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绪论 一 课程的地位和主要内容 电工电子技术 研究电工技术和电子技术的理论及其应用的科学技术 电工技术 上册 电子技术 下册 电路分析基础 磁路与电机 模拟电子技术 数字电子技术 二 电工电子技术的发展与应用 现状 容量大型化 器件小型化 设计自动化 计算机检测控制系统原理框图 电工电子技术的典型应用 三 如何学好电工电子技术 课程特点 内容多且广 学时相对少 1 注意掌握 三基 2 注重综合分析与设计注重工程化素质培养 基本原理 基本分析方法 基本应用 3 提高学习效率 培养自学能力 课堂 答疑 作业 自学 讨论 实验 1 1电路的作用和组成 1 3电路的状态 1 2电路的基本物理量 1 4电路中的参考方向 1 5理想电路元件 1 6基尔霍夫定律 1 7支路电流法 1 8叠加定理 1 9等效电源定理 1 10非线性电阻电路 教学基本要求 分析与思考题 练习题 第1章直流电路 返回主页 教学基本要求 1 了解电路的作用和组成 2 理解电路基本物理量的意义 3 了解电路的通路 开路和短路状态 理解额定值 功率平衡的概念 4 理解参考方向和关联参考方向的意义 5 了解电路模型的概念 理解理想电阻元件耗能 理想电压源的恒压和理想电流源的恒流特性 6 理解电路的基尔霍夫定律 7 掌握用支路电流法 叠加定理和等效电源定理分析电路的方法 8 了解非线性电阻元件的伏安特性及静态和动态电阻的概念 了解非线性电阻电路图解分析法 返回 1 1电路的作用和组成 电路 电流流通的路径 返回 下一页 上一页 下一节 电路的作用 返回 下一页 上一页 下一节 3 电路的作用 1 实现电能的传输 分配与转换 2 实现信号的传递与处理 t1 热端 t2 冷端 热电偶 电路的组成 返回 下一页 上一页 下一节 电源 负载 中间环节 简单照明电路 内电路 外电路 电路 又称电网络 简称网络 分二端网络 三端网络 四端网络等 或无源网络和有源网络 还可称系统 1 2电路的基本物理量 1 电流 2 电位 单位时间内通过电路某一横截面的电荷量 单位 安 培 A 电流方向 规定为正电荷运动的方向 内电路 电源负极 正极 外电路 电源正极 负极 I 电场力将单位正电荷从电路某一点移至参考点消耗的电能 用V表示 单位 伏 特 V 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 当电源有一个极接地时 省略电源 用不接地极的电位代替之 电源简化画法 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 4 电动势 3 电压 E 电场力将单位正电荷从电路某一点移至另一点消耗的电能 用U表示 单位 伏 特 V 电压 两点的电位差 如Uab Va Vb 某点电位 该点与参考点的电压 即Va Va Vo Uao 电压方向 规定高电位 低电位 即电位降低方向 US UL 电源中的局外力 非电场力 将单位正电荷从电源的负极移至正极所转换而来的电能 用E表示 单位 伏 特 V 电动势方向 电源负极 正极 即电位升高方向 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 5 功率 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 单位时间所转换的电能 用P表示 单位 瓦 特 W 电源产生的电功率 PE EI 电源输出的电功率 PS USI 负载消耗 取用 的电功率 PL ULI 6 电能 时间t内所转换的电功率 W Pt单位 焦 耳 J 工程上用千瓦时 kW h 1kW h 3 6 106J 1 3电路的状态 一 通路 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 电路的状态 通路 电源的状态 有载 额定值 电气设备工作时 其电压 电流和功率均有一定限额 表示了电气设备的正常工作条件和工作能力 通路 功率平衡 PE PL 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 二 开路 开路 某部分电路与电源断开 该部分电路中没有电流 亦无能量的输送和转换 开路的特点 开路 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 三 短路 短路 某部分电路的两端用电阻可以忽略不计的导线或开关连接起来 使得该部分电路中的电流全部被导线或开关所旁路 短路的特点 短路 I视电路而定 有源电路 U 0P 0 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 1 4电路中的参考方向 电流 正电荷定向移动方向 电动势 低电位 极性 高电位 电压 高电位 极性 低电位 为便于分析和计算 规定 电位升高的方向 电位降低的方向 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 参考方向 一种分析方法 在复杂的直流电路中 电压和电流的实际方向往往是无法预知的 且可能是待求的 而在交流电路中 电压和电流的实际方向是随时间不断变化的 这时给它们假定一个方向作为电路分析和计算时的参考 这些假定的方向称为参考方向或正方向 标注在电路图上 关联参考方向 注意 取值有正有负 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 1 5理想电路元件 理想无源元件 理想有源元件 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 由实际电路元件组成的电路称为电路实体 可将电路实体中各个实际的电路元件都用表征其主要物理性质的理想电路元件代替 用理想电路元件组成的电路称为电路实体的电路模型 理想电压源 一 理想有源元件 进入理想无源元件 理想电流源 本身功耗忽略不计 只起产生电能的作用 理想电源元件的两种工作状态 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 返回理想有源元件 1 理想电压源 恒压源 特点 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 电压源 实际电源电动势与其内阻串联构成的一段电路 电流源 定值电流与内阻并联构成的一段电路 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 返回理想有源元件 1 理想电压源 恒压源 特点 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 输出电压 是由它本身确定的定值 与输出电流和外电路情况无关 输出电流 不是定值 与输出电压和外电路情况有关 凡是与恒压源并联的元件电压为恒定电压 返回理想有源元件 理想电流源 恒流源 特点 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 返回理想有源元件 理想电流源 恒流源 输出电流 是由它本身确定的定值 与输出电压和外电路情况无关 输出电压 不是定值 与输出电流和外电路情况有关 特点 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 凡是与恒流源串联的元件电流为恒定电流 3 理想有源元件的两种工作状态 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 电源 实际电流从电源电压的 极性端流出 产生电功率 负载 实际电流从电源电压的 极性端流入 消耗电功率 例 U1 9V I 1A R 3 判断元件1 2分别是电源还是负载 电流从元件1的电压U1 端流入 故元件1为负载 电流从元件2的电压U2 端流出 故元件2为电源 解 实际电源的模型 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 理想电阻元件 电阻 二 理想无源元件 理想电容元件 电容 理想电感元件 电感 进入理想有源元件 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 二 理想无源元件 返回理想无源元件 1 理想电阻元件 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 A B C 定义 物理量关系 实物 二 理想无源元件 返回理想无源元件 1 理想电阻元件 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 A B C 定义 物理量关系 实物 R 电路中消耗电能的元件 是单一参数元件 线性元件 电阻 二 理想无源元件 返回理想无源元件 1 理想电阻元件 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 A B C 定义 物理量关系 实物 R R u i 在直流电路中 R U I 单位 欧 姆 u i P UI U2 R RI2 电阻 二 理想无源元件 返回理想无源元件 1 理想电阻元件 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 A B C 定义 物理量关系 实物 二 理想无源元件 返回理想无源元件 理想电容元件 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 返回理想无源元件 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 二 理想无源元件 3 理想电感元件 例图示直流电路已知理想电压源的电压US 3V 理想电流源的电流IS 3A 电阻R 1 求 1 理想电压源的电流和理想电流源的电压 2 讨论电路的功率平衡关系 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 1 6基尔霍夫定律 基尔霍夫定律是分析计算电路的基本定律 又分为 基尔霍夫电压定律 基尔霍夫电流定律 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 一 基尔霍夫电流定律 KCL 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 24a25 基尔霍夫电流定律的推广应用 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 IC IB IE 0 I I 0 例1图示的部分电路中 已知I1 3A I4 5A I5 8A 试求I2 I3和I6 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 二 基尔霍夫电压定律 KVL 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 基尔霍夫电流定律 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 选择环行方向 电位升 电位降 US1 U2 US2 U1 0 在电路的任何一个回路中 沿同一方向环行 同一瞬间电压的代数和等于零 即 u 0 在直流电路中 U 0 或 E RI 正负号确定 沿环行方向 电位降为 电位升为 沿环行方向 E I的方向与环行方向相同为 相反为 US1 U2 US2 U1 基尔霍夫电压定律的推广应用 基尔霍夫电流定律 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 可将KVL推广应用于任何一个假想闭合的一段电路 RI U E或RI U US 0 即 E RI U U与环行方向相同取 相反取 例已知 Us1 30V Us2 80V R1 10k R2 20k I1 3mA I2 1mA 求 I3 U3 说明元件3是电源还是负载 校验功率平衡 解 KCL KVL 电流从元件3的 流出 为电源 电流从1 流入 为负载 电流从2 流出 为电源 电源发出功率 负载取用功率 故功率平衡 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 1 7支路电流法 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 1 分析电路结构 确定支路数 选择各支路电流的参考方向 支路数为b 3 2 确定结点数 列出独立的结点电流方程式 结点数为n 则可列出n 1个独立的结点方程式 3 确定余下所需的方程式数 列出 b n 1 个独立的回路电压方程式 也可以用网孔 4 解联立方程式 求出各支路电流的数值 例1 写出所有独立的节点电流方程和回路电压方程 解 4个结点 6条支路 3个网孔 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 1 2 3 1 应用KCL列 n 1 个结点电流方程 支路数b 6 要列6个方程 2 应用KVL选网孔列回路电压方程 3 联立解出IG 支路电流法是电路分析中最基本的方法之一 但当支路数较多时 所需方程的个数较多 求解不方便 例2 对结点a I1 I2 IG 0 对网孔abda IGRG I3R3 I1R1 0 对结点b I3 I4 IG 0 对结点c I2 I4 I 0 对网孔acba I2R2 I4R4 IGRG 0 对网孔bcdb I4R4 I3R3 E 试求检流计中的电流IG RG 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 例3 已知 US1 US2 R1 R2 R3 IS求 I1 I2 I3 解 2个节点 4条支路 但其中一个支路电流已知为IS 故列3个方程即可 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 注意 1 当支路中含有恒流源时 若所选回路中不含恒流源 则有几条支路含有恒流源 可少列几个KVL方程 2 若所选回路中含恒流源 因恒流源两端的电压未知 有一个恒流源就出现一个未知电压 此情况下不可少列KVL方程 1 8叠加定理 定理内容 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 在含有多个电源的线性电路中 任一支路的电流和电压等于电路中各个电源分别单独作用时在该支路中产生的电流和电压的代数和 叠加定理只适用于线性电路 使用要领 1 当某一电源单独作用时 应令其他电源中US 0 IS 0 即应将其他理想电压源短路 其他理想电流源开路 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 使用要领 2 叠加时 各个电源单独作用时的电流和电压分量的参考方向与总电流和电压的参考方向一致时取正号 相反时取负号 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 使用要领 3 叠加定理只能用来分析和计算电流和电压 不能用来计算功率 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 若某电阻上电流I I I 则P RI2 R I I 2 RI 2 RI 2 例图示电路中已知US 10V IS 2A R1 4 R2 1 R3 5 R4 3 试用叠加原理求通过理想电压源的电流I5和理想电流源两端的电压U6 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 解 理想电压源单独作用时 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 理想电流源单独作用时 例图示电路中已知US 10V IS 2A R1 4 R2 1 R3 5 R4 3 试用叠加原理求通过理想电压源的电流I5和理想电流源两端的电压U6 解 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 二电源共同作用时 例图示电路中已知US 10V IS 2A R1 4 R2 1 R3 5 R4 3 试用叠加原理求通过理想电压源的电流I5和理想电流源两端的电压U6 解 1 9等效电源定理 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 1 电路分解 待求支路和有源二端网络 2 有源网络化简为理想电源 3 理想电源和待求支路合并为简单电路 一 戴维宁定理 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 戴维宁定理解题的步骤 1 将复杂电路分解为待求支路和有源二端网络两部分 2 画有源二端网络与待求支路断开后的电路 并求开路电压U0C 则Ues U0C 3 画有源二端网络与待求支路断开且除源后的电路 并求无源网络的等效电阻R0 4 将等效电压源与待求支路合为简单电路 用欧姆定律求电流 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 例1图示电路中已知US1 8V US2 5V IS 3A R1 2 R2 5 R3 2 R4 8 试用戴维宁定理求通过R4的电流 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 例2 已知 R1 5 R2 5 R3 10 R4 5 E 12V RG 10 试用戴维宁定理求检流计中的电流IG 有源二端网络 RG 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 解 1 求开路电压Uoc Ues Uoc I1R2 I2R4 1 2 5V 0 8 5V 2V 或 Ues Uoc I2R3 I1R1 0 8 10V 1 2 5V 2V 2 求等效电源的内阻R0 从a b看进去 R1和R2并联 R3和R4并联 然后再串联 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 3 画出等效电路 求检流计中的电流IG 返回 下一页 上一页 下一节 上一节 二 诺顿定理 返回 下一页 上一页 下一节