电流和电路ppt课件

第七章电流与电路7-1电流密度7-2电路的基本定律7-3电容器的充放电7-5电流对人体的作用7-1电流密度一、电流电流密度1．电流(1)载流子及其漂移速度(2)产生电流的必要条件①内因:导体中有可自由移动的电荷,②外因:导体两端有电势差(即导体中有电场)(3)电流的定义单位时间内通过导体某一横截面的电量方向:正电荷流动方向或负电荷流动反方向①恒定电流②瞬时电流2．电流密度(1)容积导体中的电流分布(2)电流密度J方向:该点的电场方向大小:通过垂直于电流方向单位面积的电流强度平均电流密度Q=ZenlS电流密度多种载流子：Jtotal＝J例题7-1直径d=1mm银导线,t=1h15min,Q=2.61×104C，n=5.8×1028/m3求：①导线上的电流强度；②导线中电子的漂移速度。解：①已知Q=2.61×104C,t=1h15min=4.5×103s，I=5.8A②银导线中的载流子是自由电子，价数Z=1金属中自由电子的平均热运动速度约为105m·s-1，电场在导体中传播的速度，约等于光速。二、欧姆定律的微分形式1.欧姆定律和电阻定律欧姆定律电阻定律t=0(1+t)2.欧姆定律的微分形式I=JS=1/G=1/R通过导体中任一点的电流密度J等于该点场强E与导体的电导率的乘积。三、电解质的导电稳恒条件下，K+,K- 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示正负离子的摩擦系数，+,-表示正负离子的迁移率，四、电泳悬浮或溶解在电解质溶液中的带电微粒在外加电场作用下迁移的现象7-2电路的基本定律一、含源电路的欧姆定律全电路欧姆定律：两个给定点之间的电势差等于两点之间的各个分段的电势增量之和。I=/(R+R内)Uca=Uc-Ua=Ubc=-IR内Uab=-IRacba:Uca+Ubc+Uab=-IR内-IRUba=Ubc+Uca=-IR内+=0在闭合电路中沿闭合回路环绕一周时，各分段电势增量的代数和等于零。实际计算中，电流的方向和绕行方向是任意选定的，并 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 ，电势升高者为“+”，电势降低者为“-”。具体按以下规则确定电势增量的正负：①当电阻R中电流I的方向与选定的绕行方向相反时，电势增量为+IR，相同时为-IR；②如果电动势从负极到正极的方向与选定的绕行方向相同(即绕行方向从负极进入电动势)，则电势增量为+，相反时电势增量为-。3V19(1)acba:I=/(R+R内)=0.3A(2)acba:I=-/(R+R内)=-0.3A(3)abcaI=-/(R+R内)=-0.3A-IR内–IR=0+IR内+IR=0-IR-IR内-=0-1-IR内1-IR1-IR2-IR内2+2=0图7-8：含两个电源的闭合电路当2>1，I>0,与假设方向相同当2<1，I<0,与假设方向相反=3-I2R内3-I2R2-2-I2R内2+1+I1R内1+I1R1=+IR=(1-2+3)+(I1R1+I1R内1-I2R2-I2R内2-I2R内3)一段非闭合的含源电路，如果求A—B之间的电势差UAB，则应按B点到A点的绕行方向计算电势增量。图7-9：UAB=UA-UB——一段含源电路的欧姆定律例题7-21=2.0V,2=4.0V,R内1=1.0,R内2=2.0,R1=3.0,R2=2.0求：(1)I,(2)Uad,(3)Uab。解：-1-IR内1-IR1-IR2-IR内2+2=0I=0.25A(1)(2)Uad=Ua-Ud=1+IR内1=2.0V+0.25A×1.0=2.25V(3)Uab=Ua-Ub=2-IR内2=4.0V-0.25A×2.0=3.5VI:Uac=Ua-Uc=IR1+1+IR内1=Uad+Udc=2.25V+0.25A×3.0=3.0VII:Uac=Ua-Uc=-IR2+2-IR内2=Uab+Ubc=3.5V-0.25A×2.0=3.0V二、基尔霍夫电路定律1.基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律:流入节点电流之和应等于流出该点的电流之和，a点：I=I1+I2或I-I1-I2=0——基尔霍夫第一方程组（节点方程组）节点:三条或三条以上通电支路的汇合点I=0流入节点的电流为正，流出节点的电流为负，回路中任意节点处电流的代数和等于零。支路:电流强度完全相同的一段电路2.基尔霍夫第二定律+IR=0沿任一闭合回路的电势增量的代数和等于零—基尔霍夫第二方程组(回路方程组)一个完整电路的支路数p，节点数n和独立回路数m之间有一个确定的关系，p=(n-1)+m例图7-11节点a:I1+I2-IL=0b:-I1-I2+IL=0回路dcabd：1-I1R1+I2R2-2=0回路abfea：I2R2-2+ILRL=0回路cdfec：I1R1-1+ILRL=0I1=-0.52A,I2=0.98A,IL=0.45AUab=Ua-Ub=1-I1R1=ILRL=4.5V=2-I2R2三、桥式应变片压力转换电路人体的体温、脉搏、血压、心音、pH值等都是一些非电量信号，为了测量和观察，医学上常通过某种装置将它们转换成电信号，这种转换装置叫换能器。Uab=-I2R0+I1R0=R0(I1-I2)应变片可用于测量动静脉血压、心内压、颅内压等。7-3电容器的充放电一、电容器的充电iR+uC-=0q=CuCuC=[1-e-t/(RC)]时间常数=RC当t=RC时uC=0.63i=0.37—R初始条件t＝0,uC=0二、电容器的放电iR-uC=0uC=e-t/RC初始条件t＝0,uC=放电过程中，电容器上的电压随时间而减小、电量随时间减少.电路电流随时间减小。电容器特点：电容器两端的电压不能产生突变。三、心脏除颤器由于某种原因心脏产生一种微弱的无规则颤动，叫纤维性颤动。利用高能电脉冲对心脏进行电击，可迫使心脏在一瞬间停搏，消除无规则的颤动，恢复有规律的搏动。用这种办法消除颤动的装置称为心脏除颤器。7-5电流对人体的作用一、人体的导电特性整个人体相当于一个漏电的电容器。(1)人体的直流电阻表7-1　人体某些组织的直流电阻率 组织 电阻率(·m) 组织 电阻率(·m) 脑脊液 0.555 肌肉 90.0 血清 0.714 脑 107 血 1.85 脂肪 10.8×102 神经 25.0 湿的皮肤 38.0×102 萎陷肺 54.0 干的皮肤 40.0×103 肝 80.0 无骨膜的骨 22.0×105(2)细胞和组织的阻抗表7-2　一些组织在不同频率下的电阻率组织对直流电的电阻率最大，随着电流频率的增加，电阻率逐渐下降， 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 人体组织的阻抗是电容性的。(3)皮肤阻抗表皮电阻最大，皮肤的湿度对电阻的影响很大①细胞的等效电路②组织的阻抗 组织 电阻率(·ｍ) 直流 100Hz 10kHz 10MHz 10GHz 肌肉 90 9.1 7.7 2.0 0.8 肝 80 8.3 6.7 2.5 1.0 脂肪 10×102 100 33.0 20.0 10.0二、直流电的作用在给人体某一部位通以直流电的情况下，体内组织液中正、负离子，将在电场力作用下作定向移动，而离子移动又将产生各种物理和化学变化，进而引起生理作用。(1)离子透入阳极电极可把带正电的链霉素离子、黄连素离子等透入体内，而阴极电极可把带负电的溴离子、碘离子、青霉素离子等透入体内。(2)电解作用改变了人体组织中的酸碱度。(3)改变离子浓度细胞膜上会产生离子堆积改变各离子的浓度分布三、低频电的作用心脏起搏器1.低频脉冲电流的作用兴奋神经肌肉组织，产生刺激作用。2.心脏起搏器心脏起搏器是一种利用低频电脉冲刺激心脏，使心脏按一定频率有效收缩的电子仪器．它用于治疗心脏兴奋传导受到阻滞或自身起搏功能衰竭的患者．四、高频电疗和高频电刀1.高频电疗高频电流对人体的作用主要是热效应。不同频率的高频电流，其生物作用是不同的。2.高频电刀利用高频电流通过机体时的热效应而制成的，是现代外科手术常用的设备之一。五、人体的触电问题(1)电流的大小电击致死的原因主要是电流引起心室纤颤。表7-350~60Hz交流电对人体产生的生理反应 电流大小 生理反应(触电持续1s) 1mA 开始感觉 5mA 手脚最大容许电流,有痛感,肌肉有收缩 10~20mA 开始不能摆脱电流,肌肉持续收缩 50mA 疼痛,可能出现昏厥及衰竭,呼吸麻痹 100~300mA 心室纤颤,持续下去可以致死,但呼吸功能仍可维持(2)电压的高低触电是否发生危险，决定因素是电流的大小。一般来说，24V以下的电压比较安全。(3)人体的电阻人体的电阻主要决定于皮肤电阻，而皮肤电阻又因干湿差别很大。干燥时皮肤电阻可达600k，电流可能不到1mA(220V)潮湿时皮肤电阻只有1k。电流可大于200mA(220V)(4)电流的路径若电流经过的路径上没有心脏、大脑等重要器官，则危险性较小。如果电流由体内直接通过心脏，20A即可致死。心脏对电击特别敏感，因为它的正常活动是由内部产生的电脉冲控制的，外来的周期性脉冲，将打乱心脏原有的协调性活动。(5)通电的时间在一个心动周期内，心脏舒张前0.1s的时间是危险期。在这段时间内，若通过胸部的电流达25mA，就可引起心脏颤动。若触电时间超过1s，则上述的0.1s就包括在触电时间之内，因而很危险。(6)电流的频率人体对50～60Hz的交流电(市电频率为50Hz)比对较低或较高频率的电流更为敏感，对人的损害作用最大。第七章电流与电路作业：思考题：7-1，7-2，7-5，7-9，计算题：7-4，7-10，7-11，7-13，7-14，7-17，7-19微软用户(微软用户)-50赫的两极发电机的同步转速是3000转/分，而如果频率上升一倍达到100赫，那么同步转速将会是6000转/分。如此高的速度将会给发电机的制造带来很多问题，特别是转子表面的线速度太高，必将大大限制容量的增加。另外，从使用角度看，频率过高，使得电抗增加，电磁损耗大，加剧了无功的数量。譬如以三相电机为例，其电流大大下降，输出功率及转矩也大大下降，实在没有益处。另外，如果采用较低的频率譬如30赫，变压效率低，那么将不利于交流电的变压和传输。