[电子教案(PPT版本)]电工电子技术基础及技能训练单元1

1、全国高职高专院校规划教材全国高职高专院校规划教材精品与示范系列精品与示范系列o 懂得电路的基本概念及电路模型懂得电路的基本概念及电路模型o 学会电路中各物理量及电流电压电动势的参考学会电路中各物理量及电流电压电动势的参考方向和关联方向以及电位的计算方向和关联方向以及电位的计算o 学会电功率学会电功率P0P0和和P0P0，吸收吸收10W功率。功率。（b）关联方向，关联方向，P=UI=5(2)=10W，P0，输出输出10W功率。功率。（c）非关联方向，非关联方向，P=UI=5(2)= 10W，P0，输输出出10W功率，功率，电源电源。 元件元件B：关联方向，关联方向，P2=U2I=61=6W，P2

2、0，吸收吸收6W功率，功率，负载负载。 元件元件C：关联方向，关联方向，P3=U3I =41=4W，P30，吸收吸收4W功率，功率，负载负载。 P1=P2+P3=6+4=10，功率平衡。功率平衡。IABC +U1 + U3+ U2 ： I=1A，U1=10V，U2=6V，U3=4V。求各元件功率，并分析电路求各元件功率，并分析电路的功率平衡关系。的功率平衡关系。o 例：如图所示电路中有五个未知元件，各电压，电流的参例：如图所示电路中有五个未知元件，各电压，电流的参考方向均已设定，已知考方向均已设定，已知I I1 1=2A=2A，I I2 2=1A=1A，I I3 3= =1A1A，U U1 1

3、=7V=7V，U U2 2=3V=3V，U U3 3= =4V4V，U U4 4=8V=8V，U U5 5=4V=4V。试判别出未知元件是电试判别出未知元件是电源还是负载，功率是否平衡？源还是负载，功率是否平衡？ 解解 元件元件1 1、3 3、4 4的电压、电流为关联参考方向的电压、电流为关联参考方向o P P1 1=U=U1 1I I1 1=7=72=14W 2=14W （吸收功率）吸收功率）负载负载o P P3 3=U=U3 3I I2 2= =4 41=1=4W 4W （输出功率）输出功率）电源电源o P P4 4=U=U4 4I I3 3=8=8（1 1）= =8W 8W （输出功率）

4、输出功率）电源电源o 元件元件2 2、5 5的电压、电流为非关联参考方向的电压、电流为非关联参考方向o P P2 2=U=U2 2I I1 1=3=32=6W 2=6W （输出功率）输出功率）电源电源o P P5 5=U=U5 5I I3 3=4=4（1 1）= =4W 4W （吸收功率）吸收功率）负载负载o 电源输出的总功率为电源输出的总功率为4+8+6=184+8+6=18W Wo 负载吸收的总功率为负载吸收的总功率为14+4=1814+4=18W Wo 所以计算结果说明符合能量守恒，功率平衡。所以计算结果说明符合能量守恒，功率平衡。 1.2.1欧姆定律欧姆定律 欧姆定律是电路的基本定律之

5、一，用来确定电路各欧姆定律是电路的基本定律之一，用来确定电路各部分的电压、电流之间的关系也成为电路的部分的电压、电流之间的关系也成为电路的VCR（Voltage Current Relation）。）。 欧姆定律表明流过线性电阻的电流欧姆定律表明流过线性电阻的电流I I与电阻两端的电压与电阻两端的电压U U成正比。当电阻的电压和电流采取关联参考方向时，欧姆定成正比。当电阻的电压和电流采取关联参考方向时，欧姆定律可表示为：律可表示为： U=IR U=IR 由上式可知，当所加电压一定时电阻由上式可知，当所加电压一定时电阻R R越大，则电流越大，则电流I I越越小。显然，电阻具有对电流起阻碍作用的物

6、理性质。小。显然，电阻具有对电流起阻碍作用的物理性质。 当电阻的电压和电流采取非关联参考方向时，欧当电阻的电压和电流采取非关联参考方向时，欧姆定律可表示为：姆定律可表示为：U=U=IRIR 电阻的单位是欧电阻的单位是欧 姆姆 ，有符号，有符号表示，对大电阻，则常以表示，对大电阻，则常以“千欧千欧”（ K K ）“兆欧兆欧”（ M M ）为单位。电阻的大小与金属为单位。电阻的大小与金属导体的有效长度，有效截面积及电阻率有关，它们之间的关系导体的有效长度，有效截面积及电阻率有关，它们之间的关系可写为：可写为：R=R=l l/s/s 电阻的倒数称为电阻的倒数称为电导电导，用符号，用符号G G表示，其

7、单位是表示，其单位是“西西 门子门子 ”（S S）即即 G= 1/R G= 1/R 如果电阻是一个常数，与通过它的电流无关，这如果电阻是一个常数，与通过它的电流无关，这样的电阻称为样的电阻称为线性电阻线性电阻，线性电阻上的电压、电流的，线性电阻上的电压、电流的相互关系遵守欧姆定律。当流过电阻上的电流或电阻相互关系遵守欧姆定律。当流过电阻上的电流或电阻两端电压变化时，电阻的阻值也随之改变，这样的电两端电压变化时，电阻的阻值也随之改变，这样的电阻称为阻称为非线性电阻非线性电阻。显然，非线性电阻上的电压、电。显然，非线性电阻上的电压、电流不遵守欧姆定律。以后如无特殊说明均指线性电阻流不遵守欧姆定律。

8、以后如无特殊说明均指线性电阻。例例 : :应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R R。 解解 图（图（a a） R=U/I= R=U/I=（10/2)10/2) =5 =5 图图（b b） R=-U/I=- R=-U/I=-（10/-2)10/-2) =5 =5 图（图（c c） R=-U/I=- R=-U/I=-（-10/2)-10/2) =5 =51、有载工作状态、有载工作状态LRREI0LIRU 0IREU1.2.21.2.2电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路IR0abEs+U_RLUE0I注意注意: PE=EI：电源产生的功率电

9、源产生的功率 P=I2R0：电源内阻消耗的功率电源内阻消耗的功率 P=UI：电源输出的功率电源输出的功率 (负载消耗的功率负载消耗的功率)PPPE02RIEIUI2、(开路开路)空载状态空载状态000CPEUUI3、短路状态、短路状态0,002E0SCPRIPPREIIUSCRLR0aISCbE+U_RLR0abEs+UOC_ 例：设图示电路中的电源额定功率例：设图示电路中的电源额定功率PN=22kW ，额定，额定电压电压UN=220V，内阻，内阻R0=0.2，R为可调节的负载电为可调节的负载电阻。求：阻。求：（1）电源的额定电流）电源的额定电流IN；（2）电源开路电压电源开路电压U0C；（3

10、）电源在额定工作情况下的负载电阻电源在额定工作情况下的负载电阻RN；（4）负载发生短路时的短路电流负载发生短路时的短路电流ISC。 +US R0SRI+UA10022010223NNNUPIV2401002 . 02200NNS0CRIUUU2 . 2100220NNNIURA12002 . 02400SSCRUI解：解：(1)电源的额定电流为：电源的额定电流为：(2)电源开路电压为：电源开路电压为：(3)电源在额定状态时的负载电阻为：电源在额定状态时的负载电阻为：(4)短路电流为：短路电流为： +US R0SRI+U支路、节点、回路、网支路、节点、回路、网孔孔由单个电路元件或若干个电路元件串

11、联由单个电路元件或若干个电路元件串联,构成电路的一构成电路的一个分支个分支,称为称为。用符号。用符号“b”表示表示,注意注意:一个支路上一个支路上流经的是同一个电流。流经的是同一个电流。电路中三条或三条以上支路的会聚点称为电路中三条或三条以上支路的会聚点称为。用符。用符号号“n”表示。表示。电路中由支路组成的闭合路径称为电路中由支路组成的闭合路径称为。用符号。用符号“l” 表示。表示。 内部无支路的回路称内部无支路的回路称网孔网孔。用符号。用符号“m”表示。表示。1.2.31.2.3基尔霍夫定律及其应用基尔霍夫定律及其应用 +US1 I1R1I2I3R2R3+ US2abcd如图所示如图所示,

12、该图共有该图共有b=? n=? l=? m=?1 1、基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCLKCL）基尔霍夫电流定律反映了电路中任一节点各支路电流之间的基尔霍夫电流定律反映了电路中任一节点各支路电流之间的约束关系，反映了电流的连续性。约束关系，反映了电流的连续性。在任一瞬时，通过任一节点电流的代数和恒等于零。在任一瞬时，通过任一节点电流的代数和恒等于零。0I并规定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负。并规定流入节点的电流为正，流出节点的电流为负。在任一瞬时，流入任一节点的电流之和必定等于从该节点流出在任一瞬时，流入任一节点的电流之和必定等于从该节点流出的电流之和。的电流之和。出入II所有

13、电流均为正。所有电流均为正。应用应用基尔霍夫电流定律时，应该注意到流入或流出都是针对基尔霍夫电流定律时，应该注意到流入或流出都是针对所假设的电流参考方向而言的。所假设的电流参考方向而言的。 对于上图所示电路中的对于上图所示电路中的a a点，可列写出：点，可列写出：I I1 1+ I+ I2 2- I- I3 3=0=0也可改写为也可改写为: :I I1 1+ I+ I2 2=I=I3 3 得出表述二得出表述二. .例：列出下图中各节点的例：列出下图中各节点的KCL方程方程以上三式相加：以上三式相加： I1I2I3 0 解解:节点节点a I1I4I60 节点节点b I2I4I50 节点节点c I

14、3I5I60I4I2I6I5I3I1abcKCL还可推广应用于电路中任一假设的封闭面，即通过电路中还可推广应用于电路中任一假设的封闭面，即通过电路中任一假设闭合面的各支路电流的代数和恒等于零。该假设闭合面任一假设闭合面的各支路电流的代数和恒等于零。该假设闭合面称为称为广义节点广义节点。并规定并规定:电压参考方向与回路绕行方向一致时取正号，相反时电压参考方向与回路绕行方向一致时取正号，相反时取负号。取负号。0U2、基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVLKVL）基尔霍夫电压定律反映了电路中任一回路支路电压之间的约束基尔霍夫电压定律反映了电路中任一回路支路电压之间的约束关系关系. . 可叙述为可

15、叙述为: :在任何时刻，沿任一闭合回路所有支路电压的代数在任何时刻，沿任一闭合回路所有支路电压的代数和恒等于零。和恒等于零。 注意注意:如果支路上电源用电动势如果支路上电源用电动势E表示表示,那么为了计算方便把所那么为了计算方便把所有的电源都看成用电压来表示的进行计算有的电源都看成用电压来表示的进行计算.I + + 5IIRRRUUI + I312312S1S3E14+E E_例：列出下图的例：列出下图的KVL方程方程0111122333ssURIERIRIUEKVL通常用于通常用于闭合闭合回路，但回路，但也可推广应用到任一也可推广应用到任一不闭合的电路上不闭合的电路上(即即:假想的闭合回路假想的闭合回路)。0111222333sssabURIURIRIUU例：列出下图的例：列出下图的KVL方程方程 + I5+Uab + I3I1I2R3R1R2 US1US3+ US2I4ba+U3 +US I3I12R1R2I2+ U +U1+U2例：图示电路，已知例：图示电路，已知U1=5V， U3=3V，I=2A ，求求U2、I2、R1、R2和和US。解：解：I2=U32=32=1.5AU2= U1U3=53=2VR2=U2I2 =21.5=1.