电工与电子技术课件(1).ppt

1、电工与电子技术,主讲教师：王 磊（3-414） 单位：信息与控制工程学院 电话第一次工业革命由蒸汽机的发明而引发 越来越广泛的机械化大大提高了 工农业的生产效率,第二次工业革命由电动机的发明而引发 越来越广泛的电气化进一步推动 人类文明的发展，极大地改变着 物质生活和精神生活的条件,电能的应用,工业生产中电力机械的动力设备电动机 采矿、冶金、轧钢、锻造和铸造机械、金属冷加工机械机床等 ,电能的应用,机械加工工艺电加工技术 电镀、电焊、电炉冶金、电蚀加工、超声波加工、电子束和离子束加工等,测量与控制 长度、速度、温度、时间、压力、流量、照度和色度等,交通与通讯 汽车与火

2、车、飞机、轮船 广播、电视、电影及电话,农业 医疗 军事 国防 信息,电能的应用为人们提供了极大便利,便于转换 电能水能 电能热能 电能光能 电能机械能 电能化学能 ,不易大量存贮（缺点）,课程内容,电工学,电工技术,电子技术,课程任务,理解基本概念、掌握基本理论与基本分析方法；,学用结合，举一反三，融会贯通；,完整掌握课程体系，培养自学能力；,理论与实践相结合，注重培养实验技能。,课程相关信息,电工学课程学时：32学时，学分：2学分,考核方式,电工学课程： 小测验（30%）+平时成绩（70%）。,有下列情形之一者将取消电工学课程成绩： （1）作业缺交1/4及以上者； （2）无故缺勤达1/3（

3、10学时）及以上者（迟到、早退1次算缺勤1学时）； （3）扰乱课堂纪律者（打闹、说话等）。,实验课：根据实验的预习情况、实验态度、实验操作、实验结果和实验报告部分的数据处理等进行综合考核评定成绩。,电工学实验课程： 实验预习成绩+实验成绩+实验报告成绩 。,电工学实验课程学时：12学时，学分：0.5学分,第1章 直流电路,1.1 电路和电路图,1.2 电路中的物理量,1.3 理想电路元件,1.4 电路的基本定律,1.5 电路的工作状态,1.6 支路电流法,1.7 叠加定理,1.8 等效电源定理,本章要求,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

4、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。 6.掌握理想电阻元件、理想电压源和理想电流源的特性。 7. 掌握电路的基尔霍夫定律。 8.掌握实际电源的两种模型及其等效变换。 9. 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。,返回,第一章 直流电路 第一节 电路和电路图,一电路的组成和作用,由电工设备和电气器件按预期目的连接构成的电流的通路。,实际电路,实例：手电筒电路,1,a.组成,电源,电能或电信号的发生器。,用电设备。,负载,中间环节,连接电源和负载的部分。,b.作用,a 能量的传输、分配与转换；,例如：信号的放大、

5、滤波、检波等等。,b 信息的传递、控制与处理。,例如：电力系统中的输电电路。,c.几个重要名词,1.额定值,电源和负载等电气设备在工作时，电流、电压和功率都有一定的限额，这些限额是用来表示它们的正常工作条件和工作能力的，称为电气设备的额定值（规定的使用值）。,2.额定电压,电气设备正常工作时的端电压（UN）。,3.额定电流,电气设备在一定的环境温度下长期连续工作时或在规定的时间内，所允许通过而不会引起设备损坏的最大电流（电气设备正常工作时流过的电流IN）。,4.额定功率,电气设备正常工作时的输出功率或输入功率PN。,5.额定状态,通常当实际值等于额定值时，电器设备的工作状态称为额定状态，当实际

6、功率或电流大于额定值时称为过载，小于额定值时称为欠载。,反映实际电路部件的主要电磁性质的 理想电路元件及其组合。,电路图,电路模型,二.电路模型,理想电路元件,具有某种确定的电磁性能的理想元件。,电磁性能：,1）消耗电能； 2）供给电能； 3）储存电场能量；4）储存磁场能量。,基本的理想电路元件：,1.电阻元件,表示消耗电能的元件,电阻符号：,二端元件,2.电感元件,表示产生磁场，储存磁场能量的元件,电感符号：,3.电容元件,表示产生电场，储存电场能量的元件,电容符号：,R,4.电压源和电流源,表示将其它形式的能量转变成电能的元件,电压源符号：,电流源符号：,注意,理想电路元件有三个特征：（a

7、）只有两个端子；（b）用电压或电流按数学方式描述；（c）不能被分解为其他元件。 具有相同的主要电磁性能的实际电路部件， 在一定条件下可用同一电路模型表示； 同一实际电路部件在不同的应用条件下，其电路模型可以有不同的形式。,例：电感线圈的电路模型,在直流情况下,在高频交流情况下,在低频交流情况下,第二节 电路中的物理量,电路中的主要物理量有电压、电流、电荷、磁链、能量、电功率等。在线性电路分析中人们主要关心的物理量是电流、电压和功率。,一.电 流,电流,带电粒子有规则的定向运动。,电流强度,单位时间内通过导体横截面的电荷量。,单位,A（安培）、kA、mA、A,方向,规定正电荷的移动方向为电流的方

8、向。,元件(导线)中电流流动的实际方向只有两种可能:,问题,对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时，电流的实际方向往往很难事先判断。,参考方向,任意假定一个正电荷运动的方向即为电流的参考方向。,电流的参考方向与实际方向的关系,实际方向,i 0,实际方向,i 0,电流参考方向的两种表示, 用箭头表示：箭头的指向为电流的参考方向。, 用双下标表示：如 iAB , 电流的参考方向由A指向B。,二.电 压,电位V,单位正电荷q 从电路中一点移至参考点（V0）时电场力做功的大小。,电压U,单位正电荷q 从电路中一点移至另一点时电场力做功（W）的大小。,方向,电位真正降低的方向。（电压降的方向）,V (伏

9、)、kV、mV、V,单位,例：,已知：4C正电荷由a点均匀移动至b点电场力做功8J， 由b点移动到c点电场力做功为12J， 若以b点为参考点，求a、b、c点的电位和电压Uab、U bc; 若以c点为参考点，再求以上各值。,解,(1),(2),结论,电路中电位参考点可任意选择；参考点一经选定，电路中各点的电位值就唯一确定；当选择不同的电位参考点时，电路中各点电位值将改变，但任意两点间电压保持不变。,问题,复杂电路或交变电路中，两点间电压的实际方向往往不易判别，给实际电路问题的分析计算带来困难。,电压的参考方向,假设高电位指向低电位的方向。,U 0,电压参考方向的三种表示,(1) 用箭头表示：,(

10、2)用正负极性表示：,(3)用双下标表示,关联参考方向,元件或支路的u，i 采用相同的参考方向称之为关联参考方向。 反之，称为非关联参考方向。,i,+,-,u,关联参考方向,i,+,-,u,非关联参考方向,例,电压电流参考方向如图中所示，问：对A、B两部分电路电压电流参考方向关联否？,答：A：电压、电流参考方向非关联；,B：电压、电流参考方向关联。,注意,分析电路前必须选定电压和电流的参考方向（一般电压用“+”、“-”极性、电流用箭头标出）。,参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注(包括方向和符号)，在计算过程中不得任意改变。,参考方向不同时，其表达式相差一负号，但电压、电流的实际方向不变。

11、,三.电功率,单位时间内电场力所做的功。,定义,功率的单位：W (瓦) (Watt，瓦特),能量的单位：J (焦) (Joule，焦耳),电路吸收或发出功率的判断,u, i 取关联参考方向,P=ui 表示元件吸收的功率,P0 吸收正功率 (实际吸收，负载),P0 吸收负功率 (实际发出，电源),u, i 取非关联参考方向,P=ui 表示元件发出的功率,P0 发出正功率 (实际发出，电源),P0 发出负功率 (实际吸收，负载),例：在下图中，方框代表电源或负载。已知U = 220V，I = -1A，试问那些方框是电源，哪些是负载?,关联参考方向,p = u i 0，吸收负功率；电源。,非关联参考方向,p = u i 0，发出负功率；负载。,关联参考