大学物理PPT4-直流电.ppt
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1、第十章第十章 直直 流流 电电稳恒电流稳恒电流:若导体中通过任一截面的电流其大小若导体中通过任一截面的电流其大小和方向均不随时间而改变和方向均不随时间而改变,这种电流称为稳恒电这种电流称为稳恒电流流.电流电流:电荷在电场力的作用下发生定向运动电荷在电场力的作用下发生定向运动,就形就形成电流成电流.4.1 电路的基本物理量电路的基本物理量电路的物理量电路的物理量电流电流电压电压电动势电动势电电池池灯灯泡泡EIRU+_电源电源负载负载返回目录返回目录一一.电流强度电流强度2 电流强度定义为单位时间内流过导体截面的电量。电流强度定义为单位时间内流过导体截面的电量。方向为正载流子流动的方向,方向为正载
2、流子流动的方向,单位为安培(单位为安培(A)。)。标量:标量:1.电流强度电流强度:用来描述电流强弱的物理量用来描述电流强弱的物理量.3.习惯上规定习惯上规定,正电荷运动的方向为电流的方向正电荷运动的方向为电流的方向,在外电场的作用下在外电场的作用下,正电荷将顺着电场方向运动正电荷将顺着电场方向运动,而负电荷则逆着电场方向移动而负电荷则逆着电场方向移动,所以电流的方向总所以电流的方向总是和是和二二.电流的参考方向电流的参考方向1.在电路分析中在电路分析中,当涉及某个元件或部分电路的当涉及某个元件或部分电路的电流时电流时,有必要指定电流的参考方向有必要指定电流的参考方向.这是因为这是因为电流的实
3、际方向可能是未知的电流的实际方向可能是未知的,也可能是随时间也可能是随时间变动的变动的.2.在分析计算电路时在分析计算电路时,可任意选定选定某一方向可任意选定选定某一方向作为电流的正方向作为电流的正方向,用箭标表示在电路图上用箭标表示在电路图上.场的方向一致场的方向一致.+-RR+-参考方向参考方向实际方向实际方向参考方向参考方向实际方向实际方向4.这样这样,在指定的电流参考方向下在指定的电流参考方向下,电流值的电流值的正负就可以反映出电流的实际方向正负就可以反映出电流的实际方向.3 我们所选择的电流正方向我们所选择的电流正方向(参考方向参考方向)不一定与电不一定与电流的实际方向相一致流的实际
4、方向相一致;如果电流的实际方向与正方如果电流的实际方向与正方向一致向一致,则电流为正值则电流为正值,如果电流的实际方向与正如果电流的实际方向与正方向相反方向相反,则电流为负值则电流为负值.abI二二.电压与电动势电压与电动势1.为了衡量电场力对电荷做功的能力为了衡量电场力对电荷做功的能力,引入电压这引入电压这一物理量一物理量,电场力将单位正电荷从电场力将单位正电荷从a点经过电灯到点经过电灯到达达b点做的功,叫做点做的功,叫做a,b两点间的电压两点间的电压a b2.电动势电动势:把单位正电荷经电源内部由负极移向正把单位正电荷经电源内部由负极移向正极过程中极过程中,非静电力所作的功非静电力所作的功
5、.由于非静电力只存在于电源中由于非静电力只存在于电源中 所以电动势还可写为所以电动势还可写为L应是包括电应是包括电源的任意回路源的任意回路物理量的实际正方向物理量的实际正方向返回目录返回目录一一 电阻率电阻率电阻率电阻率 一段电路的欧姆定律一段电路的欧姆定律电阻定律电阻定律电导率电导率电阻的温度系数电阻的温度系数 电阻率(电导率)不但与材料的种类有关,而电阻率(电导率)不但与材料的种类有关,而且还和温度有关且还和温度有关.一般金属在温度不太低时一般金属在温度不太低时电阻率电阻率复习复习:1.串联电路电阻串联电路电阻,电流和电压的特征电流和电压的特征?2.并联电路电阻并联电路电阻,电流和电压的特
6、征电流和电压的特征?一一 惠斯登电桥惠斯登电桥GBACKI1I5I3I2I4EORXR0R1R24.2 基尔霍夫定律基尔霍夫定律一一.复杂电路复杂电路:运用电阻串并联的方法不能将电路运用电阻串并联的方法不能将电路简化成一个单回路电路简化成一个单回路电路,这种电路称为复杂电路这种电路称为复杂电路.二二.复杂电路中的几个概念复杂电路中的几个概念1.支路支路:由一个或几个元件首尾相接构成的无分支由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路电路.在同一支路中在同一支路中,流过所有元件的电流相等流过所有元件的电流相等.例如图例如图5-3中中,共存在三条支路共存在三条支路,其中其中r1和和E1构成一条构成一条
7、支路;支路;r2和和E2构成一条支路,是另一条支路构成一条支路,是另一条支路E1E2Cr1BFRr2I2I1I2结点:电路中三条或结点:电路中三条或三条以上的支路相连三条以上的支路相连接的点,称为结点接的点,称为结点在图所示的电在图所示的电路中共有两个节点:路中共有两个节点:和和回路:由一条或多条回路:由一条或多条支路构成的闭合电路支路构成的闭合电路图中共有,图中共有,三个回路三个回路AD右图为一个个元右图为一个个元件相互连接而成的件相互连接而成的电路,此电路共有电路,此电路共有个节点和条支个节点和条支路路电路中的各个支路的电流和支路的电压受到两类电路中的各个支路的电流和支路的电压受到两类约束
8、,一类是元件特性造成的约束约束,一类是元件特性造成的约束,例如:例如:线性电阻元件的电压和电流必须满足线性电阻元件的电压和电流必须满足u=Ri的关的关系这种关系称为元件的组成关系或电流电压关系这种关系称为元件的组成关系或电流电压关系系另一类是元件的相互连接给支路电流之间和电另一类是元件的相互连接给支路电流之间和电压之间带来的约束关系,有时称为拓扑约束,这压之间带来的约束关系,有时称为拓扑约束,这类约束由基尔霍夫定律体现类约束由基尔霍夫定律体现二基尔霍夫电流定律二基尔霍夫电流定律基尔霍夫定律阐明的是电路中任一节点处各电流之基尔霍夫定律阐明的是电路中任一节点处各电流之间的关系,又称节点电流定律或基
9、尔霍夫第一定律间的关系,又称节点电流定律或基尔霍夫第一定律(一一)基尔霍夫电流基尔霍夫电流定律定律对任何节点,在任一瞬间,流入节点的电流等于由节点流对任何节点,在任一瞬间,流入节点的电流等于由节点流出的电流。或者说,在任一瞬间,一个节点上电流的代数出的电流。或者说,在任一瞬间,一个节点上电流的代数和为和为 0。即:即:I=0基尔霍夫电流定律的基尔霍夫电流定律的依据依据:电流的连续性。:电流的连续性。例例I1I2I3I4或或:几个需要注意的问题:几个需要注意的问题:节点电流定律对电路中每个节点都适用,节点电流定律对电路中每个节点都适用,如果电路中有如果电路中有m个节点,即可得到个节点,即可得到m
10、个方程,个方程,但其中只有但其中只有m个方程是独立的个方程是独立的在电路中,电流的方向往往难以判断,因此在在电路中,电流的方向往往难以判断,因此在列方程时,可以任意假定电流的正方向,当计列方程时,可以任意假定电流的正方向,当计算结果时,表示电流的方向和假定的正方算结果时,表示电流的方向和假定的正方向一致,反之,电流时,则表示电流的方向一致,反之,电流时,则表示电流的方向与假定的正方向相反向与假定的正方向相反基尔霍夫定律可以推广应用与假定的封闭面基尔霍夫定律可以推广应用与假定的封闭面例例:如右图所示电路如右图所示电路,其电流的参考方向如图其电流的参考方向如图(1)问问:该电路有几个节点该电路有几
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