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=IR,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，IU，反之亦然。,或U=EIR0,当R0R时，则UE，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，IU。,或U=EIRo,UI=EIIRo,P=PEP,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P0，吸收功率，在电路中充当负载；若P0，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)：IPN(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)串联电阻上电压的