北京大学：《电磁学》课程教学资源（PPT课件）第五章 电路（5.1）直流电路和暂态过程

第五章电路 口电磁学 场: ●对象:电场、磁场 ●研究场的通量、环流 ■路 ●由元件和电源构成 ●研究电荷在场的作用下的迁移传导规 律—场的规律在电路中的具体实现 2005.5 北京大学物理学院王稼军编

2005.5 北京大学物理学院王稼军编 第五章 电路 ◼ 电磁学 ◼ 场： •对象：电场、磁场 •研究场的通量、环流 ◼路： •由元件和电源构成 •研究电荷在场的作用下的迁移传导规 律——场的规律在电路中的具体实现

电路的分类 R 定■直流电路: 态电 R L 路■交流电路: 一⑩ R C 暂态电路: m 2005.5 北京大学物理学院王稼军编

2005.5 北京大学物理学院王稼军编 电路的分类 ◼ 直流电路： ◼交流电路： ◼暂态电路： 定 态 电 路

恒定电路 ■直流电路的基本方程依据 手:dS=0.∮ E·al=0 ■元件最简单的联结方式为串联和并联; ■简单电路:能够通过运用元件串、并联 的计算法将电路化为一个单回路 复杂电路:不能将元件的联结方式归并 为串、并联的电路 2005.5 北京大学物理学院王稼军编

2005.5 北京大学物理学院王稼军编 恒定电路 ◼ 直流电路的基本方程依据    =  = S L j dS 0, E dl 0     ◼元件最简单的联结方式为串联和并联； ◼简单电路：能够通过运用元件串、并联 的计算法将电路化为一个单回路 ◼复杂电路：不能将元件的联结方式归并 为串、并联的电路

简单电路p3895-2、10 R R R R R U U=U=U 2 U U=U1+U2+…U, 2÷ R=R1+R2+…Rn +- RR R R xr; P=/R 2 高阻起主 要作用 低阻起主要作用 R RR 2005.5 北京大学物理学院王稼军编

2005.5 北京大学物理学院王稼军编 简单电路 p389 5-2、10 i i i i n n n U R P I R R R R R U U U U I I I I 2 1 2 1 2 1 2  ; = = + + = + + = = = =    i i i i i n n n R R U P R I R R R R I I I I U U U U 1 ; 1 1 1 1 1 2 1 2 1 2 1 2  =  = + + = + = + + = = =    高阻起主 要作用 低阻起主要作用

B不R2 Rr Rs 4 6Q R3 (a) I R12 19 I1 平衡电桥 R 39 29 B 等效—简单电路 电势差计—补偿电路 2005.5 北京大学物理学院王稼军编

2005.5 北京大学物理学院王稼军编 平衡电桥 电势差计——补偿电路 等效——简单电路

复杂电路p5-15、18、19、20 ■由多个电源和多个电阻复杂联接而成的电路,在 般情况下,这类电路不能用电阻串并联等效变 换化筒的电路 ■解复杂电路的方法: 基尔霍夫电路定律; P316 等效电源定理(即戴维南定理和诺顿定理);p321 叠加定理; 老书p301 ■等效变换等 老书p302 其它解电路的方法可参看电工学教材。 2005.5 北京大学物理学院王稼军编

2005.5 北京大学物理学院王稼军编 复杂电路 p 5-15 、18、19、20 ◼ 由多个电源和多个电阻复杂联接而成的电路，在 一般情况下，这类电路不能用电阻串并联等效变 换化简的电路 ◼ 解复杂电路的方法： ◼ 基尔霍夫电路定律； P316 ◼ 等效电源定理（即戴维南定理和诺顿定理）；p321 ◼ 叠加定理； 老书 p301 ◼ 等效变换等 老书 p302 ◼ 其它解电路的方法可参看电工学教材

8 名词解释 RI R C a.节点 b.回路 ■支路:电路中由电源、电阻串联而成的通路, 支路中电流强度处处相等 节点或分支点:三条或更多条支路的联接点 ■回路:几条支路构成的闭合通路 2005.5 北京大学物理学院王稼军编

2005.5 北京大学物理学院王稼军编 名 词 解 释 ◼ 支路：电路中由电源、电阻串联而成的通路， 支路中电流强度处处相等 ◼ 节点或分支点：三条或更多条支路的联接点。 ◼ 回路：几条支路构成的闭合通路

电路的典型问题: 已知全部电源的电动势、内阻和全部负载 电阻,求每一条支路的电流; 已知某些支路的电流,求某些电阻或电动 势 ■基尔霍夫电路定理给出了把这些物理量联 系起来的完备方程组,从而普遍地解决了 电路的计算问题。 2005.5 北京大学物理学院王稼军编

2005.5 北京大学物理学院王稼军编 电路的典型问题： ◼ 已知全部电源的电动势、内阻和全部负载 电阻，求每一条支路的电流； ◼ 已知某些支路的电流，求某些电阻或电动 势。 ◼ 基尔霍夫电路定理给出了把这些物理量联 系起来的完备方程组，从而普遍地解决了 电路的计算问题

基尔霍夫第一定律 规定流向节点的电流为负, 从节点流出的电流为正 汇于节点的各支路电流强 度的代数和为零 ∑(±)=0 j·s=0 ■若一个完整电路共有n个节点,则可以写出n-1 个独立的节点方程—基尔霍夫第一方程组 2005.5 北京大学物理学院王稼军编

2005.5 北京大学物理学院王稼军编 基尔霍夫第一定律 ◼ 规定流向节点的电流为负， 从节点流出的电流为正 ◼ 汇于节点的各支路电流强 度的代数和为零  ( I) = 0 ◼若一个完整电路共有n个节点，则可以写出n-1 个独立的节点方程——基尔霍夫第一方程组   = S j dS 0 1 2 3 − I − I + I

基尔霍夫第二定律 基尔霍夫第二 方程组,又叫 回路电压方程 ■沿回路环绕周回到出发点,/电势 数值不变 ∮E=0→2(8)+∑(士R)=0 ■写方程的约定 ˉ规定其绕行方向(可以任意规定) 8 I , I ■标定一个电流方向 2 解出I>O,—实际电流与标定一致 R C 解出I<0,—实际电流与标定相反 R ˉ规定电势从高到低电势降落为正, 电势从低到高电势降落为 2005.5 北京大学物理学院王稼军编

2005.5 北京大学物理学院王稼军编 基尔霍夫第二定律 ◼ 沿回路环绕一周回到出发点，电势 数值不变  = 0  E dl ◼ 写方程的约定 ◼规定其绕行方向（可以任意规定） ◼标定一个电流方向 ◼解出 I>0，——实际电流与标定一致 ◼解出 I<0，——实际电流与标定相反 ◼规定电势从高到低 电势降落为正， 电势从低到高 电势降落为 () +(IR) = 0 基尔霍夫第二 方程组，又叫 回路电压方程