3 ?? I 2 = I 1 - I 3 = 25 -16 = 9mA b 点： I 2 = I 5 + I 6 ?? I 5 = I 2 -I 6 = [9-(-4)] = 13mA c 点： ? I 4 = I 3 + I 6 ? I 6 = I 4 - I 3 = 12-16 = - 4mA 结果得出 I 6 的值是负的，表示 I 6 的实际方向与标定的参考方向相反。 三、基尔霍夫电压定律：又叫回路电压定律，简称KVL描述：在任一瞬间沿任一回路绕行一周，回路中各个元件上电压的代数和等于零。或各段电阻上电压降的代数和等于各电源电动势的代数和。2．公式表达：Σ U ＝ 0 或Σ RI= Σ U S 图 1-13 ．注意：常用公式Σ RI= Σ U S 列回路的电压方程： （1）先设定一个回路的绕行方向和电流的参考