电工学-1--讲课用

电工学-1-讲课用.txt两个人吵架，先说对不起的人，并不是认输了，并不是原谅了。他只是比对方更珍惜这份感情。 本文由汪晓娜lyd贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 电工技术课程性质、目的和任务 电工技术课程性质、 课程性质：非电专业的实践性较强的技术基础课。 课程性质：非电专业的实践性较强的技术基础课。 目的和任务：使学生获得电工技术方面的基本理论、 目的和任务：使学生获得电工技术方面的基本理论、 基本知识和基本技能， 基本知识和基本技能，为学习后续课 程以及今后从事技术工作打下必要的 基础。 基础。 教学进程计划 内 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 容 学时 电路的基本概念与基本定律 8 电路的分析方法 12 12 电路的暂态分析 8 10 正弦交流电路 10 三相电路 8 工业企业用电及安全用电 2 第十二章 第一章 电路的基本概念与基本定律 第一章 电路的基本概念与基本定律 主要内容： 主要内容： ? 电路的含义、作用、组成部分 电路的含义、作用、 ? 电路模型 ? 电流、电压的参考方向 电流、 ? 欧姆定律 ? 电源的工作状态 ? 基尔霍夫定律 ? 电路中电位的概念及计算 第一章 电路的基本概念与基本定律 第一节 电路的作用与组成部分 电路：电流的通路， 电路：电流的通路，是为了某种需要由某些电工设备或 元件按一定方式组合起来的。 元件按一定方式组合起来的。 电路的组成： 电路的组成： 电源、中间环节、负载。 电源、中间环节、负载。 电路的作用： 电路的作用： 、电能的传输与转换； 电能的传输与转换； 、信号的传递与处理。 信号的传递与处理。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第一节 电路的作用与组成部分 电路的作用： 电路的作用： 、电能的传输与转换； 电能的传输与转换； 、信号的传递与处理。 信号的传递与处理。 示例： 示例：电力系统 第一章 电路的基本概念与基本定律 第一节 电路的作用与组成部分 电路的作用： 电路的作用： 、电能的传输与转换； 电能的传输与转换； 、信号的传递与处理。 信号的传递与处理。 示例： 示例：扩音器 第一章 电路的基本概念与基本定律 第一节 电路的作用与组成部分 电路的作用： 电路的作用： 、电能的传输与转换； 电能的传输与转换； 、信号的传递与处理。 信号的传递与处理。 激励：电源或信号源的电压或电流； * 激励：电源或信号源的电压或电流； 响应：由激励在电路各部分产生的电压或电流。 * 响应：由激励在电路各部分产生的电压或电流。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第二节 电路模型 为了便于对电路进行分析和数学描述， 为了便于对电路进行分析和数学描述，将实际元件理 想化，即在一定的条件下突出其主要电磁性质， 想化，即在一定的条件下突出其主要电磁性质，忽略其次 要因素，近似为理想元件。 要因素，近似为理想元件。 理想元件：电阻、电感、电容、电源等。 理想元件：电阻、电感、电容、电源等。 电路模型：由一些理想电路元件组成的电路。 电路模型：由一些理想电路元件组成的电路。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第二节 电路模型 电路模型实例： 电路模型实例： 第一章 电路的基本概念与基本定律 第三节 电压和电流的参考方向 电流的含义及单位 电流： 电流：单位时间内通过导体横截面的电荷量 称为电流强度(电流) 称为电流强度(电流)。 单位：安培(A)、毫安(mA)、微安(A)。 单位：安培(A)、毫安(mA)、微安(A)。 (A) (mA) (A) 即：在1秒钟内通过导体横截面的电荷量为1库仑时， 秒钟内通过导体横截面的电荷量为1库仑时， 电流强度为1安培。 电流强度为1安培。 6.24 个电子所带的电量。 1库仑电荷量为 6.241020 个电子所带的电量。 1.602 库仑。 1个电子所带的电量为 1.60210-19 库仑。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第三节 电压和电流的参考方向 电流的含义及单位 电流： 电流：单位时间内通过导体横截面的电荷量 称为电流强度(电流) 称为电流强度(电流)。 数学表达式： 数学表达式： dq i= dt 交流 直流 第一章 电路的基本概念与基本定律 第三节 电压和电流的参考方向 电流的方向： 电流的方向： 实际方向：规定正电荷的运动方向。 实际方向：规定正电荷的运动方向。 参考方向：任意选定的某一方向作为电流的参考方向。 参考方向：任意选定的某一方向作为电流的参考方向。 在参考方向选定之后，电流之值才有正负之分： 在参考方向选定之后，电流之值才有正负之分： 当实际方向与参考方向一致时：电流为正值； 当实际方向与参考方向一致时：电流为正值； 当实际方向与参考方向相反时：电流为负值。 当实际方向与参考方向相反时：电流为负值。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第三节 电压和电流的参考方向 电流的方向： 电流的方向： 实际方向：规定正电荷的运动方向。 实际方向：规定正电荷的运动方向。 参考方向：任意选定的某一方向作为电流的参考方向。 参考方向：任意选定的某一方向作为电流的参考方向。 电流参考方向的表示法： 电流参考方向的表示法： 、用带方向的箭头标识； 用带方向的箭头标识； 、用带双下标的符号表示。 用带双下标的符号表示。 表示参考方向为由a 如：Iab 表示参考方向为由a到b。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第三节 电压和电流的参考方向 电压的含义及单位 电压：在电场中，单位正电荷由a点移到b 电压：在电场中，单位正电荷由a点移到b点时的能 量之差称为电压。 量之差称为电压。 单位：伏特(V)、千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(V)。 单位：伏特(V)、千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(V)。 (V) (kV) (mV) (V) 即：当电场力把1库仑的电荷从a点移到b所做的功 当电场力把1库仑的电荷从a点移到b 为1焦耳时，两点间的电压为1伏特。 焦耳时，两点间的电压为1伏特。 数学表达式： 数学表达式： dw u= dq 第一章 电路的基本概念与基本定律 第三节 电压和电流的参考方向 电压的方向： 电压的方向： 实际方向：由高电位端指向低电位端为正， 实际方向：由高电位端指向低电位端为正， 即电位降低的方向。 即电位降低的方向。 参考方向：任意选定的某一方向作为电压的参考方向。 参考方向：任意选定的某一方向作为电压的参考方向。 在参考方向选定之后，电压之值才有正负之分： 在参考方向选定之后，电压之值才有正负之分： 当实际方向与参考方向一致时：电压为正值； 当实际方向与参考方向一致时：电压为正值； 当实际方向与参考方向相反时：电压为负值。 当实际方向与参考方向相反时：电压为负值。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第三节 电压和电流的参考方向 电压的方向： 电压的方向： 实际方向：由高电位端指向低电位端为正， 实际方向：由高电位端指向低电位端为正， 即电位降低的方向。 即电位降低的方向。 参考方向：任意选定的某一方向作为电压的参考方向。 参考方向：任意选定的某一方向作为电压的参考方向。 电压参考方向的表示法： 电压参考方向的表示法： 、端点处标以“+”号和“-”号： 端点处标以“+”号和“ 号和 由“+”到“-”为正； +”到 为正； 、用带双下标的符号表示。 用带双下标的符号表示。 表示a点电位高于b点电位。 如：Uab 表示a点电位高于b点电位。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第三节 电压和电流的参考方向 关联参考方向 当所选定电压与电流的参考方向相同时， 当所选定电压与电流的参考方向相同时，称两者为关 联，否则称两者为非关联。 否则称两者为非关联。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第三节 电压和电流的参考方向 电动势: 电动势: 实际方向：电源内部由低电位端指向高电位端， 实际方向：电源内部由低电位端指向高电位端，即电位 升高的方向。 升高的方向。 参考方向：任意选定的某一方向作为电动势的参考方向。 参考方向：任意选定的某一方向作为电动势的参考方向。 在参考方向选定之后，电动势之值才有正负之分： 在参考方向选定之后，电动势之值才有正负之分： 当实际方向与参考方向一致时：电动势为正值； 当实际方向与参考方向一致时：电动势为正值； 当实际方向与参考方向相反时：电动势为负值。 当实际方向与参考方向相反时：电动势为负值。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第三节 电压和电流的参考方向 电动势: 电动势: 实际方向：电源内部由低电位端指向高电位端， 实际方向：电源内部由低电位端指向高电位端，即电位 升高的方向。 升高的方向。 参考方向：任意选定的某一方向作为电动势的参考方向。 参考方向：任意选定的某一方向作为电动势的参考方向。 电动势参考方向的表示法： 电动势参考方向的表示法： 、端点处标以“+”号和“-”号： 端点处标以“+”号和“ 号和 由“-”到“+”为正； +”为正； 为正 、用带双下标的符号表示。 用带双下标的符号表示。 表示b点电位高于a点电位。 如：Eab 表示b点电位高于a点电位。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第三节 电压和电流的参考方向 电阻：导体对电流的阻碍作用，是导体本身所具有的特性。 电阻：导体对电流的阻碍作用，是导体本身所具有的特性。 电阻值由其本身因素决定： 电阻值由其本身因素决定： 式中： L长度 式中： 长度 L R = S S横截面积 横截面积 导体在一定温度下的电阻率 导体在一定温度下的电阻率 (导体的电阻受到环境温度的影响)。 导体的电阻受到环境温度的影响) 单位：欧姆()、千欧(k)、兆欧(M)。 单位：欧姆()、千欧(k)、兆欧(M)。 () (k) (M) 第一章 电路的基本概念与基本定律 习题 1.3.1 5V，试问a 两点哪点的电位高？ * 已知 Uab=-5V，试问a，b两点哪点的电位高？ 表示a 两点之间电压的参考方向为由a 解：Uab表示a、b两点之间电压的参考方向为由a到b。 即：a点的参考极性为“+” 点的参考极性为“ b点的参考极性为“-” 点的参考极性为“ 0时 表示实际电压方向与参考电压方向相同， 当Uab0时：表示实际电压方向与参考电压方向相同， a点电位高于b点电位。 点电位高于b点电位。 0时 表示实际电压方向与参考电压方向相反， 当Uab0时：表示实际电压方向与参考电压方向相反， b点电位高于a点电位。 点电位高于a点电位。 5V0， 点电位高于a点电位5V 5V。 Uab=-5V0时 表示实际电压方向与参考电压方向相同， 当Uab0时：表示实际电压方向与参考电压方向相同， a点电位高于b点电位。 点电位高于b点电位。 0时 表示实际电压方向与参考电压方向相反， 当Uab0时：表示实际电压方向与参考电压方向相反， b点电位高于a点电位。 点电位高于a点电位。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第四节 欧姆定律 欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。 欧姆定律：流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。 基本表示形式： 基本表示形式： R= U I 或 U= R I 线性电阻的伏安特性曲线：通过坐标原点的直线。 线性电阻的伏安特性曲线：通过坐标原点的直线。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第四节 欧姆定律 电流与电压使用参考方向，欧姆定律的表示形式： 电流与电压使用参考方向，欧姆定律的表示形式： 当电流与电压为关联方向时： 当电流与电压为关联方向时： 当电流与电压为非关联方向时： 当电流与电压为非关联方向时： U= R I U = ?R I 式中含有两套正负号：一个是式子所含有的正负号， 式中含有两套正负号：一个是式子所含有的正负号， 另一个是U 另一个是U、I本身有正负之分。 本身有正负之分。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第四节 欧姆定律 应用欧姆定律列出式子，并计算电阻。 应用欧姆定律列出式子，并计算电阻。 U 6V =3 ? R= = I 2A U 6V R=? =? =3 ? I ?2A 第一章 电路的基本概念与基本定律 第四节 欧姆定律 应用欧姆定律列出式子，并计算电阻。 应用欧姆定律列出式子，并计算电阻。 U ?V 6 R =? =? =3 ? I 2A U ?V 6 R= = =3 ? I ?2A 第一章 电路的基本概念与基本定律 习题 1.4.1 2k的电阻中通过2mA的电流，求电阻两端的电压。 2mA的电流 * 2k的电阻中通过2mA的电流，求电阻两端的电压。 解：根据欧姆定律： 根据欧姆定律： U= IR=(210 )A(210 )?= 4V 3 3 第一章 电路的基本概念与基本定律 习题 1.4.2-(1) 1.4.2I=？ * I=？ 的参考方向相同， 解：Uab与I的参考方向相同，则： Uab = IR U ?6V I= = = ?2m A 3 R 31 ? 0 I=-2mA0，表示I的实际方向与参考方向相反。 I=-2mAPN，此时称 为“过载运行”。发电机在一定范围内允许短时过载，但长 过载运行” 发电机在一定范围内允许短时过载， 期过载将影响发电机的使用寿命。 期过载将影响发电机的使用寿命。 第一章 电路的基本概念与基本定律 习题 1.5.7 1000W， * 一个电热器从 220V 的电源取用的功率为 1000W， 如将其接到 110V 的电源上，取用的功率是多少？ 的电源上，取用的功率是多少？ 解：电热器的额定电阻 RN： U2 2 02 2 N RN = = ?= 4 .4? 8 P 10 00 N U2 1 02 1 P= = ?= 2 0W 5 RN 4 .4 8 可见：电阻负载取用的功率与所加电压的平方成正比。 可见：电阻负载取用的功率与所加电压的平方成正比。 第一章 电路的基本概念与基本定律 习题 1.5.8 根据日常观察，电灯在深夜要比黄昏时亮一些，为什么？ * 根据日常观察，电灯在深夜要比黄昏时亮一些，为什么？ 解： 黄昏时用电量大（即并联于电源的负载多），负载电流 黄昏时用电量大（即并联于电源的负载多），负载电流 ）， 大，在线路的等效电阻上产生的损耗压降就大。发电机输出 在线路的等效电阻上产生的损耗压降就大。 电压一定时，用户端实际获得的电压就要降低， 电压一定时，用户端实际获得的电压就要降低，因此电灯要 暗一些。 暗一些。 而深夜时用电量小，即负载电流小， 而深夜时用电量小，即负载电流小，线路上的损耗压降 低，因此用户端的实际电压比黄昏时略高，电灯相对要亮一 因此用户端的实际电压比黄昏时略高， 些。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第六节 基尔霍夫定律 又称“克希荷夫定律” 又称“克希荷夫定律”, 定律 是对电路进行分析与计算的基本定律。 是对电路进行分析与计算的基本定律。 由两个定律组成： 由两个定律组成： 基尔霍夫电流定律，简称 KCL 基尔霍夫电流定律， KCL： ( KCL：Kirchhoffs Current Law ) 基尔霍夫电压定律， 基尔霍夫电压定律，简称 KVL KVL： ( KVL：Kirchhoffs Voltage Law ) 第一章 电路的基本概念与基本定律 第六节 基尔霍夫定律 相关称谓： 相关称谓： 支路：通过同一电流的路径称为支路。 支路：通过同一电流的路径称为支路。 三个支路：a1b、a2b、a3b； 三个支路：a1b、a2b、a3b； a1b：中含有电源，称为有源支路， a1b：中含有电源，称为有源支路， a2b、a3b：没有电源，称为无源支路； a2b、a3b：没有电源，称为无源支路； 支路电流：流过支路的电流称为支路电流。 支路电流：流过支路的电流称为支路电流。 第一章 电路的基本概念与基本定律 第六节 基尔霍夫定律 相关称谓： 相关称谓： 结点：三条和三条以上支路的联接点称为结点。 结点：三条和三条以上支路的联接点称为结点。 两个结点：a 和 b。 两个结点： 第一章 电路的基本概念与基本定律 第六节 基尔霍夫定律 相关称谓： 相关称谓： 回路：由支路构成的闭合路径称为回路。 回路：由支路构成的闭合路径称为回路。 三个回路：a1b2a、a1b3a、a2b3a。 三个回路： 第一章 电路的基本概念与基本定律 第六节 基尔霍夫定律 相关称谓： 相关称谓： 网孔：在平面电路中，内部不含有别的任何支路和结 网孔：在平面电路中， 点的回路称为网孔。 点的回路称为网孔。 两个网孔： 两