1. 电工技术实验电路的基本定律和定理
基本定律
电子所带的电荷量最小,故称为元电荷。
【电荷守恒定律】:电荷既不会消失也不会产生,只能从一个物体转移到另一个物体。这个定律主要说明了电荷是一种属性,而不是一种物体。由这个定理,我们可以想象能量守恒,电荷转移是需要电势能的作用,因此我们的热发电场所做的就是将热能转化为机械能,再转化为电能,产生电势能之后推动导体内部的自由电子运动产生电流了,这样我们的点灯就亮了,当然这其中还有很多细节问题,比如升压降压,整流,耦合等等。
【欧姆定律】:一段导体内的电流,跟加在这段导体的电压呈正比,跟这段导体的电阻成反比。这个定律仅仅说明电流与电压、电阻的关系,而电压和电阻是没有关系的,电阻是导体的根本属性,他的大小与电压电流没有半毛钱的关系。这个要区分清楚,通俗的说,电阻就是导体对电流的阻碍作用,这个阻碍作用是主要看导体的阻碍能力,后面我们再分析电阻的有关特性。
【库伦定律】:真空中的两个点电荷之间的相互作用力,与他们的电荷量的乘积呈正比,与他们的距离的二次方呈反比。这个定律与万有引力定律很类似,一个是宏观宇宙,一个是微观粒子,所谓一花一世界就是这个道理吧。库伦定律所阐述的这种作用力叫静电力。这个定理是说明白如何产生电场的关键所在。
【电场】:电荷周围存在电场,迅速运动的电荷会产生电磁场,静止的电荷产生电场,称静电场。这个观点和导体内部有电流通过时,导线外部产生电磁场的现象是一致的。
【焦耳定律】:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方呈正比,跟导体的电阻及通电时间呈正比。以后在工程中,我们经常要考虑一个芯片的功耗,就是利用的电功率:单位时间内电流所做的功(P=UI)。因此我们要加散热片,或者风扇。
【法拉第电磁感应定律】:电磁感应定律也叫法拉第电磁感应定律,电磁感应现象是指因磁通量变化产生感应电动势的现象。例如,闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,产生的电流称为感应电流,产生的电动势(电压)称为感应电动势。这个定理是电路分析基础的关键,也是今后学习电子技术的基本定律。
2. 电路中各支路电流任意时刻均遵循什么定律
电路中各支路电流任意时刻均遵循遵循基尔霍夫定律。
基尔霍夫(电路)定律(Kirchhoff laws)是电路中电压和电流所遵循的基本规律,是分析和计算较为复杂电路的基础,1845年由德国物理学家G.R.基尔霍夫(Gustav Robert Kirchhoff,1824~1887)提出。基尔霍夫(电路)定律包括基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)。
基尔霍夫(电路)定律既可以用于直流电路的分析,也可以用于交流电路的分析,还可以用于含有电子元件的非线性电路的分析。
3. 电子电路(叠加定理,戴维南定理解题)作业急急要解题过程
左图:
叠加定理:1、2A电流源单独作用时,10V电压源短路。外电路电阻结构为:R1∥R2+R3∥R4,因此R3∥R4的电流就是电流源电流2A,R3∥R4=3∥4=12/7(Ω),R3两端电压U3'=I1×(R3∥R4)=2×12/7=24/7(V),左正右负;
R3的电流为:I3'=U3'/R3=(24/7)/3=8/7(A),方向向右。
2、10V电压源单独作用时,2A电流源开路。电源外电路结构为:(R1+R2)∥(R3+R4),因此R3的电流为:I3"=V1/(R3+R4)=10/(3+4)=10/7(A),方向向右。
R3两端电压为:U3"=I3"×R3=(10/7)×3=30/7(V),左正右负。
3、叠加:I3=I3'+I3"=8/7+10/7=18/7(A),方向向右。
U3=U3'+U3"=24/7+30/7=54/7(V),左正右负。
戴维南:将R3从电路中断开,设左端为a、右端为b,则Uoc=Uab。
此时R4=4Ω电阻和电流源I1=2A串联,因此U4=I1×R4=2×4=8(V),右正左负。
所以:Uoc=Uab=U1+U4=10+8=18(V)。
再将电压源短路、电流源开路,得到:Req=Rab=R4=4Ω。(R1串联R2被电压源的短接而短路)。
所以:I3=Uoc/(Req+R3)=18/(4+3)=18/7(A),U3=I3×R3=(18/7)×3=54/7(V)。
比较两种方法的计算结果,完全一致。
4. 电路分析方法有哪些(定律、定理、步骤、原则)
电路:由金属导线和电气、电子部件组成的导电回路,称为电路。在电路输入端加上电源使输入端产生电势差,电路连通时即可工作。
电流的存在可以通过一些仪器测试出来,如电压表或电流表偏转、灯泡发光等;按照流过的电流性质,一般把它分为两种:直流电通过的电路称为“直流电路”,交流电通过的电路称为“交流电路”。
电路问题计算的先决条件是正确识别电路,搞清楚各部分之间的连接关系。对较复杂的电路应先将原电路简化为等效电路,以便分析和计算。识别分析电路的方法很多,现结合具体实例介绍十种方法。
01特征识别法
串并联电路的特征是;串联电路中电流不分叉,各点电势逐次降低,并联电路中电流分叉,各支路两端分别是等电势,两端之间等电压。根据串并联电路的特征识别电路是简化电路的一种最基本的方法。
02
伸缩翻转法
在实验室接电路时常常可以这样操作,无阻导线可以延长或缩短,也可以翻过来转过去,或将一支路翻到别处,翻转时支路的两端保持不动;
导线也可以从其所在节点上沿其它导线滑动,但不能越过元件。这样就提供了简化电路的一种方法,我们把这种方法称为伸缩翻转法。
电流走向法
电流是分析电路的核心。从电源正极出发(无源电路可假设电流由一端流入另一端流出)顺着电流的走向,经各电阻绕外电路巡行一周至电源的负极,凡是电流无分叉地依次流过的电阻均为串联,凡是电流有分叉地分别流过的电阻均为并联。
等电势法
在较复杂的电路中往往能找到电势相等的点,把所有电势相等的点归结为一点,或画在一条线段上。当两等势点之间有非电源元件时,可将之去掉不考虑;当某条支路既无电源又无电流时,可取消这一支路。我们将这种简比电路的方法称为等电势法。
5. 在交流电路中,基尔霍夫两大定律的含义是什么
基尔霍夫第一定律,即基尔霍夫电流定律(KCL) 任一集总参数电路中的任一节点 ,在任一瞬间流出该节点的所有电流的代数和恒为零,即.就参考方向而言,流出节点的电流在式中取正号,流入节点的电流取负号.
基尔霍夫第二定律,即基尔霍夫电压定律(KVL)任一集总参数电路中的任一回路,在任一瞬间沿此回路的各段电压的代数和恒为零,即电压的参考方向与回路的绕行方向相同时,该电压在式中取正号,否则取负号.
在电工电子学中计算非常实用,其中节点可以为广义节点,灵活运用.
6. 电子电路特性:欧姆定律
资料说其适用范围是纯电阻电路,导体不是气体。但又说符合欧姆定律的伏安特性曲线是过原点的直线,那不是线性元件吗?难道符合欧姆定律的都是线性元件吗?小灯泡电阻随温度升高而增大,难道就不符合欧姆定律了么?求详细
好的追加!!!!
7. 电力学的定理都有什么
电场
1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍
2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力(N),k:静电力常量k=9.0×109N•m2/C2,Q1、Q2:两点电荷的电量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引}
3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式){E:电场强度(N/C),是矢量(电场的叠加原理),q:检验电荷的电量(C)}
4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r:源电荷到该位置的距离(m),Q:源电荷的电量}
5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V),d:AB两点在场强方向的距离(m)}
6.电场力:F=qE {F:电场力(N),q:受到电场力的电荷的电量(C),E:电场强度(N/C)}
7.电势与电势差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
8.电场力做功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:带电量(C),UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)}
9.电势能:EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)}
10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA {带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值}
11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB (电势能的增量等于电场力做功的负值)
12.电容C=Q/U(定义式,计算式) {C:电容(F),Q:电量(C),U:电压(两极板电势差)(V)}
13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd(S:两极板正对面积,d:两极板间的垂直距离,ω:介电常数)
常见电容器〔见第二册P111〕
14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2
15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)
类平 垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中:E=U/d)
抛运动 平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m
注:
(1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分;
(2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直;
(3)常见电场的电场线分布要求熟记〔见图[第二册P98];
(4)电场强度(矢量)与电势(标量)均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关;
(5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面,导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面;
(6)电容单位换算:1F=106μF=1012PF;
(7)电子伏(eV)是能量的单位,1eV=1.60×10-19J;
(8)其它相关内容:静电屏蔽〔见第二册P101〕/示波管、示波器及其应用〔见第二册P114〕等势面〔见第二册P105〕。
恒定电流
1.电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)}
2.欧姆定律:I=U/R {I:导体电流强度(A),U:导体两端电压(V),R:导体阻值(Ω)}
3.电阻、电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻率(Ω•m),L:导体的长度(m),S:导体横截面积(m2)}
4.闭合电路欧姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U外
{I:电路中的总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(Ω),r:电源内阻(Ω)}
5.电功与电功率:W=UIt,P=UI{W:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率(W)}
6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体的电阻值(Ω),t:通电时间(s)}
7.纯电阻电路中:由于I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
8.电源总动率、电源输出功率、电源效率:P总=IE,P出=IU,η=P出/P总{I:电路总电流(A),E:电源电动势(V),U:路端电压(V),η:电源效率}
9.电路的串/并联 串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R成反比)
电阻关系(串同并反) R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+
电流关系 I总=I1=I2=I3 I并=I1+I2+I3+
电压关系 U总=U1+U2+U3+ U总=U1=U2=U3
功率分配 P总=P1+P2+P3+ P总=P1+P2+P3+
10.欧姆表测电阻
(1)电路组成 (2)测量原理
两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得
Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被测电阻Rx后通过电表的电流为
Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小
(3)使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)}、拨off挡。
(4)注意:测量电阻时,要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。
11.伏安法测电阻
电流表内接法:
电压表示数:U=UR+UA
电流表外接法:
电流表示数:I=IR+IV
Rx的测量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真
Rx的测量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)<R真
选用电路条件Rx>>RA [或Rx>(RARV)1/2]
选用电路条件Rx<<RV [或Rx<(RARV)1/2]
12.滑动变阻器在电路中的限流接法与分压接法
限流接法
电压调节范围小,电路简单,功耗小
便于调节电压的选择条件Rp>Rx
电压调节范围大,电路复杂,功耗较大
便于调节电压的选择条件Rp<Rx
注1)单位换算:1A=103mA=106μA;1kV=103V=106mA;1MΩ=103kΩ=106Ω
(2)各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大;
(3)串联总电阻大于任何一个分电阻,并联总电阻小于任何一个分电阻;
(4)当电源有内阻时,外电路电阻增大时,总电流减小,路端电压增大;
(5)当外电路电阻等于电源电阻时,电源输出功率最大,此时的输出功率为E2/(2r);
(6)其它相关内容:电阻率与温度的关系半导体及其应用超导及其应用〔见第二册P127〕。
8. 电阻和欧姆定律
欧姆定律流过电路里电阻的电流,与加在电阻两端的电压成正比,与电阻的阻值成反比。这就是欧姆定律
导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。
电阻器简称电阻(Resistor,通常用“R”表示)是所有电子电路中使用最多的元件。电阻的主要物理特征是变电能为热能,也可说它是一个耗能元件,电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压分流的作用,对信号来说,交流与直流信号都可以通过电阻。
电阻都有一定的阻值,它代表这个电阻对电流流动阻挡力的大小。电阻的单位是欧姆,用符号“Ω”表示。欧姆是这样定义的:当在一个电阻器的两端加上1伏特的电压时,如果在这个电阻器中有1安培的电流通过,则这个电阻器的阻值为1欧姆。
在国际单位制中,电阻的单位是Ω(欧姆),此外还有 KΩ(千欧), MΩ(兆欧)。其中:
1MΩ=1000KΩ , 1KΩ=1000Ω。
9. 电路的基本原理
电路:由金属导线和电气、电子部件组成的导电回路,称为电路。在电路输入端加上电源使输入端产生电势差,电路即可工作。有些直观上可以看到一些现象,如电压表或电流表偏转、灯泡发光等;有些可能需要测量仪器知道是否在正常工作。按照流过的电流性质,一般分为两种。直流电通过的电路称为“直流电路”,交流电通过的电路称为“交流电路”。
电路的作用是进行电能与其它形式的能量之间的相互转换。因此,用一些物理量来表示电路的状态及各部分之间能量转换的相互关系。
电路图电流在实用上有两个含义:第一,电流表示一种物理现象,即电荷有规则的运动就形成电流。第二,本来,电流的大小用电流强度来表示,而电流强度是指在单位时间内通过导体截面积的电荷量,其单位是安培(库/秒),简称安,用大写字母A表示。但电流强度平时人们多简称电流。所以电流又代表一个物理量,这是电流的第二个含义。
电流的真实方向和正方向是两个不同的概念,不能混淆。
习惯上总是把正电荷运动的方向,作为电流的方向,这就是电流的实际方向或真实方向,它是客观存在,不能任意选择,在简单电路中,电流的实际方向能通过电源或电压的极性很容易地确定下来。
但是,在复杂直流电路中,某一段电路里的电流真实方向很难预先确定,在交流电路中,电流的大小和方向都是随时间变化的。这时,为了分析和计算电路的需要,引入了电流参考方向的概念,参考方向又叫假定正方向,简称正方向。
所谓正方向,就是在一段电路里,在电流两种可能的真实方向中,任意选择一个作为参考方向(即假定正方向)。当实际的电流方向与假定的正方向相同时,电流是正值;当实际的电流方向与假定正方向相反时,电流就是负值。
换一个角度看,对于同一电路,可以因选取的正方向不同而有不同的表示,它可能是正值或者是负值。要特别指出的是,电路中电流的正方向一经确定,在整个分析与计算的过程中必须以此为准,不允许再更改。
从数值上看,AB两点之间的电压是电场力把单位正电荷从A点移动到B点时所做的功;而电场中某点的电位等于电场力将单位正电荷自该点移动到参考点所做的功。比较电压和电位的概念可以看出,电场中某点的电位就是该点到参考点之间的电压,电位是电压的一个特殊形式。对于电位来说,参考点是至关重要的。在同一电路中,当选定不同的参考点,同一点的电位数值是不同的。
原则上说,参考点可以任意选定。在电工领域,通常选电路里的接地点为参考点,在电子电路里,常取机壳为参考点。
在实际应用时,仅知道两点间的电压往往不够,还要求知道这两点中哪一点电位高,哪一点电位低。例如,对于半导体二极管来说,还有其阳极电位高于阴极电位时才导通;对于直流电动机来说,绕组两端的电位高低不同,电动机的转动方向可能是不同的。由于实际使用的需要,要求我们引入电压的极性,即方向问题。
电路中因其他形式的能量转换为电能所引起的电位差,叫做电动势。用字母E表示,单位是伏特。在电路中,电动势常用符号δ表示。
在物理学中,用电功率表示消耗电能的快慢.电功率用P表示,它的单位是瓦特,简称瓦,符号是W.电流在单位时间内做的功叫做电功率 以灯泡为例,电功率越大,灯泡越亮。灯泡的亮暗由实际电功率决定,不用所通过的电流、电压、电能、电阻决定!
在电路中:如果指定流过元件的电流参考方向是从标以电压的正极性的一端指向负极性的一端,即两者的参
(Ohm's Law):在同一电路中,导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻阻值成反比,基本公式是I=U/R(电流=电压/电阻)
诺顿定理:任何由电压源与电阻构成的两端网络, 总可以等效为一个理想电流源与一个电阻的并联网络。
戴维宁定理:任何由电压源与电阻构成的两端网络, 总可以等效为一个理想电压源与一个电阻的串联网络。
分析包含非线性器件的电路,则需要一些更复杂的定律。实际电路设计中,电路分析更多的通过计算机分析模拟来完成。
它是线性元件的一个重要定理。在线性电阻中,某处电压或电流都是电路中各个独立电源单独作用时,在该处分别产生的电压或电流的叠加。
对于一个具有n个结点和b条支路的电路,假设各条支路电流和支路电压取关联参考方向,并令(i1,i2,···,ib)、(u1,u2,···,ub)分别为b条支路的电流和电压,则对于任何时间t,有i1*u1+i2*u2+···+ib*ub=0。
在对偶电路中,某些元素之间的关系(或方程)可以通过对偶元素的互换而相互转换。对偶的内容包括:电路的拓扑结构、电路变量、电路元件、一些电路的公式(或方程)甚至定理。
所有的电路在工作时,每一个元件或线路都会有能量的工作运用,即电能运用,而所有电路里的电能工作运用即称为电路功率。
电路或电路元件的功率定义为:【功率=电压*电流(P=I*V)】。
自然界里能量不会消灭,固有一定律【能量不灭定律】。
电路总功率=电路功率+各电路元件功率。例如:【电源(I*V)=电路(I*V)+ 各元件(I*V)】
在电路中的能量有时会变为热能或辐射能…等其他能量到空气中,这就是电路或电路元件会发热的原因,不会全部形成电能于电路中,根据【总能量=电能+热能+辐射能+其他能量】。
本文引自网络。
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10. 谁发现了欧姆定律
欧姆(1784~1854)出生于德国的一个普通家庭,1805年进入大学学习,1811年获得哲学博士学位。他担任家庭教师和中学教师20余年,期间始终坚持从事物理学研究,结果发现了欧姆定律。他终生未婚。
受傅里叶热传导定律的启发,欧姆认为电流现象和热流传导现象相类似,猜想导线中两点间的电流可能正比于这两点间的某种驱动力,他把它称为“电动力”,即现在所称的电势差。为验证这一猜想,他做了长期而大量的实验研究。
起初,他使用伏打电堆作为电源进行实验,由于电堆的电动势不很稳定,未能得到理想的效果。后来在波根道夫(1796~1877)的建议下,他于1826年改用温差电偶做电源,从而保证了电动势的稳定。他巧妙地利用扭秤的扭矩和受电流作用的磁针的偏转力矩平衡的方法来测量电流的大小。结果,他发现了电流“磁作用”的强度(正比于电流强度)同电源的“电动力”之间的线性关系,即全电路欧姆定律。对于一段导体来说,这一规律表现为电流和电势差成正比,其比例常数就是该导体的电阻,这就是电阻电路的欧姆定律。
由于当时德国的学术界正受谢林和黑格尔的“自然哲学”的影响,不大关心具体的实验工作,所以,欧姆的发现没有立即引起本国学术界的重视。他的发现首先得到的是英国皇家学会的奖赏,皇家学会授予他科普利奖章——当时科学界最高的荣誉。等到黑格尔死后,欧姆才渐渐得到他早就应该得到的待遇。
电阻
电阻,物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体,电阻一般不同,电阻是导体本身的一种特性。电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件。电阻元件的电阻值大小一般与温度有关,衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数,其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数。电阻是所有电子电路中使用最多的元件。