电工电子技术课件1

1、电工电子技术基础一、电能的应用 电能应用在工业、农业及国民经济各部门，在日常生活中也是不可缺少的。 绪论1. 电能的优越性 （1）便于转换 （2）便于传输 （3）便于控制 2. 不足之处 难于储存二 、课程的目的和学习方法 目的获得电的基本理论知识，为今后的学习和工程技术研究打下基础。 方法掌握好物理概念（多看参考书）；多做习题。三 、使用教材 秦曾煌主编电工学第五版 上册电工技术 高等教育出版社出版第 1 章电路的基本概念与基本定律 1-1 电路及电路模型 电路电流流经的闭合路径（由电工设备和元件 组成）。 1.1.1 电路的组成及作用 一. 电路的组成 电源（信号源） 中间环节 负载 二.

2、 电路的作用传输和转换电能； 传递和处理信号。电源：将非电能转换成电能的装置(干电池,蓄电池,发电机)或信号源。中间环结：把电源与负载连接起来的部分(连接导线,开关)负载：将电能转换成非电能的用电设备(电灯,电炉,电动机)一. 电路的组成：电池灯泡EIRU+_负载电源电路的组成二. 电路的作用1. 电能传输和转换发电机升压变压器降压变压器电灯电炉热能,水能,核能转电能传输分配电能电能转换为光能,热能和机械能2. 信号的传递和处理放大器话筒扬声器将语音转换为电信号(信号源)信号转换、放大、信号处理(中间环节)接受转换信号的设备(负载)实际电路是由实际的电路元件和联结线组成的 将实际元件理想化，由

3、理想化的电路元件组成的电路。EIRU+_例如：理想化导线理想化元件今后我们分析的都是电路模型，简称电路。1.1.2 实际电路及电路模型理想化电源电路模型: 由理想元件组成的电路.（一）理想无源元件(线性元件)1.电阻: 电路中消耗电能的理想元件2.电容: 电路中储存电场能的理想元件3.电感: 电路中储存磁场能的理想元件线性电路: 由线性元件和电源元件组成的电路.（二）理想电源元件1.理想电压源 恒压源2.理想电流源恒流源电路分析在已知电路结构与元件参数情 况下研究电路激励与响应之间 的关系。激励推动电路工作的电源的电压或电流。响应由于电源或信号源的激励作用，在 电路中产生的电压与电流。1.2

4、电路的基本物理量电压和电流的参考方向I=0+_RUESU0R0ba 电路中的箭头方向为电压与电动势和电流的参考方向.电路中物理量的正方向(参考方向)物理量的正方向：实际正方向假设正方向实际正方向： 物理中对电量规定的方向。假设正方向（参考正方向）： 在分析计算时，为了解题方便，对物理量任意假设的参考方向。物理量的实际正方向1.2.1 电流电流方向正电荷运动的方向（实际方向）。电流参考方向任选一方向为电流正方向。正值负值Iab = - Iba例：IIaabb1.2.2 电压与电动势一、电压方向由高电位端指向低电位端（实际方向）。电压参考方向任选一方向位为电压正方向。电压表示方法：U+-UabUa

5、bUab = -Uba关联正方向：UI关联正方向UI非关联正方向二、电动势电动势的方向电位升高的方向（实际方向）。电动势的参考方向任选一方向为电动势的正方向。电动势的表示方法：a.箭头b.正负号c.双下标电动势和电压的关系：EU电压与电动势规定正方向相反时E=UEU电压与电动势规定正方向相同时E= -U由以上关系可以看出：电压源可由一个大小相等， 方向相反的外加电压表示。例：EUU(U=E)电路分析中的假设正方向（参考方向）问题的提出：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？电流方向AB？电流方向BA？E1ABRE2IR(1) 在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；解决方

6、法(3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式并计算；例已知：E=2V, R=1求： 当Uab分别为 3V 和 1V 时，IR=?E IRRURabUab解：(1) 假定电路中物理量的正方向如图所示；(2) 列电路方程：(3) 数值计算（实际方向与假设方向一致）（实际方向与假设方向相反）E IRRURabUab(4) 为了避免列方程时出错，习惯上把 I 与 U 的方向 按相同方向假设(关联正方向）。(1) 方程式U/I=R 仅适用于假设正方向一致的情况。

7、(2) “实际方向”是物理中规定的，而“假设 正方向”则 是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。 (3) 在以后的解题过程中，注意一定要先假定“正方向” (即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程 计算。缺少“参考方向”的物理量是无意义的. 提示 IRURab假设: 与 的方向一致例假设: 与 的方向相反 IRURab关联正方向非关联正方向1-4 欧姆定律 U和 I 为关联正方向时： U和 I 为非关联正方向时： 线性电阻：遵循欧姆定律的电阻，其阻值的大小和电流电压无关。1.3 电路基本元件 常见的电路元件有电阻元件、电容元件、电感元件、电压源、电流源。 电路元件在电路中的作用或者说它的

8、性质是用其端钮的电压、电流关系即伏安关系（VAR）来决定的。1.3.1 无源元件伏安关系（欧姆定律）：关联方向时：u =Ri非关联方向时：u =Ri1电阻元件符号：功率：电阻元件是一种消耗电能的元件。伏安关系：2电感元件符号：电感元件是一种能够贮存磁场能量的元件，是实际电感器的理想化模型。称为电感元件的电感，单位是亨利（）。只有电感上的电流变化时，电感两端才有电压。在直流电路中，电感上即使有电流通过，但，相当于短路。3电容元件电容元件是一种能够贮存电场能量的元件，是实际电容器的理想化模型。伏安关系：符号：只有电容上的电压变化时，电容两端才有电流。在直流电路中，电容上即使有电压，但，相当于开路，

9、即 电容具有隔直作用。C称为电容元件的电容，单位是法拉（F）。1.3.2 有源元件1电压源与电流源（1）伏安关系电压源：u=uS 端电压为us，与流过电压源的电流无关，由电源本身确定，电流任意，由外电路确定。电流源： i=iS流过电流为is，与电源两端电压无关，由电源本身确定，电压任意，由外电路确定。（2）特性曲线与符号电压源电流源RUI注意：用欧姆定律列方程时，一定要在 图中标明正方向。RUIRUI例： 广义欧姆定律 (支路中含有电动势时的欧姆定律)当 UabE 时， I 0 表明方向与图中假设方向一致当 UabE 时， I R0时UE一、电压和电流+_IRUabESR0ab电源的外特性曲线

10、 表示电源端电压与输出电流之间的关系曲线，称为外特性曲线。U = IR = E IR0IU0EIR0二. 功率与功率平衡 电源的发出功率=负载的取用功率+电源内阻上的消耗功率P-电源输出的功率PE -电源产生的功率P-电源内阻上消耗的功率IUE+_RabSR0功率平衡方程式：在 U、 I 正方向选择一致的前提下： IRUab或IRUab“吸收功率”（负载）“发出功率”（电源）若 P = UI 0若 P = UI 0根据能量守衡关系P（吸收）= P（发出）三. 电源与负载的判别 当 计算的 P 0 时, 则说明 U、I 的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，为负载。功率性质判断： 当计算的 P

11、0 时,则电源消耗功率，为负载；当计算的电源功率PE 0 时,则电源发出功率，为电源.例IUU=10VI= -1A电路IUU=-10VI= 1A电路IUU=10VI= 1A电路P=UI=-10W0，消耗功率，是负载。 P=-UI=-10W IN过载I IN轻载I = IN额定工作状态电器使用时的实际值不等于额定值的原因： a.电器受外界影响如电压波动。 b.负载变化时，电流、功率通常不一定处于 额定工作状态。开关S断开时，外电路的电阻无穷大, 电流为零，电源的端电压U0等于电源电动势E。二、开路（断路或空载）电路特征：I = 0U = 0 U0 = EPE = P = 0I=0+_RUEabS

12、U0R0（其中：PE = EI、P = UI）三. 短路U=0 I=0短路电流P=0电路特征：+-E+-0RUIsI=0+_RUEabSR0当R0 0时，Is （烧毁电源）。注意：电压源不允许短路！IS电路中的电位该点与参考点（零电位点）之间的电压。 （参考点通常用“接地”符号表示，但该点没有和大地相连。）参考点选的不同，则各点的电位不同。电流总是从高电位流向低电位。例11.6 电路中电位的概念及计算-7V3K1KAS1K+6V+8Vcb求：A点电位。 设b点为参考点：Vb=0则：VA=0设c点为参考点：Vc=0则：S断开时：S闭合时：则：-7V3K1KAS1K+6V+8Vcb+-解：将原图电路改画成上图所示电路。-7V3K1KAS1K+6V+8Vcb计算图中A点的电位。解： -24V电源的正极在接地点上， 12和36两 电阻串联，流过电流为： I=24/（12+36）=0.5AA +12V 24 36 12 -24VI例2:方向向左再向下，故A点电位VA=-I x12= -0.5x12 = - 6V在图（a）中求A点电位VA解：将图（a）电路改画成（b）所示电路。 +50 V R110图（a