电子技术-教学资料-电路与模拟电子技术 教学课件.ppt

,本课程是一门实践性较强的专业基础课。 学习目的：掌握电路基础知识和模拟电子的基本理论及分析方法，为后续课打基础，为工程实践培养操作技能。 共11章， 1-5章 电路基础知识、6-10章 模拟电子技术、11章 技能训练及应用实践三个部分。章末有小结和习题便于自学。,电路与模拟电子技术 绪论,电路是学习电子技术的基础。 本章主要介绍： 三个物理量 （电流、电压、功率） 三种状态 （开路、负载和短路） 三个定律（欧姆定律、电流定律和电压定律） 一个概念（电位）,上篇 电路基础知识 第1章 电路的基本概念和基本定律,电路是电流流通的路径 1.1.1 电路的作用 电路的作用是进行电能的传输和转换，或是实现信号的传递和处理。 1.1.2 电路的组成 电路是由某些电气设备和元器件按一定方式连接组成。电路可分成电源、负载和中间环节三个部分 电源是提供电能的设备，是电路工作的能源，电源的作用是将非电能转换成电能。 负载是用电设备，是电路中的主要耗电器件。负载的作用是将电能转换成非电能。 中间环节是指电源与负载之间的部分。,1.1 电路,1.1.3 电路模型,忽略电路元器件的次要因素，将其理想化，并用规 定的电气图形符号表示所组成的电路，称为电路,电荷的定向运动形成电流。电流的方向不变为直流i。方向和大小都变化为交流 i。 1a103 ma106a， 1 ka103a 规定：正电荷运动的方向为电流的实际方向。 假设的电流流向称为电流的参考方向。,1.2 电流、电压、功率 1.2.1 电流,电场力将单位正电荷从电场中的a 点移到b点所做的功，称其为a、b两点间的电压。直流电压uab，交流电压uab。 1v103mv106v， 1kv103v 习惯上把电位降低的方向作为电压的实际方向。 电压实际方向和电压参考方向,1.2.2 电压 1.电压,电压等于电路中两点间的电位差 uabuaub 电位是电路中某点到参考点之间的电压 参考点是任意选择的一点“”（零电位点，“接地”点）， 选b点为参考点ub0， uabuaubua。,2.电压与电位,e是电源力将单位正电荷从低电位点b移动 到高电位点a所做的功 e的方向是从低电位（电源负极）指向高 电位（电源正极）,3.电动势e,电场力在单位时间内所做的功，单位 瓦 w。 关联参考方向：元件上电流和电压的参考方向一致。 pu i （1.1） 非关联参考方向：电流和电压的参考方向不一致 。 pu i （1.2） p0 吸收功率（消耗功率）为负载； p0 发出功率（产生功率）为电源。,1.2.3 功率,有一个收录机供电电路，用万用表测出收录机的供电电流为80ma，供电电源为3v，忽略电源的内阻，收录机和电源的功率各是多少？根据计算结果说明是发出功率还是吸收功率？ 解：收录机 流与压是关联参考方向 pu i3v80ma240mw0.24w 结果为正，说明收录机是吸收功率。 电池 流与压是非关联参考方向 pu i3v80ma0.24w 结果为负，说明电池是发出功率。,【例1.1】,如果例1.1题中的电池已经降为2v,现将收录机换为充电器,充电电流为150ma，问此时电池的功率为多少，是吸收功率还是发出功率？充电器的功率为多少，是吸收功率还是发出功率？ 解：电池为非关联 pu i2v（150ma）0.3w 结果为正吸收功率，电池是充电器的负载。 充电器为关联 pu i2v（150ma）0.3w 结果为负发出功率，充电器是电路中的电源。 规定：1千瓦的用电设备使用1小时消耗的电量为1度电。 1kw1h1度电 (1.3),【例1.2】,有一个电饭锅，额定功率为750w，每天使用2小时；一台25吋电视机，功率为150w，每天使用4小时；一台电冰箱，输入功率为120w，电冰箱的压缩机每天工作8小时。计算每月（30天）耗电多少度？ 解： （0.75kw2 h0.15kw4h 0.12kw8h）30天 （1.5度 0.6度 0.96度）30 91.8度 答:每月耗电91.8度,【例1.3】,流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，与电阻本身成反比。 i (1.4) 式中r为电阻，单位为欧姆，常用的单位还有k和m（兆欧），1m106。 电阻一定时，电压愈高电流愈大； 电压一定，电阻愈大电流就愈小。 根据欧姆定律可以推导出功率与电阻的关系式为： pu ii 2 r （1.5）,1.3 欧姆定律,在电路分析时，如果电流与电压的参考方向不一致，既为非 关联参考方向时，如图1.12 (b)、(c)所示，欧姆定律的表达式为： i 或 ui r （1.6）,已知图1.12中的电阻为6，电流为2a，求电阻两端的电压u。 解：图1.12（a）关联 ui r2a612v 图1.12（b）非关联 ui r2a612v 图1.12（c）非关联 ui r2a612v 计算结果图1.12（a）电压是正值，说明图1.12（a）中的电压实际方向与所标的参考方向一致；图1.12（b）、（c）电压为负值，说明图1.12（b）、（c）中的电压实际方向与所标的参考方向相反。,【例1.4】,一个100w的灯泡，额定电压为220v，求灯泡的电流和电阻？ 解： i 0.45a r 489,【例1.5】,电路如图1.13 所示，e140v、e25v、r1r210、r35、 i13a、i20.5a、i32a。取d点为参考点，求各点的电位及电压uab 和ubc。 解：各点的电位 d点为参考点，ud0v ububdi3r32a510v uauabubdi1r1ubd3a1010v40v 或 uauade140v ucucbubdi2r2ubd0.5a1010v5v 或 ucucde25v 电压 uab = ua ub = 40v10v = 30v ubc = ub uc = 10v5v = 5v,【例1.6】,如果选取图1.13中b点为参考点，如图1.14所示，再求各点的电位及电压uab 和ubc。 则可得出： 电位 ub0v ududbi3r310v uauabi1r13a1030v ucucbi2r20.5a105v 电压 uab = ua ub = 30v0v = 30v ubc = ub uc = 0v（5v）=5v,利用电位的概念可将图1.13所示的电路简化为图1.15所示的形式，不画电源，只标出电位值。这是电子电路惯用的画法。,开路、负载和短路 1.4.1开路状态 电源与负载断开，称为开路状态,又称空载状态。 开路状态电流为零，负载不工作uir0，而开路处的端电压u0e 。,1.4 电路的三种状态,电源与负载接通，构成回路，称为有载状态。 i （1.7） uireir0 (1.8) 有载状态时的功率平衡关系为： 电源电动势输出的功率 pee i 电源内阻损耗的功率 pr 0i 2r0 负载吸收的功率 pi 2rpepr 0 功率平衡关系 peppr0 （1.9） 用电设备都有限定的工作条件和能力，称为额定值。使用值等于额定值为额定状态；实际电流或功率大于额定值为过载；小于额定值为欠载。,1.4.2有载状态,电源两端没有经过负载而直接连在一起时,称为短路状态。 短路是电路最严重、最危险的事故，是禁止的状态。 短路电流ise / r0很大，如果没有短路保护，会发生火灾。 产生短路的原因主要是接线不当，线路绝缘老化损坏等。应在电路中接入过载和短路保护。,1.4.3短路状态,基尔霍夫定律分为电流定律和电压定律。 三个术语： 支路：电路中流过同一电流的分支，称为支路。 图1.19 中 共有三条支路。 结点：三条或三条以上支路的连接点，称为结点。 图1.19中共有两个结点。 回路：电路中任一闭合的路径，称为回路。 图1.19中共有三个回路。,1.5 基尔霍夫定律,在任一瞬间流入任一结点的电流之和等于流出该结点的电流之和。 对结点a可以写出： i1i2i3 （1.10） 改写成： i1i2i30 即： i0 （1.11） 这说明在任一瞬间，一个结点上电流的代数和等于零。 kcl解题，首先应标出各支路电流的参考方向，列i0表达式时，流入结点的电流取正号，流出结点的电流取负号。,1.5.1基尔霍夫电流定律(kcl),kcl也可以推广应用于电路中任何一个 假定的闭合面。对虚线所包围的闭合面可视 为一个结点，而面外三条支路的电流关系可 应用kcl得：ibicie，或ibicie0,已知图1.20中的ic1.5ma，ie1.54 ma，求ib? 解：根据kcl可得 ibicie ibieic 1.54 ma1.5 ma 0.04 ma 40a,【例1.7】,1.5.2基尔霍夫电压定律(kvl),在任一瞬间沿任一回路绕行一周，回路中各个元件上电压的代数和等于零。可用公式表示为 u0 （1.12） kvl解题，先标出回路中各个支路的电流方向、各个元件的电压方向和回路的绕行方向（顺时针方向或逆时针方向均可），然后列u0 表达式。 在列u0 表达式时，电压方向与绕行方向一致取正号，相反取负号。,列出图1.21所示电路中回路和回路 的kvl表达式。 解：标出各支路的电流方向、各元件的电压方向和回路的绕行方向，如图1.12中所示。列回路u0 表达式 回路：ue1ur1ur30 e1i1r1i3r30 回路：ue2ur2ur30 e2i2r2i3r30,【例1.8】,1.三个物理量 电流、电压的参考方向是任意假定的； 数值是正，实际方向与参考方向一致； 数值是负，实际方向与参考方向相反。 功率 pui， 如果电流和电压为非关联参考方向时 pui。 功率是正值，吸收功率，为负载； 功率是负值，发出功率，为电源。,本章小结,开路状态：负载与电源不接通，电流等零，负载不工作 有载状态：负载与电源接通，有电流、电压、吸收功率。 短路状态：故障状态，应该禁止。,2.三种状态,欧姆定律 i u/r 应用时要考虑关联问题。 kcl定律 i0 应用时要先标出电流方向。 kvl定律 u0 应用时要先标出电流、电压及绕行方向。,3.三个定律,第2章 电路的分析方法 2.1 电阻的串、并联 2.1.1 电阻的串联,支路电流法 叠加原理 戴维宁定理 2.1 电阻的串、并联 2.1.1 电阻的串联 两个或多个电阻的串接，称为电阻的串联。 串联电阻通过的是同一个电流。 rr1r2 （2.1） uu1u2i r1i r2i (r1r2)i r (2.2) (2.3) 电阻串联的特点： 电流相同， 总电阻等于各个电阻之和， 总电压等于各个电压之和， 串联电阻有分压作用。,第2章 电路的分析方法,两个或多个电阻并接，称为电阻的并联。并联电阻两端是同一个电压。 ii1i2 uri i 电阻并联的特点：电压相同，总电流等于各个电流之和，总电阻的倒数等于各个电阻倒数之和。电阻并联具有分流作用。,2.1.2 电阻的并联,一个两节5号电池供电的收录机，用万用表与电池串联测得它的最大工作电流为100ma，要想改用直流电源供电。现有一个9v的直流电源。采用串联分压的方式，试选择电阻，并画出电路图。 解：画出电路如图2.4所示，其中r1是要选择的电阻，r2为收录机工作时的等效电阻。 查电阻手册可知标称电阻没有60， 则取最接近的56。 在购买电阻时不仅要提供阻值，还 应说明功率值，pr1iur 1100ma6v0.6w 查电阻手册功率级没有0.6 w的，则取大 于并最接近计算值的1w，r1为56，1w的电阻。,【例2.1】,如实际使用时收录机电压低于3v时，用万用表测得电源的实际输出电压u6v，则说明电源内阻分掉了3v的压降。 二次选择r1，实际接通电路后， i 69.8 ma 为了达到收录机工作时的电流 i100ma，ur23v，总电阻r应为 即 rr1r2r090 r1rr0r290433017 pr1i 2r1（100ma）2 160.16w 查电阻手册二次选择r1为16、1/4w的电阻。 设计电路通常要经过实验调试后确定,有电视机180w，冰箱140w，空调160w，电饭锅750w，照明灯合计400w。问在这些电器同时都工作时，求电源的输出功率、供电电流，电路的等效负载电阻，选择保险丝rf，画出电路图。 解：画出供电电路如图2.6所示。 电源输出 pp1p2p3p4p5 180140160750400 1630w 电源的供电电流 a 电路的等效电阻 民用供电选择保险丝rf的电流应等于或略大于电源输出的最大电流，查手册取10a的保险丝。,【例2.2】,以支路电流为求解对象，直接应用kcl和kvl分别对结点和回路列出所需的方程组，然后，解出各支路电流。,2.2支路电流法,图2.7为一手机电池充电电路，手机充电电源e17.6v内阻r0120，手机电池e24v，内限r023，手机处于开通状态，手机等效电阻r370。试求各支路电流。 解题步骤： （1）标出各支路电流的参考方向， 列n一1个独立结点的i0方程。 独立结点a的方程：i1i2i30 （2）标出各元件电压的参考方向， 选择足够的回路，标出绕行方向，列出u0的方程。 “足够”是指：待求量为m个，应列出m（ n1）个回路电压方程。 可列出 回路：ur 01ue 1ur 3 回路：ur 02ue 2ur 30 （3）解联立方程组 得i1165ma，i2103ma，i362ma，i2为负实际方向与参考方向相反。e2充电吸收功率，为负载。,【例2.3】,在一个线性电路中，如果有多个电源同时作用时，任一支路的电流或电压，等于这个电路中各个电源分别单独作用时，在该支路中产生的电流或电压的代数和。,2.3叠加原理,现仍以例2.3题为例采用叠加原理求解各支路电流。 解题步骤： (1) 画出各个电源单独作用的电路，将其他电源电动势短接，内阻保留，如图2.8（b）（c）所示。,【例2.4】,(2) 求单独作用的各支路电流 e1单独作用时(式中“/”表示两个电阻并联) ma,e2单独作用时,（3）求同时作用时各支路电流。当各个电源单独作用时的电流参考方向与电源同时作用时的电流参考方向一致时取正号，不一致取负号。 叠加原理一般适合于电源个数比较少的电。,任何一个线性有源二端网络，对外部电路而言，都可以用一个电动势e0和内阻r0串联的电源来等效代替。电动势等于有源二端网络的开路电压，内阻等于有源二端网络化成无源（理想的电压源短接，理想的电流源断开）后，二端之间的等效电阻。,2.4戴维宁定理,如在例2.3中应用戴维宁定理求电流i3，电路如图2.9(a)所示。 解题步骤： （1）将待求支路断开，使剩下的电路成为有源二端网络，如图2.9(b)所示。,【例2.5】,求电动势 e0u0e2ir02e2 4 4.5v,(2)将有源二端网络化成无源后,如图2.9(c)所示。 求内阻 r0r01/r02 2.6,(3)根据戴维宁定理所求得的等效电路如图2.9(d)所示。 求电流 i3 62 ma 戴维宁定理一般适合于只求某一支路的电流或电压。,1. 两个电阻串联的特点是电流相同，总电阻rr1r2，总电压uu1u2。 有分压作用 u1 2. 两个电阻并联的特点是电压相同，总电阻 r 总电流ii1i2。 有分流作用 3. 支路电流法是直接应用kcl、kvl列方程组求解。一般适合于求解各个支路电流或电压。,本章小结,4. 叠加原理是将各个电源单独作用的结果叠加后，得出电源共同作用的结果。一般适合于求解电源较少的电路。 5. 戴维宁定理是先求出有源二端网络的开路电压和等效内阻，然后，将复杂的电路化成一个简单的回路，一般适合于求解某一支路的电流或电压。 支路电流法、叠加原理、戴维宁定理是分析复杂电路最常用的三种方法。,在日常生活中所用的就是单相正弦交流电，简称交流电。本章主要介绍交流电的相量表示法及电阻、电感、电容元件在交流电路中的电流、电压和功率的分析法。,第3章 单相正弦交流电路,幅值、频率和初相 3.1.1 幅值 交流电的瞬时值表达式为 uumsin(t) (3.1) um幅值,又称最大值。 有效值u与幅值的关系为 （3.2）,3.1 交流电的三要素,每秒内交流电变化的次数，称为频率f（hz）。交流电变化一次所需要的时间称为周期t（s）。频率与周期的关系为 （3.3） f 50hz 称为工频。 （reds） 称为角频率。 2f (3.4),3.1.2 频率,已知我国的交流电 f 50 hz, 试求t 和 。,解： 2f 23.1450314rad/ s,【例3.1】,uumsin(t) (t)称为相位。它表示交流电在某一时刻所处的变化状态，决定该时刻瞬时值的大小、方向和变化趋势。 称为初相，它表示计时开始时交流电所处的变化状态 幅值、频率和初相分别表示交流电变化的幅度、快慢和起始状态。称为交流电的三要素。,3.1.3 初相,交流电的相量表示法是为了便于分析和计算。 用复数的运算方法进行交流电的分析和计算，称为交流电的相量表示法。,3.2 交流电的相量表示法,图3.2称为复平面图，a为复数，横轴为实轴+1，a是a的实部，a与实轴的夹角称为辐角，纵轴为虚轴j = 。b是a的虚部，r为a的模。这些量之间的关系为,3.2.1 复数的二种表示形式,交流电的相量 交流电的有效值 i r 交流电的初相 ,3.2.2 相量与复数,相量只是正弦交流电的一种表示方法和运算的工具，只有同频率的正弦交流电才能进行相量运算，所以相量运算只含有交流电的有效值（或幅值）和初相两个要素。,3.2.3 相量的运算,已知u1、u2的有效值分别为u1100v， u260v， u1 超前于 u2 600，求(1)总电压 uu1u2 的有效值，并画出相量图；(2)总电压 u 与 u1 及 u2 的相位差。 解：只有同频率的交流电才能进行相量运算 ，所以 = =12600，如选100，则,【例3.2】,单一参数是指在电路中只有电阻r、电感l或电容c其中的一种元件。掌握了单一参数在电路中的作用，混合参数电路的分析就很容易掌握了。,3.3 单一参数的交流电路,1r上电压与电流关系 如选择 iimsint 则 uririmsintumsint u与i同频同相。其有效值及相量的关系分别为 uri,3.3.1电阻电路,puiumimsin2tu i (1cos2t) u iu icos2t 平均功率为 p uii2r p为正值，r 吸收功率为耗能元件 p又称有功功率,2.r上功率,1l上电压与电流关系 如 iimsint 则 电感电路u超前 i 900 ，有效值的关系为 uxl i xll2f l ，xl （）称为感抗，f愈高xl愈大。,3.3.2电感电路,puiumimsin(t900)sint umimcostsintuisin2t 在0-/2区间p为正值，电感吸收 功率，在/2-区间p为负值，电感 发出功率，不消耗功率，为储能元件。 电感的平均功率p0。电感与电源之间能量的互换用无功功率q来计量。 quii2xl (var),2. l上功率,在功放机的电路中，有一个高频扼流线圈，用来阻挡高频而让音频信号通过，已知扼流圈的电感l10mh，求它对电压为5伏，频率为f1500khz的高频信号及对f21khz的音频信号的感抗及无功功率分别是多少？ 解：xl12f1 l23.14500k10m31.4k q1i1u0.16m50.8mvar xl22f2 l23.141k10 m62.8 qi2u79.62 m5398mvar,【例3.3】,1c上电压与电流关系 如 uumsint 则 电容i 超前u900，有效值 uxc i （） xc称为容抗，与频率f成反比，f愈高xc愈小。电容有隔直通交作用。电容两端的电压与电流的相量关系为,3.3.3 电容电路,puiumimsintsin(t900) umimsintcostuisin2t 在0-/2区间p为正值，电容吸收功率，在/2-区间p为负值，电容发出功率，不消耗功率，也为储能元件。 p0，电容与电源之间互换的能量用无功功率q来计量，单位是乏（var）,2. c上功率,在收录机的输出电路中，常利用电容来短掉高频干扰信号，保留音频信号。如高频滤波的电容为0.1f，干扰信号的频率f11000khz，音频信号的频率f21khz，求容抗分别为多少？ 解：,【例3.4】,3.4.1 阻抗三角形 r、l、c串联后对电流的阻碍作用称为 阻抗，用字母z （）表示，复数式为 zrjxl(jxc)rj(xlxc)rjx x （）称为电抗 xxlxc 阻抗值为 |z|、r、x三者之间符合直角三角形的关系，称其为阻抗三角形。 阻抗角 arctan,3.4 电阻、电感、电容串联的电,与 之间的相位差 uiarctan arctan,3.4.2 电压三角形,将电压三角形的各个边乘以电流i，就可得到功率三角形。 pur is cos （w） qqlqc=s sin （var） su i （va） 阻抗三角形、电压三角形和功率三角形是分析计算r、l、c串联或其中两种元件串联的重要依据。,3.4.3 功率三角形,功率因数： 在只有电感或电容元件的 电路中，p0，sq， 0； 在只有电阻元件的电路中， q0，sp， 1 ； 当l很大时，并接电容提高功率因数,3.5功率因数的提高,某供电设备输出220v，额定视在功率为220kva，如果向额定功率为33kw，功率因数为0.8的工厂供电，能供给几个工厂？若把功率因数提高到0.95，又能供给几个工厂？每个工厂应并接多大的电容？ 解：供电设备输出的额定电流为 当 10.8时，每个工厂取用的电流为 可供给的工厂数为 个厂 当 0.95时，每个工厂取用的电流为 可供给的工厂数为1 个厂 应并接的电容 式中 1arccos0.836.90 arccos0.9518.20 916f,【例3.5】,1,所谓谐振，是指在含有电容和电感的电路中，当调节电路的参数或电源的频率，使电路的总电压和总电流相位相同时，整个电路的负载呈电阻性。这时电路就发生了谐振。谐振分为串联谐振和并联谐振。,3.6 电路中的谐振,r、l、c串联 当 与 同相时, 即 0， 电路产生串联谐振。 串联谐振的条件是 xlxc 即,3.6.1串联谐振,（1）电路的阻抗最小并呈电阻性，根据阻抗三角形 （2）电路中的电流最大，谐振时的电流为 （3）当xlxcr时，ulucu 故又称其为电压谐。 串联谐振电路的品质因数,串联谐振的特点：,某收音机的输入电路，各地电台发射的无线电波在天线线圈中分别产生感应电动势e1、e2、e3等。如果线圈的电阻为16，电感为0.3mh，今欲收听中央人民广播电台560khz的广播，应将调谐的可变电容c调到多少？如果调谐回路中感应电压为2v，求谐振电流及谐振线圈上的电压ul及谐振电路的品质因数q。,【例3.6】,解： 串联谐振频率 电容 谐振时 xl 2f0l 23.14560k0.3m 1k uli0xl0.131k130v,当rl， 同相时，即 0，电路产生并联谐振。并联谐振 的条件是xlxc。谐振频率。 并联谐振的特点： （1）阻抗最大，呈电阻性， （2）电路的总电流量小， （3）谐振总电流 和 支路电流的相量关系如图。 并联谐振各支路电流大于总电流，所以并联谐振又称其为电流谐振。,3.6.2并联谐振,1.幅值、频率和初相是正弦交流电的三要素 。 2.正弦交流电主要有瞬时表达式，波形图和相量表示法三种形式。相量表示法是利用复数的运算方法对正弦交流电进行分析和运算。 3.电阻电路电压与电流同相，电感电路电压超前电流900，电容电路电压滞后电流900.电阻为耗能元件，电感、电容均为储能元件。利用相量图可得出r、l、c串联电路的阻抗三角形、电压三角形和功率三角形。 4.串联谐振的条件是xlxc ， 同相。特点是阻抗最小|z0|r， 电流最大，如果xlxc r，则ulucu ，所以串联谐振又称电压谐振。 并联谐振在rxl时，（一般情况都能满足），其谐振条件也为xlxc ， 同相。特点是阻抗最大，总电流i0最小，ilici0所以并联谐振又称电流谐振。,本章小结,目前发电及供电系统都是采用三相交流电。在日常生活中所使用的交流电源，只是三相交流电其中的一相。工厂生产所用的三相电动机是三相制供电，三相交流电也称动力电。 本章主要介绍三相交流电源、三相负载的联接及电压、电流和功率的分析及安全用电常识。,第4章 三相交流电路,uaumsint ubumsin(t1200) ucumsin(t2400) umsin(t1200),4.1 三相交流电源,ul= up,4.2.1 负载的形联结 负载形与联结时，线电流il 与相电流ip 、线电压与相电压 的关系为 三相四线制的中线不能断开,中线上不允许安装熔断器和开关。,4.2 三相交流负载,如果负载zazbzc称为对 称负载，这时的iaibic 相位互差1200。 对称负载接中线可以省去，构成联结三相三线制。 额定功率pn3kw的三相异步电动机，均采用联结三相三线制。,如果三相异步电动机的额定功率 pn4kw时，则应采用形联结. 负载形联结的特点是： ulup il ip 三相负载的形联 结只有三相三线制。,4.2.2 负载的形联结,三相负载总的功率计算形式与负载的联结方式无关。三相总的有功功率 ppapbpc 三相总的无功功率 qqaqbqc 三相总的视在功率 如果负载对称，则 三相总的功率分别为,4.2.3 三相功率,如图4.5所示的三 相对称负载，每相负载的电 阻r6，感抗xl8，接 入380v三相三线制电源。试 比较形和形联结时三相 负载总的有功功率。 解：各相负载的阻抗 形联结时，负载的相电压 线电流等于相电流,【例4.1】,负载的功率因数 故形联结时三相总有功功率为 改为形联结时,负载的相电压 upul380v 负载的相电流 则线电流 il ip 3866a 形联结时的三相总有功功率为 p ulilcos 380660.626.1 kw 可见 p,三相交流发电机产生按正弦规律变化的三相幅值相等、频率相同、相位互差1200的交流电。 负载星形联结 ilip 、ul up g g 负载角形联结 ulup 、 il ip g d 三相有功功率 ppapbpc， v 三相负载对称 p3upipcos ulilcos g 中线上不允许接熔断器及开关。,本章小结,在含有储能元件（电容、电感）的电路中，当电路的某处联结或元件的参数发生变化，使储能元件储能或释放能量而导致电路中的电压及电流产生暂时的变化过程，这个暂时的变化过程称为电路的暂态。暂态过程发生之前或暂态过程结束之后的电路状态均称为稳态。 本章主要讨论运用三要素法分析暂态过程中电压和电流的变化规律及常用的rc微积分电路。,第5章 电路的暂态分析,换路：电路的某处联结或元件的参数发生变化 换路定则：在换路瞬间电容两端的电压不能跃变 ，电感中的电流不能跃变 ， 设换路的瞬间t0，换路前的终了瞬间t0，换路后的初始瞬间t0 换路定则公式：,5.1 换路定则,含有一个储能元件或可等效为一个储能元件的电路换路时，各个元件上电压和电流的变化规律为 式中f (t)为待求量，f (0)为初始值，f ()为稳态值，为换路后的电路时间常数。 f (0)、 f ()和称为 “三要素”。,5.2 暂态分析的三要素法,根据换路定则就可以求得换路后电容电压的初始值uc(0)和电感电流的初始值il(0)及电路中各个元件上电压和电流的初始值f (0)。,5.2.1 初始值f(0),求图5.1（a）所示电路换路后（s闭合）各个元件上的初始值。设换路前（s断开）uc（0）0，如图5.1(b)所示。电路中e12v， r1r210 k，c1000pf。,【例5.1】,解：根据换路定则,电路如图5.2 (a)所示，r1r2r33，l3h ，e6v，开关s长期处于1位置。t0时s打向2位置，求各个元件上的初始值。,【例5.2】,解：t0的等效电路如图5.2 (b)所示。在稳态时xl2fl0，所以电感l视为短路。根据换路定则 il(0) il（0） ir1(0) 0 ir2(0) ir3（0）il（0）1a ur1（0）ir1（0）r10 ur2（0）ir2（0）r2133v ur3（0）ir3（0）r3133v ul（0）ur3（0）ur2（0）336v,稳态值f ()，是指换路后t时储能元件的储能或释放能量的过程已经结束，电路中的各个量值已经达到稳定的数值后，所要求解的某个量值。,5.2.2 稳态值f(),求图5.1(a)电路 换路后各个元件上的稳态 值f ()。 解：电路换路后进入稳 态，ic()0，电容c 相当于开路。 ir1()ir2() ur1()ir1()r10.6m10k6v ur2()ir2()r20.6m10k6v uc()ur1()6v,【例5.3】,求图5.2 (a)电路换路后各个元件上的稳态值f ()。 解：图5.2（a）电路换路后进入稳态ul()0，电感l相当于短路。 因ul()0，所以 il()ir3()ir2() ir1()0 ur1()ir1()r10 ur2()ir2()r20 ur3()ir3()r30 从例5.3和例5.4的分析计算结果可见，换路后t时，电容元件c的ic()0，可视为开路。电感元件l的ul()0，可视为短路。,【例5.4】,5.2.3时间常数,rc电路 rc rl电路 【例5.5】求图5.1(a)电路换路后的时间常数。 解：= rc =（r1r2）c = 510310001012 5106s5s,求图5.2(a)电路换路后的时间常数。 解：,【例5.6】,如果求得了电路换路后的值和各个量的 f (0) 、 f ()三要素，就可直接利用公式 写出暂态过程任一量的变化规律和求出任一时刻的值。,5.2.4求任一量f（t）,根据例5.1、例5.3和例5.5的计算结果，求图5.1(a)换路后的uc（t）、ic（t）和ur2（t）及t =和t5时的uc值。并画出uc（t）的变化曲线。uc（0）0，uc（）6v，5s，ic（0）1.2ma，ic()0，ur2（0）12v，ur2（）6v。,【例5.7】,解：根据式 可得 =6(06) =66 v 当t时 uc（）66 66 660.3683.8v 当t5时 uc（5）66 66 e5 660.0076v 可以认为t5时，暂态过程基本结束。,=0（1.20） =1.2 ma =6（126） =66 v,根据例5.2、例5.4和例5.6的计算结果，求图5.2(a)换路后的ul（t）和il（t）。ul（0）6v，ul（）0，0.5s，il（0）1a，il()0。 解： =0（60） =6 =0（10） =a,【例5.8】,5.3.1 微分电路 rc串联从r两端取uo ， 当rc =tw c的充放电速度很快，uo存在时间很短，所以u iucuouc 而 uor icrc rc uo与ui的微分成正比，因此称这种电路为微分电路。rc微分电路，输入为矩形脉冲输出可获得正负尖脉冲。,5.3微分电路与积分电路,rc串联从c两端取u0 ， 当 rc=tw ， c的 充放电速度很慢，则此rc 电路在脉冲序列作用下， 电路则为积分电路。 uoucur 而 uiuruourir iuir 所以 uo与ui 的积分成正比，因此称这种电路为rc积分电路。rc积分电路，输入为矩形脉冲输出可获得锯齿波。,5.3.2积分电路,电路中含有储能元件电感或电容，才会形成暂态过程。 换路定则：在电路发生变化的瞬间， 电容两端电压不能跃变，电感中流过的 电流不能跃变。 暂态分析求出f(0)、f()和这三要素，然后代入公式 微分电路是阻容串联在电阻两端取输出信号，条件是tw，输入矩形脉冲输出为正负尖脉冲。 积分电路是阻容串联在电容两端取输出信号，条件是tw，输入矩形脉冲输出为锯齿波。,本章小结,第6章 半导体器件 常用的半导体器件有二极管、三极管和场效应管，本章重点介绍常用半导体器件的结构，伏安特性和主要参数。 半导体器件是构成电子电路的最基本单元。掌握半导体器件的特征是分析电子电路的基础。,下篇 模拟电子技术,导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。 6.1.1 半导体的三个特性 1.热敏特性和光敏特性 在加热或光照加强时，半导 体的阻值显著下降，导电能力 增强类似于导体。 半导体具有热敏特性和光敏特性是由半导体的内部结构所决定的。如图6.1所示。,6.1 半导体,2.掺杂特性 如果在半导体里掺入少量外层电子只有三个的硼元素，和外层电子数是四个的硅或锗原子组成共价键时，就自然形成一个空穴，这就使半导体中的空穴载流子增多，叫空穴型半导体，简称p型半导体。 如果在半导体中掺入少量外层电子为五个的磷元素，在和半导体原子组成共价键时，就多出一个电子。这种电子为多数载流子的半导体叫电子型半导体，简称n型半导体。,1.pn结的形成 在一块纯净的半导体晶片上， 采用特殊的掺杂工艺，在两侧分别掺入三价元素和五价元素。一侧形成p型半导体，另一侧形成n型半导体，如图6.2所示。 在结合面的两侧分别留下了不能移动的正负离子，呈现出一个空间电荷区。这个空间电荷区就称为pn结。,6.1.2 pn结,pn结正偏（pn）导通，反偏（pn）载止，具有单向导电性。,2.pn结的单向导电性,6.2.1 结构和分类 二极管内部就是一个pn结，pn结具有单向导电性，所以二极管也具有单向导电性。 按pn结的接触面大小， 二极管可分为点接触型 和面接触型。按制造所 用的半导体材料，二极 管可分为硅管和锗管。按不同的用途，二极管 可分为普通管，整流管和开关管等。,6.2 半导体二极管,1.伏安特性 一般硅管导通压降约为0.7伏,锗管导 通压降约为0.3伏。除稳压二极管外， 反向击穿都将使二极管损坏。 2.主要参数 （1）最大整流电流if 超过if二极管的pn结将过热而烧断。 （2）最高反向工作电压urm 二极管一旦过压击穿损坏，失去了单向导电性。 （3）最大反向电流irm 这个电流愈小二极管的单向导电性愈好。温升时，irm增大。,6.2.2 伏安特性和主要参数,利用二极管的单向导电性，可实现整流、限幅、钳位、检波、保护、开关等。 1.整流电路 整流电路