电工(第基本定律)

电工及电子技术基础秦曾煌主编（第七版）主讲：戴保华邮箱：daibaohua663@126.com电话论1、课程的性质和作用：

《电工技术》是一门技术基础课程。适用专业：－－－非电类专业。学时:课堂教学70+实验20直接后续课程：《电子技术A》(多学时）68/28《电子技术B》(少学时）46/10电工学（下）基础性：现代科技与电密切相关，是学习后续课程的基础，本课程学习基本理论、基本知识，训练基本技能。应用性：注重分析解决实际问题的能力的培养。注重实验技能训练。2、课程特点：3、学习内容：★电路模型、电路基本概念、电路基本理论及基本分析方法。★电机的基本控制电器及继电接触器控制。电路分析原理的基本内容★供电与安全用电、电工测量的基本知识电机控制的基本知识★铁芯线圈电路，变压器和电动机的工作原理、参数及使用。精简：基本概念、基本理论及基本分析方法，常用的电气设备和装置。广博：涉及多门电类课程的基本内容，电机学的基本知识4、学习方法：★弄懂概念、掌握原理、学会分析方法。★认真做好实验，结合实验，建立系统概念、工程概念，提高实践能力和动手能力。★多做练习、联系实际、灵活应用。★学时少、进度快，课后及时复习。《电工技术》的学习要求一、课前：二、上课三、课后认真听讲、能完成课堂作业复习课堂内容、按时完成课后作业四、作业要求按时交作业、过时不收五、内容及学习方法参考资料1．《电工电子学》周永萱编。华中科技大学出版社2．《电工技术》王居荣编，哈尔滨工业大学出版社3．《电工技术》王乃厚编中国科技大学出版社4．《电路》丘关源编,

西安交通大学出版社

CharlsH.Roth.JR.FundamentalsofLogicDesign.

USA:CompanyofPND.

1.1电路的作用与组成部分1.2电路模型1.3电压和电流的参考方向1.4欧姆定理1.5电源有载工作、开路和短路1.6基尔霍夫定律1.7电路中电位的概念及计算第1章电路的基本概念与定律第一章电路的基础1.1电路的作用与组成一、电路的作用：1.电能的传输第一章电路的基础二、电路的组成1.电源2.中间环节3.负载2.信号的处理和传递第一章电路的基础1.2电路模型一、实际元件与理想元件实际用电器：如电源、电灯、日光灯、电机等理想元件（模型元件）：R、L、C第一章电路的基础二、实际电路与电路模型（电路）1、手电筒及其电路模型（见上图）第一章电路的基础2、日光灯及其电路模型3、电动机及其电路模型第一章电路的基础1.电路中的物理量电池灯泡电流电压电动势EIRU+_电源负载1.3电压和电流的参考方向第一章电路的基础物理量的单位及实际方向第一章电路的基本第一章电路的基础问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？电流方向AB？电流方向BA？U1ABRU2IR电路分析中的假设参考方向第一章电路的基础(1)在解题前先设定一个参考方向，作为正方向；解决方法(3)根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2)根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关系的代数表达式；(4)关联方向与非关联方向：U与I的参考方向一致叫关联；反之为非关联第一章电路的基础2.电路中物理量的参考方向物理量的参考方向：实际正方向假设正方向实际正方向：物理中对电量规定的方向。假设正方向（参考正方向）：在分析计算时，对电量人为规定的方向。第一章电路的基础物理量参考方向的表示方法电池灯泡Uab_+正负号abUab（高电位在前，低电位在后）

双下标箭头Uabab电压+-IR电流：从高电位指向低电位。IRUabE+_abU+_第一章电路的基础物理量参考方向的表示方法IRUab+_abU+_电压的正方向箭头和正负号是等价的,只用其中之一.IRUababU第一章电路的基础例题P12(P10)1.3.1在图(a)中，Uab=-5V,试问a、b两点哪点电位高？1.3.2

在图(b)中，U1=-6V,U2=4V试问Uab等于多少？1.3.3

Uab是否表示a端电位高于b端电位？图(a)图(b)第一章电路的基础I与U的参考方向一致U=IRaIRUbI与U的参考方向相反U=–IRaIRUb1.4欧姆定律第一章电路的基础例题P141.4.2

计算下图值第一章电路的基础功率的概念：设电路任意两点间的电压为

U,流入此部分电路的电流为I，则这部分电路消耗的功率为:IUP=如果UI方向不一致写法如何？电压电流参考方向一致aIRUb电功率第一章电路的基础如果U、I的参考方向不一致电功率的写法aIRUb电压、电流参考方向相反P=–UI功率有正负？第一章电路的基础吸收功率或消耗功率（起负载作用）若P0输出功率（起电源作用）若P0电阻消耗功率肯定为正电源的功率可能为正（吸收功率），也可能为负（输出功率）功率正负值第一章电路的基础含源网络的功率IU+-含源网络P=UI电压电流正方向一致P=–UI电压电流正方向不一致IU+-含源网络第一章电路的基础当计算的P>0

时,或U、I

的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，该元件为负载。

所以，从P的+或-可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。也可以从元件上的电流、电压的实际方向区分器件的性质。结论辨别元件在电路中的作用当计算的P<0

时,或U、I

的实际方向相反，此部分电路发出电功率，该元件为电源。第一章电路的基础

功率平衡

Ps（电源）=PL（功率平衡）或∑

P=0(负载为正,电源为负)第一章电路的基础例题2P201.5.4下图方框代表电源还是负载？已知：I=-1A;E=220V(a)和(d)为电源；(b)和(c)为负载第一章电路的基础作业:

P301.5.9-10(P261.5.1-2)解：由KCL得：

I3=I2-I1=1-3=-2mA由KVL得：U3=I1*10+30=60VP3=U3*I3=-2*60=-120mW所以元件3为电源验证功率平衡I1*U1+I12*10+U3*I3+I22*20-I2*U2=90+90+（-120）+20-80=01.5电源的工作状态电源的工作状态：有载工作、开路、短路三种一、.有载工作：S合上

1.电压与电流的关系

I=E/(Ro+R)U=E-Ro*I

2.外特性（伏安特性）：

U=E-Ro*I第一章电路的基础3.功率平衡

U=E-Ro*IUI=E*I–RO*I*IPL=Ps–PR

即：Ps（电源）=PL+Po（功率平衡）第一章电路的基本第一章电路的基础二、电源开路：

S打开（如图a）

I=0U=？P=？三、电源短路：S闭合（如图b）且R=0I=E/RoU=?P=?第一章电路的基础四、实际值与额定值五、例题第一章电路的基础例题1P191.5.1在下图中，（1）开关S闭合前后电路中的电流I1；I2；I及电源的端电压U;闭合时，I1是否被分去一些？（2）如果电源内阻不能忽略，则闭合S时，60W电灯电流是否有所变化？（3）60W电灯和100W灯哪个电阻大？（4）100W灯每秒消耗多少电能？第一章电路的基础(6)电流流过电灯后，会不会减少？（7）如果100W灯短路，当闭合S时后果如何？

100W灯是否会烧坏？（5）设电源的额定功率为125KW、220V，当只接一个220V，40W的电灯时会不会被烧坏?例题3P201.5.5

下图示电路中该电源作电源还是负载？(a)U=3V;E=5V(b)U=5V;E=3V(a)(b)第一章电路的基础P201.5.6有一台直流发电机，其名牌上标有40KW230V174A。试问什么是发电机的空载运行、满载运行、过载运行？负载的大小一般指什么而言？第一章电路的基础用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系,其中包括克氏电流定律和克氏电压定律两个定律。名词注释：节点：三个或三个以上支路的联结点支路：电路中每一个分支回路：电路中任一闭合路径1.6基尔霍夫定律(kirchhoff)网孔：第一章电路的基础支路：共3条回路：共3个节点：a、b(共2个）例#1#2#3aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1第一章电路的基础I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-例支路：共？条回路：共？个节点：共？个6条4个独立回路：？个3个有几个网眼就有几个独立回路第一章电路的基础对任何节点，在任一瞬间，流入节点的电流之和等于由节点流出的电流之和。或者说，在任一瞬间流入一个节点上电流的代数和为0。I1I2I3I4例或：流入为正流出为负(一)基尔霍电流定律（KCL）

kirchhoff’scurrentlawI=0即：第一章电路的基础电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。例I1+I2=I3例I=0I=?I1I2I3U2U3U1+_RR1R+_+_R广义节点基尔霍电流定律的扩展第一章电路的基础

对电路中的任一回路，沿任意循行方向转一周，其电压降的代数和为

0。例如：回路#1

即：#1aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1对回路#2：

#2对回路#3：

#3第3个方程不独立电压的参考方向和旋转方向一致取正电压的参考方向和旋转方向相反取负(二)基尔霍电压定律（KVL）

kirchhoff’svoltagelaw第一章电路的基础问题的提出：在用克氏电流定律或电压定律列方程时，究竟可以列出多少个独立的方程？例aI1I2U2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bU1分析以下电路中应列几个电流方程？几个电压方程？关于独立方程式的讨论第一章电路的基础设：电路中有N个节点，B个支路N=2、B=3bR1R2U2U1+-R3+_a小结独立的节点电流方程有

(N-1)个独立的回路电压方程有

(B-N+1)个则：（一般为网孔个数）独立电流方程：１个独立电压方程：２个第一章电路的基础P24练习与思考题1.6.1-6P281.6.2试求下图所示部分电路中的电流I,I1和R.已知Uab=0V第一章电路的基础作业：P311.5.11(P261.5.3)

解（1）因为PN=UN*IN所以IN=PN/UN=200/50=4AR=UN/IN=50/4=12.5Ω（2）开路时电流为零。所以UO=E=UN+IN*R0=50+4*0.5=52V（3）R=0所以I=E/RO=52/0.5=104

A第一章电路的基础1.7电路中电位的概念及计算一、电路中的电位概念如右图我们可以计算出两点间的电压：

Uab=6*10=60VUca=20*4=80VUcb=140VUdb=90v那么，电位是什么呢？第一章电路的基础定义：电路中的电位是相对值

即必须有参考点.那么,电路中每一点的电位定义为这一点对参考点的电压。如图以a点为参考点，那么Va=0Vb=Uba=-Uab=-60vVc=Uca=