第1章电路及其分析方法(1)11

1、信息学院电子信息工程系信息学院电子信息工程系 尹洪东尹洪东公共邮箱公共邮箱密码密码cupdgdz2016Tel: 89731868(办办) 办公室：综合楼办公室：综合楼422室室课程名称：电工电子学课程名称：电工电子学 ELECTROTECHNICS AND ELECTRONICELECTROTECHNICS AND ELECTRONIC 教材名称教材名称： 电工学简明教程电工学简明教程第二版第二版 秦曾煌秦曾煌 主编主编 高等教育出版社高等教育出版社 2007 2007 电工学电工学上、下册上、下册 第六版第六版 秦曾煌秦曾煌 主编主编 高等教育出版社高等教育出版社 20042004 参考教

2、材参考教材： 上篇参考：上篇参考：电路电路 邱关源邱关源 编著编著 高等教育出版社高等教育出版社 19991999下篇参考：下篇参考：电子技术基础电子技术基础 模拟部分、数字部分模拟部分、数字部分康华光康华光 编著编著 高等教育出版社高等教育出版社总成绩总成绩平时平时30%=+期末期末70%v平时成绩考核方法：v课后作业20（包括随机的课堂练习、每章测试）v出勤记录（随机）10使学生通过本课程的学习，使学生通过本课程的学习，获得电工电子技术获得电工电子技术必要的基本理论，基本知识和基本技能，必要的基本理论，基本知识和基本技能，了解了解电工技术的应用和电工事业的发展概况。电工技术的应用和电工事业

3、的发展概况。为学习后续课程为学习后续课程以及从事与本专业有关的工程以及从事与本专业有关的工程技术等工作打下一定的基础。技术等工作打下一定的基础。因此，本课程在因此，本课程在非电专业的教学计划中占有重要地位和作用。非电专业的教学计划中占有重要地位和作用。内容简介电路分析（电路分析（1、2、3）模拟电路（模拟电路（9、10、11）数字电路（数字电路（13、14）电机拖动（电机拖动（4、5） v 保持良好的课堂秩序保持良好的课堂秩序 v 严格遵守上课纪律严格遵守上课纪律 （随机点名（随机点名5次旷课次旷课 取消考试资格）取消考试资格） v 认真完成课后作业认真完成课后作业 （作业缺（作业缺1/3取消

4、考试取消考试 资格）资格） v 认真做好实验认真做好实验第第 1 章章 电路及其分析方法电路及其分析方法 学习重点提示学习重点提示 本章是电工技术全课程的基本章是电工技术全课程的基础，应深入理解，熟练掌握。础，应深入理解，熟练掌握。 电路是电路是电流的通路电流的通路，是为了实现某种应用目的，是为了实现某种应用目的, ,由电工设备或电路元件按一定方式连接而成的。由电工设备或电路元件按一定方式连接而成的。 电源电源: 提供提供电能的装置电能的装置负载负载: 取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：传输和分传输和分配电能的作用配电能的作用电力系统示意图电力系统示意图1. 电路的电路的组成组成

5、发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等负载负载接受和转换信号接受和转换信号信号源信号源: 提供信息提供信息放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒(1) 实现电能的传输与转换实现电能的传输与转换(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理2. 电路的作用电路的作用扩音机电路示意图扩音机电路示意图 电源或信号源的电压或电流称为电源或信号源的电压或电流称为激励激励，它推动，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应响应。 电路分析：电路分析：名词解释

6、名词解释激励与响应激励与响应: 已知电路的结构和元件参已知电路的结构和元件参数，讨论电路的数，讨论电路的激励与响应之激励与响应之间的关系。间的关系。 1.2.1 1.2.1 电路模型电路模型 1.2.2 1.2.2 电路中的元件电路中的元件 1.2.31.2.3 电路中的物理量电路中的物理量电源负载连接导线电路实体电路实体SER电路模型电路模型用用理想理想电路元件组成的电路，电路元件组成的电路，称为实际电路的称为实际电路的电路模型电路模型。电源电源负载负载 电路元件的模型化电路元件的模型化( (符号及参数符号及参数) )：实际电路元件（复杂的电磁性质）实际电路元件（复杂的电磁性质）理想电路元件

7、（单一的电或磁的性质）理想电路元件（单一的电或磁的性质）实际实际电路电路由理想由理想电路元电路元件组成件组成电阻电阻电感电感电源电源电容电容电路电路模型模型理想理想电路元件电路元件理想理想有源元件有源元件理想理想无源元件无源元件理想理想电压源电压源理想理想电流源电流源电电阻阻R电电感感L电电容容C+-一、电流、电压、电动势一、电流、电压、电动势1.1.电流：电流：单位时间内，通过某一导体横截面的电荷量。单位时间内，通过某一导体横截面的电荷量。 i=dq/dti=dq/dt（交流）（交流） I=q/tI=q/t（直流）（直流） 单位：安培单位：安培 2.2.电压：电压：两点间的电位差两点间的电位

8、差 u uabab=v=va a-v-vb b（交流）（交流） U Uabab= =V Va a- -V Vb b（直流）（直流） 单位：伏单位：伏3.3.电动势：电动势：电源力把单位正电荷从电源的电源力把单位正电荷从电源的低低电位端经电电位端经电 源内部移到源内部移到高高电位端所作的功。电位端所作的功。 e e（交流）（交流） E E （直流）（直流） 单位：同电压单位：同电压1.2.3 1.2.3 电路中的物理量电路中的物理量实际方向：正电荷移动的方向实际方向：正电荷移动的方向（A）kAmAA高电位高电位低电位低电位实际方向：电位降落的方向实际方向：电位降落的方向（V）kVmVV实际方向：

9、实际方向：电源驱动正电荷的电源驱动正电荷的方向方向低电位低电位 高电位高电位电池电池灯泡灯泡Uab_+正负号正负号abUab（高电位在前，高电位在前， 低电位在后）低电位在后） 双下标双下标箭箭 头头Uabab电压电压电流电流：IRUabE+_abU+_Iab 双下标双下标箭箭 标标abRI电路分析中的电路分析中的假设假设正方向正方向（参考方向）（参考方向）问题的提出问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量在复杂电路中难于判断元件中物理量 的实际方向，电路如何求解？的实际方向，电路如何求解？电流方向电流方向AB？电流方向电流方向BA？U1ABRU2IR(1) (1) 在解题前任选某一个方向

10、为参考方向（或称正在解题前任选某一个方向为参考方向（或称正 方向）；方向）； (3) (3) 根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为若计算结果为正正，则实际方向与参考方向一致；，则实际方向与参考方向一致； 若计算结果为若计算结果为负负，则实际方向与参考方向相反。，则实际方向与参考方向相反。(2) (2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式；系的代数表达式；解决方法解决方法实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致，电流，电流(或电压或电压)值为值为正值正值；实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反，

11、电流，电流(或电压或电压)值为值为负值负值。注意：注意： 在参考方向选定后，电流在参考方向选定后，电流 ( 或电压或电压 ) 值才有正负值才有正负之分。之分。 若若 I = 5A，则电流从则电流从 a 流向流向 b；例：例：若若 I = 5A，则电流从，则电流从 b 流向流向 a 。abRIabRU+若若 U = 5V，则电压的实际方向，则电压的实际方向从从 a 指向指向 b；若若 U= 5V，则电压的实际方向，则电压的实际方向从从 b 指向指向 a 。例如：例如：E=3V，若假定电压的参，若假定电压的参考方向为上考方向为上“+”下下“”，则则U=3V或或UAB=3V反之，若假定电压的参考方向

12、为上反之，若假定电压的参考方向为上“”下下“+”，则，则U= 3V或或UBA= 3VERUIAB参考方向参考方向 在分析计算时人为规定的方向。在分析计算时人为规定的方向。U、I 参考方向相同时，参考方向相同时， U、I 参考方向相反时，参考方向相反时，RU+IRU+I 表达式中有两套正负号：表达式中有两套正负号： 式前的正负号由式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；参考方向的关系确定； U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考值本身的正负则说明实际方向与参考 方向之间的关系。方向之间的关系。 通常取通常取 U、I 参考方向相同。参考方向相同。（关联方向）关联方向）U = I R U = I

13、R应用欧姆定律对下图电路列出式子。应用欧姆定律对下图电路列出式子。表达式表达式U 、I参考方向相同参考方向相同U、 I参考方向相反参考方向相反图图B中若中若I= 2A，R=3 ，则，则U= (2)3=6VUIURI（a）UIURI（b）UIURI（c）例例1.1解解326= = = =IUR (a)(a)326= =- - -= =- -= =IUR (b)(b)326= =- - -= =- -= =IUR (c)(c)RU6VI2A(a)U6VI2A(b)RRU6VI2A(c)应用应用欧姆定律欧姆定律对下图的电路列出式子，并求电阻对下图的电路列出式子，并求电阻R R例例1.2 小结小结1.

14、1.电压电流电压电流“实际方向实际方向”是客观存在的物理是客观存在的物理现象，现象，“参考方向参考方向” 是人为假设的方向。是人为假设的方向。4.4.为方便列电路方程，习惯假设为方便列电路方程，习惯假设I I与与U U 的参的参 考方向一致（关联正方向）。考方向一致（关联正方向）。 2. 2.方程方程U/I=RU/I=R 只适用于只适用于R R 中中U U、I I参考方向一参考方向一 致的情况。即欧姆定律表达式含有正负号，致的情况。即欧姆定律表达式含有正负号， 当当U U、I I参考方向一致时为正，否则为负。参考方向一致时为正，否则为负。 3. 3.在解题前，在解题前，一定先假定电压电流的一定

15、先假定电压电流的“参考方参考方 向向 ”，然后再列方程求解。即然后再列方程求解。即 U U、I I为代数为代数 量，也有正负之分。当参考方向与实际方量，也有正负之分。当参考方向与实际方 向一致时为正，否则为负。向一致时为正，否则为负。 1、 开关闭合开关闭合,接通电源与负载接通电源与负载 特征特征:开关开关闭合闭合ER0+U-RIabdc有载有载开关开关断开断开开路开路cdcd短接短接短路短路IR0R+ + - -EU+ + - -I 电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。 在电源有内阻时，在电源有内阻时，I U 。电源的外特性电源的外特性EUI0由由欧姆定律欧姆定律可列图中的电流可列图

16、中的电流RREI+=0负载电阻两端电压负载电阻两端电压RIU =IREU0-=由上两式得由上两式得将式将式U = E IRo的两端同的两端同时乘以电流时乘以电流I即得到下式即得到下式UI = EI IRo 电源输出的功率由负载决定。电源输出的功率由负载决定。IR0R+ + - -EU+ + - -IP =PE P 功率的单位：瓦功率的单位：瓦特特(W)或千瓦或千瓦(KW)=+P = PE P4 4、功率的正负、功率的正负电源与负载的判别电源与负载的判别aIRUb.物理学中的定义物理学中的定义：设电路任意两点间的电压为：设电路任意两点间的电压为 U , 流入此部分电路的电流为流入此部分电路的电流

17、为 I， 则则 这部分电路消耗的功率为这部分电路消耗的功率为:(W) IUP=功率有无正负？功率有无正负？如果如果U I正方不一致正方不一致结果如何？结果如何？直流：直流：P=UI（关联）（关联） P= - UI（非关联）（非关联）p的正负反映元件不同工作状态：的正负反映元件不同工作状态： p0 吸收能量吸收能量 p0 产生能量产生能量aIRUbaIRUb4 4、功率的正负、功率的正负电源与负载的判别电源与负载的判别解：解：P=UI = (2)3= 6W因为此例中电压、电流的参考方向相同因为此例中电压、电流的参考方向相同而而P为负值，所以为负值，所以N发出功率是发出功率是电源电源已知：已知：U

18、AB=3VI = 2A求：求：N的功率，并说明它的功率，并说明它是电源还是负载是电源还是负载NABI例例1.4解解(1)(1)电源电源 UE1 U1E1IR0101E E1 1UR0101I2202200.60.65=2235=223V （2 2）负载）负载UE2 U2E2R02IE2UR02I220 0.65 R01217V如图，如图，U220220V，I5 5A，内阻，内阻R0101R02020.60.6 (1)(1)求电源的电动势求电源的电动势E1 1和负载的反电动势和负载的反电动势E2 2；(2)(2)试说明试说明功率的平衡功率的平衡E1-U1+U2-E2+_R01R02+_+U_I电源负载例例1.3（2 2）PE1= - 2235= - 1115WPE2 2175= 1085WPR01 0.60.65 52 2 = =15WPR02 0.60.65 52 2 = =15W电源：电源：负载：负载： PE1= PE2+ PR01+ PR02E1-U1+U2-E2+_R01R02+_+U_I电源负载特征特征: 开关开关 断开断开I = 0电源端电压电源端电压 ( 开路电压开路电压 )负载功率负载功率U = U0 = EP = 01. 开路处的电流等于零；开路处