高三下电子工业出版社电工技术基础与仿真（Multisim 10）课件项目1认知直流电

项目1 认知直流电路及Multisim 10仿真 1.1 任务1 认识电路及其物理量 本任务从电路的组成入手，引出电路的概念、模型及电流、电压、电位、电功率等电路物理量。 1.1.1 电路的组成及作用 1．电路组成 电路是电流流通的路径，它是根据某种需要由具有不同电气性能及作用的元器件按照一定方式连接而成。 一个完整的电路都可以看作由电源、负载及中间环节（包括开关和导线等）三部分组成。 电源是供应电能的设备，它把其他形式的能量转换为电能， 负载取用电能，它把电能转换为其他形式的能量 中间环节是把电源和负载连接起来。 2.电路模型 用一个理想电路元件或几个理想电路元件的组合来代替实际电路中的具体元件称为实际电路的模型化。 将一个实际电路抽象为电路模型的过程，又称建模过程，其结果与实际电路的工作条件以及对计算精度的要求有关。 图1-2所示的电路模型又称为电路图。 图1-2 电路模型 3．电路的作用 一类是实现电能的传输和转换。如电力传输系统，发电机产生电能，经过变压器和输电线输送到各用电单位，再由负载把电能转换为光能、热能、机械能等其他形式的能量。 另一类是实现信号的传递和处理。如扩音机电路，话筒将声能信号变换为相应的电信号，并将其送入电子线路加以放大，然后，通过扬声器把放大了的电信号还原成更大的声能信号。 1.1.2 电流及参考方向 1．电流 电流是电荷的定向移动形成的。电流的大小用电流强度来衡量。电流强度等于单位时间内通过导体某截面的电量。 2．电流的参考方向 电流的参考方向，也称假定正方向，可以任意选定，在电路中用箭头表示，且规定当电流的实际方向与参考方向一致时，电流为正，即i＞0；当电流的实际方向与参考方向相反时电流为负值，即i＜0。 图1-3 电流实际方向与参考方向 1.1.3 电压及参考方向 1．电压 电压是用来描述电场力对电荷做功能力的物理量。如果电场力将单位正电荷dq从电场的高电位点a经过电路移动到低电位点b所做的功是dw，则ab两点之间的电压为 2．电压的参考方向 电路中两点间的电压可任意选定一个参考方向，且规定当电压的参考方向与实际方向一致时电压为正值，即i＞0；相反时电压为负值，即i＜0。 图1-4 电压实际方向与参考方向 3．关联方向 电流从电压的正极端流入该元件而从它的负极端流出，电流和电压的这种参考方向称为关联参考方向。如图1-5a所示； 当电压参考方向和电流参考方向不一致时，称为非关联参考方向。如图1-5b所示。 a) b) 图1-5 关联参考方向与非关联参考方向 a) 关联参考方向 b) 非关联参考方向 1.1.4 电位、电动势 在电路中任选一点为参考点，则某一点a到参考点的电压就称为a点的电位，用Va表示。通常规定参考点的电位为零，因此参考点又称为零电位点。 如图1-6所示中，以电路O点为参考点，则有 注意： 1）电路中各点的电位值与参考点的选择有关，当所选的参考点变动时，各点的电位值将随之变动； 2）在电路中不指定参考点而谈论各点的电位值是没有意义的； 3）参考点一经选定，在电路分析和计算过程中，不能随意更改； 4）习惯上认为参考点自身的电位为零，所以参考点也叫零电位点； 5）在电子线路中，一般选择元件的汇集处，而且常常是电源的某个极性端作为参考点；在工程技术中，常选择大地、机壳等作为参考点。 2．电动势 电源力把正电荷Q从负极移到正极所做的功W与被移动的电荷量Q的比值，称为电源的电动势，用符号E表示，即 电动势有方向，规定电源力推动正电荷运动的方向为电动势的实际方向。它从电源的负极经过内部指向正极，是电位升高的方向。 图1-8 电源的符号 1.1.5 电功与电功率 1．电功 设在一段导体内的电场中有a、b两点，这两点间的电势差为U，在电场力作用下，电荷量为Q的正电荷从a点移动到b点，那么，电场对电荷做了功W。 根据 和 得 2．电功率 在电气工程中，电功率简称功率，定义为单位时间内元件吸收或发出的电能。 对直流电路，功率 如果电路中的负载是纯电阻，可写成 【例1-2】有一支220 V、l00W的电灯，接在220 V的电源上，试求通过电灯的电流和电灯的电阻；如果每晚用3h，求1个月消耗多少电能?(1个月以30天计算)。 解： 1个月消耗的电能为 度 【例1-3】已知 ， ， 试求各元件的功率，并说明是吸收功率还是发出功率，整个电路是否满足能量守恒定律。 解：根据各元件上电压和电流的参考方向，可得各元件的功率为： 元件1： 元件1是发出功率。 元件2： ，元件2是吸收功率。 1.2 任务2 认识电路的基本元件 1.2.1 电阻元件 1.电阻分类 2.电阻的计算 就长直导体而言，在一定温度下，