電工技術(shù)-電工學(xué)一(高福華)第一章ppt

1、第一節(jié) 電路及其模型第二節(jié) 電路的分析中的若干規(guī)定第三節(jié) 電阻、電感和電容第四節(jié) 電壓源和電流源第五節(jié) 基爾霍夫定律第六節(jié) 電路中的電位及其計(jì)算 第一節(jié) 電路及其模型電路的組成與功能電路模型什么是電路呢？什么是電路呢？ R水水AB3V一、電一、電 路路電路是由某些電氣元件按一定方電路是由某些電氣元件按一定方式連接起來的總體，它提供了電式連接起來的總體，它提供了電流流通的路徑。流流通的路徑。電路主要由電路主要由電源電源、負(fù)載負(fù)載和和中間環(huán)中間環(huán)節(jié)節(jié)三部分組成。三部分組成。1.定義定義:2.組成組成:例如：手電筒電路例如：手電筒電路電源電源中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)負(fù)載負(fù)載電源：電源： 其它形式的能量其它形

2、式的能量 （信號信號 ） 電能電能 （電信號電信號）負(fù)載：負(fù)載： 電能電能（電信號電信號） 其它形式的其它形式的能量能量（信號信號 ） * 一般不希望中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生能量或一般不希望中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生能量或 信號的轉(zhuǎn)換信號的轉(zhuǎn)換 3.系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)是由若干互相關(guān)聯(lián)的單元或設(shè)備所組成，系統(tǒng)是由若干互相關(guān)聯(lián)的單元或設(shè)備所組成，并用來達(dá)到某種目的的有機(jī)整體。并用來達(dá)到某種目的的有機(jī)整體。二、電路模型二、電路模型1. 定義：定義： 電路模型就是將實(shí)際電路中的各種電路模型就是將實(shí)際電路中的各種元件按其主要物理性質(zhì)分別用一些元件按其主要物理性質(zhì)分別用一些理想電路元件來表示所構(gòu)成的電路理想電路元件來表示所構(gòu)成的電路圖

3、。圖。 電源（或信號源）的作用稱為激勵。電源（或信號源）的作用稱為激勵。 由激勵引起的結(jié)果（如某個(gè)元件上的電流、電由激勵引起的結(jié)果（如某個(gè)元件上的電流、電壓）稱之為相應(yīng)。壓）稱之為相應(yīng)。2. 常見的理想電路元件常見的理想電路元件電阻電阻電容電容電壓源電壓源電感電感電流源電流源3. 手電筒的電路模型手電筒的電路模型R0RUS電源電源中間環(huán)節(jié)中間環(huán)節(jié)負(fù)載負(fù)載 電路模型只反映實(shí)際電路的作用及其相互電路模型只反映實(shí)際電路的作用及其相互的連接方式，不反映實(shí)際電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、幾的連接方式，不反映實(shí)際電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、幾何形狀及相互位置。何形狀及相互位置。S第二節(jié) 電路分析中的若干規(guī)定電流及其參考方向電壓及其

4、參考方向關(guān)聯(lián)參考方向電能和電功率一、電流及其參考方向一、電流及其參考方向1. 定義：定義：在電場的作用下，電荷有規(guī)則的定向在電場的作用下，電荷有規(guī)則的定向移動形成電流，我們把單位時(shí)間內(nèi)通移動形成電流，我們把單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的電荷量定義為電流過導(dǎo)體橫截面積的電荷量定義為電流強(qiáng)度。強(qiáng)度。i = dq/dt大小和方向都隨時(shí)間改變的叫交流大小和方向都隨時(shí)間改變的叫交流 用用i 表示，表示，大小和方向都不隨時(shí)間改變的叫直流大小和方向都不隨時(shí)間改變的叫直流 用用I 表示。表示。2. 單位：單位：1安培（安培（A）=1000毫安毫安(mA) 1毫安毫安(mA)=1000微安微安(A)3. 實(shí)際方向

5、：實(shí)際方向：規(guī)定正電荷運(yùn)動的方向。規(guī)定正電荷運(yùn)動的方向。 4. 參考方向參考方向 ：在分析和計(jì)算電路時(shí)往往任意選在分析和計(jì)算電路時(shí)往往任意選 定某一方向作為電流的正方向定某一方向作為電流的正方向，也稱參考方也稱參考方 向。向。5. .電流參考方向的表示方法電流參考方向的表示方法: :abIabIab二、電壓及其參考方向二、電壓及其參考方向1.定義定義： 電場力把單位正電荷從電場力把單位正電荷從a點(diǎn)移到點(diǎn)移到b點(diǎn)所點(diǎn)所作的功定義為作的功定義為a、b兩點(diǎn)間的電壓。兩點(diǎn)間的電壓。 u=dw/dq交流電壓用交流電壓用u表示表示, ,直流電壓用直流電壓用U表示。表示。* 參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系參考方向

6、與實(shí)際方向的關(guān)系 在規(guī)定的參考方向下，若計(jì)算結(jié)果：在規(guī)定的參考方向下，若計(jì)算結(jié)果： I 0 參考方向與實(shí)際方向一致，參考方向與實(shí)際方向一致， I 0 參考方向與實(shí)際方向一致，參考方向與實(shí)際方向一致， U 0，說明元件在吸收功率，一定，說明元件在吸收功率，一定是是負(fù)載；負(fù)載；求出的求出的P 0則則 P 0 吸收能量吸收能量電能電能 磁場能磁場能0則則 P 0則則P0 0 吸收功率吸收功率 電容充電電容充電0則則P0 0 發(fā)出功率發(fā)出功率 電容放電電容放電 常用電容常用電容WC=t0P dt=C uC212能量不能突變，能量不能突變，電容兩端的電壓不能突變。電容兩端的電壓不能突變。電容是一種儲能元

7、件，不消耗電能。電容是一種儲能元件，不消耗電能。* WC與與U 成正比，與成正比，與i無關(guān)，無關(guān)， 當(dāng)當(dāng)i =0時(shí)，時(shí)， WC 仍可能存在。仍可能存在。2 電路中能量轉(zhuǎn)換過程電路中能量轉(zhuǎn)換過程 電阻電阻 耗能元件耗能元件 電電 電感電感 源源 儲能元件儲能元件 電容電容第四節(jié) 電 源 電壓源 電流源一、一、電壓源電壓源 1. 理想電壓源理想電壓源(恒壓源恒壓源)USIU特點(diǎn)特點(diǎn): (1)輸出電壓恒定輸出電壓恒定U= US；(2)輸出電流取決于外輸出電流取決于外 電路；電路；(3)內(nèi)阻內(nèi)阻 R0=0。伏安特性：伏安特性：USUIO2. 實(shí)際電壓源實(shí)際電壓源USUR0U = US I R0IUII

8、 R0伏安特性伏安特性:USIU當(dāng)當(dāng)R0 R時(shí)，時(shí)，R00, U= USO3. 電壓源特點(diǎn)電壓源特點(diǎn)電壓源特點(diǎn)：電壓源特點(diǎn)： 1）當(dāng)電壓源空載時(shí)，輸出電流）當(dāng)電壓源空載時(shí)，輸出電流I=0，輸出電壓，輸出電壓為開路電壓為開路電壓Uoc，它在數(shù)值上等于其源電壓。，它在數(shù)值上等于其源電壓。 2）當(dāng)電壓源有負(fù)載時(shí)，輸出電壓在數(shù)值上小于）當(dāng)電壓源有負(fù)載時(shí)，輸出電壓在數(shù)值上小于其源電壓，即其源電壓，即UUs，其差值是內(nèi)阻上的電壓降，其差值是內(nèi)阻上的電壓降RouI。 3）當(dāng)電壓源短路時(shí)，）當(dāng)電壓源短路時(shí)，U=0，這時(shí)的電流稱為短，這時(shí)的電流稱為短路電流，其值為路電流，其值為Isc=Us/Rou，短路電流通常

9、遠(yuǎn)遠(yuǎn)大短路電流通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電壓源的額定電流。于電壓源的額定電流。二、電流源二、電流源1. 理想電流源理想電流源(恒流源恒流源) IISUU伏安特性伏安特性:IIS特點(diǎn)特點(diǎn): (1) 輸出電流恒定輸出電流恒定I= IS， 與端電壓無關(guān)；與端電壓無關(guān)；(2) 輸出端電壓取決于外輸出端電壓取決于外 電路；電路；(3) 內(nèi)阻內(nèi)阻 R0=。O2. 實(shí)際電流源實(shí)際電流源ISIUR0I= IS UR0UIU伏安特性伏安特性IISU/ R0O3. 電流源特點(diǎn)電流源特點(diǎn)電流源特點(diǎn)：電流源特點(diǎn)： 1）當(dāng)電流源空載時(shí)，輸出電流）當(dāng)電流源空載時(shí)，輸出電流I=0，電流，電流Is全部全部在內(nèi)阻中通過，這時(shí)其輸出電壓為開路

10、電壓在內(nèi)阻中通過，這時(shí)其輸出電壓為開路電壓Uoc=IsRoi。 2）當(dāng)電流源有負(fù)載時(shí)，電流分成兩部分，一部）當(dāng)電流源有負(fù)載時(shí)，電流分成兩部分，一部分供給負(fù)載，另一部分在其內(nèi)阻中流過。當(dāng)負(fù)載分供給負(fù)載，另一部分在其內(nèi)阻中流過。當(dāng)負(fù)載電阻增加時(shí)，電流源的輸出電壓電阻增加時(shí)，電流源的輸出電壓U增加，輸出電流增加，輸出電流I將隨之減小。將隨之減小。 3）當(dāng)電流源短路時(shí)，輸出電壓）當(dāng)電流源短路時(shí)，輸出電壓U=0，電流，電流Is全全部稱為輸出電流，即短路電流部稱為輸出電流，即短路電流Isc=Is。第五節(jié) 基爾霍夫定律 基爾霍夫電流定律（KCL) 基爾霍夫電壓定律 （KVL)l 幾個(gè)概念幾個(gè)概念支路支路:

11、電路中的每一分支叫做支路。一個(gè)支路通電路中的每一分支叫做支路。一個(gè)支路通 過同一個(gè)電流。過同一個(gè)電流。節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn): 由三條或三條以上的支路相連接的點(diǎn)叫由三條或三條以上的支路相連接的點(diǎn)叫 做節(jié)點(diǎn)。做節(jié)點(diǎn)?；芈坊芈?電路中的任一閉合路徑叫做回路。電路中的任一閉合路徑叫做回路。 對于電路中的任對于電路中的任一節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間一節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間流入節(jié)點(diǎn)的電流之和流入節(jié)點(diǎn)的電流之和一定等于流出該節(jié)點(diǎn)一定等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和。的電流之和。(第一第一定律定律)abI1I2I3E1E2R1R3R2如圖：如圖： I1 I2 I3 對電路中的任一節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，該節(jié)點(diǎn)對電路中的任一節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，該節(jié)點(diǎn)上電

12、流代數(shù)和等于零。上電流代數(shù)和等于零。 I 如圖如圖I1 I2 I3 規(guī)定規(guī)定流入節(jié)點(diǎn)的電流取正流入節(jié)點(diǎn)的電流取正, ,流出節(jié)點(diǎn)的電流取負(fù)。流出節(jié)點(diǎn)的電流取負(fù)。Ii Io 例例1、標(biāo)出圖中未知電流大小。、標(biāo)出圖中未知電流大小。 2A8A3A346A1A5A二、二、基爾霍夫基爾霍夫電壓定律電壓定律(KVL) 在任一瞬間，沿任一閉合回路繞行一周，在任一瞬間，沿任一閉合回路繞行一周，各部分電壓降的代數(shù)和等于零，即各部分電壓降的代數(shù)和等于零，即 U與繞向一致的電壓取正，反之取負(fù)。與繞向一致的電壓取正，反之取負(fù)。R1R2U1U2I1I2US1US2aU1US1US2U2 = 0I1 R1US1US2I2

13、R20 在電路中任意在電路中任意回路繞行方向上電回路繞行方向上電動勢的代數(shù)和等于動勢的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代電阻上電壓降的代數(shù)和數(shù)和 US IR規(guī)定規(guī)定 與繞行方向一致與繞行方向一致的電壓取正，反之的電壓取正，反之取負(fù)。取負(fù)。US1 US2 I1 R1 I2 R2推廣推廣: 適用于開口電路適用于開口電路 U開開=U說明說明：上述兩定律適用于任何變化的電壓和電流。：上述兩定律適用于任何變化的電壓和電流。例例1、已知、已知E1=7V，E2=16V，E3=14V，R1=16 R2=3，R3=9。求：求：S打開時(shí)，打開時(shí)，Uab=？ S閉合時(shí)，閉合時(shí)，I3=？1、S打開，打開，I3=0 UR3=0

14、E1+Uab+E3E2= 0 Uab=(714+16)V=9V2、S閉合，閉合，Uab=0E1+E3E2 + I3R3= 0I3=(E1E3 + E2) R3 =99A=1AE1R1a bSE3E2R2R3I3解：解：例例2、求圖中的、求圖中的U2。I1U110VU2R2 2E2E1R1R3 544V2VI1=(104)/(R1+R2)=1AU2=E2+ I1 R1 +E1=6VI3 = 0（開路）（開路） I2 = 0I2I3U1=I1(R1+R2)+E1第七節(jié) 電路中的電位及其計(jì)算 電 位 電源的習(xí)慣畫法一、電一、電 位位 電路中某點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電路中某點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的電壓，參考點(diǎn)就是零電位點(diǎn)。電壓，參考點(diǎn)就是零電位點(diǎn)。Ve=0I=9/9A=1AVa=5VVb=5V2V=3VVc=5V6V= 1VVd=4VUab=2V3e5V4Vabcd24e5V4Vabcd324若參考點(diǎn)選在若參考點(diǎn)選在d點(diǎn)，則：點(diǎn)，則：Va = 9VVb = 7VVc =