绪论电路的基本概念-定律A.ppt

电工技术 电工学（1）,理论学时：32 学分：2,第 一 讲,本次课教学要求,1、了解本课程的教学进度与安排； 2、了解电工技术的发展历史； 3、掌握电路的基本概念； 4、熟练掌握欧姆定律，掌握电路中的功率关系。,重点 1、电路模型； 2、电路的参考方向； 3、欧姆定律。,教学安排,教材: 电工学（第3版） 张南 主编 高等教育出版社 参考教材: 1秦曾煌，电工学第5版，高等教育出版社 2罗守信 ，电工学第3版，高等教育出版社 3. 其它冠名电工学电工技术的参考文献。,学时分配,Ch1 电路分析基础 8,Ch2 单相正弦交流电路 8,Ch3 三相交流电路 4,Ch5 电动机 2,Ch6 电气控制 2,Ch7 电力系统 4,Ch4 变压器 2,总复习 2,绪论,0.1 电工技术的发展,0.2 电工技术的应用,0.1 电工技术的发展历史,1750年，富兰克林发现雷电与摩擦生电的相同本质，设计了避雷针 1800年，伏打创立了电位差理论 1820年，奥斯特发现导线通电磁针偏转 1831年，法拉第完成磁生电实验，发现了电磁感应定律 1865年，麦克斯韦发表电磁理论公式,1832年，法国人毕克西发明了手摇式直流发电机 1834年，俄罗斯的雅可比试制出了由电磁铁构成的直流电动机 1860年，英国人斯旺把棉线碳化后做成灯丝装入玻璃泡里，发明了碳丝灯泡 1866年，德国的西门子发明了自励式直流发电机。 1867年，西门子研制成功世界第一台自激式发电机，开创了发电机广泛使用的新纪元,0.1 电工技术的发展历史,1882年，美国的戈登制造出了输出功率447KW，高3米，重22吨的两相式巨型发电机 1884年，英国的霍普金森制成了闭合磁路式变压器。 1885年，西屋公司开发出了实用的变压器。,1889年，德国的多勃罗沃尔斯基利用三相交流电的旋转磁场，制成了功率为100W的最早的三相交流电动机。同年又开发出了三相四线制交流接线方式，并在1891年的法兰克福输电实验（150VA三相变压器）中获得了圆满成功。 1897年，西屋公司制成了感应电动机，设立专业公司致力于电动机的普及。,1904年，英国人弗莱明发明了真空二极管。 1907年，美国的福雷斯特发明了真空三极管。,0.1 电工技术的发展历史,1896年，马可尼发明电报，获1908年诺贝尔奖 1897年，汤姆荪发现电子，获1906年诺贝尔奖 1904年，英国人弗莱明发明了真空二极管。 1907年，美国的福雷斯特发明了真空三极管。 1938年，萧克利等提出PN结理论,1948年，萧克利、巴丁、布拉顿发明晶体管， 获1956年诺贝尔奖 1958年，基尔比发明集成电路，获2000年诺贝尔奖 1969年， 大规模集成电路 1975年， 超大规模集成电路,0.1 电工技术的发展历史,电工技术是基于电磁场理论的一门成熟技术。随着人类对电磁场理论及应用的深入研究，关于电的科学演变成为强电和弱电两大分支。,强电涉及的主要是动力、照明领域，用电对象所承受的电流和电压值较大；弱电涉及的主要是信息科学领域，包括信号的获取、处理、传输、检测、控制、利用等。,非电专业的“电工学”课程，分为电工技术和电子技术两部分，前者主要讨论强电，后者主要讨论弱电。,在现代社会，任何领域都离不开电。当代非电专业的大学生学习一些电工学的知识是非常必要的。,0.1 电工技术的发展历史,学习电工技术方面的课程需时刻关注电工技术的发展！,一个大家熟悉的例子：LED,LED用于照明，功耗低、效率高、寿命长、色彩丰富、使用安全。,0.2 电工技术的应用,电能的获取与转换,0.2 电工技术的应用,电能的输送,0.2 电工技术的应用,电能的控制,0.2 电工技术的应用,电能的应用领域,0.2 电工技术的应用,电能作为原动力,0.2 电工技术的应用,在各工艺流程中的应用,0.2 电工技术的应用,大家谈：我们身边的电工技术,第1章 电路的基本概念与基本定律,1.2 基尔霍夫定律,1.3 支路电流法,1.4 叠加定理,1.5 电压源和电流源,1.6 戴维宁定理,*1.7 电路的暂态分析,1.1 电路的基本概念,本章教学要求,第1章 电路的基本概念与基本定律,1. 掌握电路模型的概念，深刻理解电压与电流参考方向的意义； 2. 理解电路的有载工作、开路与短路状态，理解电功率和额定值的意义； 3. 熟练掌握欧姆定律、基尔霍夫定律； 4. 熟练掌握支路电流法； 5. 掌握电压源、电流源的概念及相互转换； 6. 熟练掌握叠加定理和戴维宁定理； 7. 了解三要素法。,电路的作用,第1章 电路的基本概念与基本定律 1.1 电路的基本概念,电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。,(1) 实现电能的传输、分配与转换,(2)实现信号的传递与处理,一、 电路的组成,1.1 电路的基本概念,导线,电源,负载,1、 电路元件,1.1 电路的基本概念 二、 电路元件与电路模型,有源元件：,电池、发电机、晶体管,无源元件：,耗能元件：电阻器,储能元件：电感器、电容器,理想电路元件的符号,电源的符号,原电池或蓄电池,直流 发电机,交流 发电机,理想 电压源,理想 电流源,电阻器的符号,电容器的符号,电感器的符号,2、 电路模型,1.1 电路的基本概念 二、 电路元件与电路模型,由理想电路元件组成的描述实际电路的电路原理图,手电筒的电路模型,电池,导线,灯泡,开关,三、电压和电流的参考方向,1. 电路基本物理量的实际方向,物理中对基本物理量规定的方向,三、电压和电流的参考方向,2. 电路基本物理量的参考方向,(2) 参考方向的表示方法,电流：,电压：,(1) 参考方向（假定方向）,在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。,3. 实际方向与参考方向的关系,实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值； 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。,注意： 在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负之分。,若 I = 5A，则电流从 a 流向 b，如图中虚线所示；,例：,若 I = 5A，则电流从 b 流向 a 。,若 U = 5V，则电压的实际方向从 a 指向 b；,若 U= 5V，则电压的实际方向从 b 指向 a 。,四、 欧姆定律,1、关联参考方向 U、I 参考方向相同,2、非关联参考方向 U、I 参考方向相反,说明： 表达式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；, U与I 之间的关系表现为线性关系。,在电路分析中，通常取关联 参考方向。,U = I R,U = IR,欧姆定律应用举例,解：对图(a)有, U = IR,例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。,对图(b)有, U = IR,*线性电阻的概念,电路端电压与电流的关系称为伏安特性。,遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。,线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。,五、电路的工作状态,1. 通路,开关闭合,接通电源与负载,负载端电压,U = IR,特征:, 电流的大小由负载决定。, 在电源有内阻时，I U ， 反之亦然。,或 U = E IR0,当 R0R 时，则U E ，表明当负载变化时，电源的端电压变化不大，即带负载能力强。,开关闭合,接通电源与负载。,负载端电压,U = IR,特征:,1. 通路, 电流的大小由负载决定。, 在电源有内阻时，I U 。,或 U = E IRo,UI = EI IRo,P = PE P,负载 取用 功率,电源 产生 功率,内阻 消耗 功率, 电源输出的功率由负载决定。,负载大小的概念: 负载增加指负载取用的 电流和功率增加(电压一定)。,功率关系,电源发出和吸收功率的判别,含源二端电路发出和吸收功率的判别,若P 0，吸收功率，在电路中充当负载； 若P 0，发出功率，在电路中充当电源。,方法：按关联方向标定二端电路U、I 的参考方向，求出功率（P =UI）。,电流从“+”端流出，为发出功率，即电源放电；,电流从“+”端流入，为吸收功率，即电源充电，在电路中充当负载；,课堂讨论：新旧电池串联使用。,电气设备的额定值,额定值: 电气设备在正常运行时的规定使用值,电气设备的三种运行状态,欠载(轻载)： I IN ，P PN (不经济),过载(超载)： I IN ，P PN (设备易损坏),额定工作状态： I = IN ，P = PN (经济合理安全可靠),2. 开路,特征:,开关 断开,(1) 开路处的电流等于零； I = 0 (2) 开路处的电压 U 视电路情况而定。,电路中某处断开时的特征:,3. 短路,电源外部端子被短接,(1) 短路处的电压等于零； U = 0 (2) 短路处的电流 I 视电路情况而定。,电路中某处短路时的特征:,*六、电阻串并联联接的等效变换,1、电阻的串联,特点: 1)各电阻一个接一个地顺序相联；,两电阻串联时的分压公式：,R =R1+R2,3)等效电阻等于各电阻之和；,4)串联