电工电子技术ppt讲解

下一页总目录章目录返回上一页第1章电路分析基础1.1电路元件1.4叠加定理1.5等效电源定理1.3电路中电位的概念及计算1.2基尔霍夫定律下一页总目录章目录返回上一页本章要求:1.理解电压与电流参考方向的意义；2.了解电源的有载工作、开路与短路状态，理解电功率和额定值的意义；3.理解电路的基本定律并能正确应用；4.会计算电路中各点的电位；5.掌握常用电路分析方法.第1章电路分析基础下一页总目录章目录返回上一页1.1电路元件(1)实现电能的传输、分配与转换(2)实现信号的传递与处理放大器扬声器话筒电路的作用：电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。由电源、负载、中间环节、电线等组成。发电机升压变压器降压变压器电灯、电动机、电炉...输电线下一页总目录章目录返回上一页电路的组成部分：电源:提供电能的装置负载:取用电能的装置中间环节：传递、分配和控制电能的作用发电机升压变压器降压变压器开关...输电线电灯电动机电炉...下一页总目录章目录返回上一页直流电源直流电源:提供能源信号处理：放大、调谐、检波等负载信号源:提供信息电路的组成部分：放大器扬声器话筒电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。下一页总目录章目录返回上一页电路模型:手电筒的电路模型为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模型化，即忽略次要因素,用反映它们主要物理性质的理想元件或其组合来代替实际电路中的器件，这样将实际电路抽象概括成由理想元件组成的电路模型。例：手电筒IR+RsUS–S+U–电池导线灯泡开关手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。下一页总目录章目录返回上一页1.1.1电压和电流的参考方向物理中对基本物理量规定的方向1.电路基本物理量的实际方向物理量实际方向电流I正电荷运动的方向电动势E(电位升高的方向)电压U(电位降低的方向)高电位低电位单位kA、A、mA、μA低电位高电位kV、V、mV、μVkV、V、mV、μV下一页总目录章目录返回上一页(2).参考方向的表示方法电流：Uab双下标电压：(1).参考方向IUS+_在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。Iab双下标2.电路基本物理量的参考方向aRb箭标abRI正负极性+–abUU+_下一页总目录章目录返回上一页实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。(3).实际方向与参考方向的关系注意：在参考方向选定后，电流(或电压)值才有正负之分。若I=5A，则电流从a流向b；例：若I=–5A，则电流从b流向a。abRIabRU+–若U=5V，则电压的实际方向从a指向b；若U=–5V，则电压的实际方向从b指向a。下一页总目录章目录返回上一页3.欧姆定律U、I参考方向相同时，U、I参考方向相反时，RU+–IRU+–I表达式中有两套正负号：①式前的正负号由U、I参考方向的关系确定；②U、I值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。通常取U、I参考方向相同，称为关联参考方向，反之为非关联参考方向。U=IRU=–IR下一页总目录章目录返回上一页解：对图(a)有,U=IR例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图(b)有,U=–IRΩ326:IUR所以Ω326:IUR所以RU6V+–2AR+–U6VI(a)(b)I–2A下一页总目录章目录返回上一页1.电阻元件的定义:描述消耗电能的性质iRu根据欧姆定律:即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系线性电阻表明电能全部消耗在电阻上，转换为热能散发，所以电阻元件是无源元件、耗能元件0dd00tRituiWt2t电阻的能量Riu+_1.1.2电阻元件2.电阻元件的功率和能量:电阻元件的功率下一页总目录章目录返回上一页1.1.3电感元件用来反映存储磁场能量的理想元件。1.物理意义ui+-电流通过一匝线圈产生(磁通)Φ电流通过N匝线圈产生(磁链)NΦψiNΦiψL电感:(H、mH)线性电感:L为常数;非线性电感:L不为常数线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关。lNSμL2下一页总目录章目录返回上一页(H)lNSμL2S—线圈横截面积（m2）l—线圈长度（m）N—线圈匝数μ—介质的磁导率（H/m）L电感元件的符号自感电动势：tiLtψeLdddd2自感电动势方向的判定(1)自感电动势的参考方向规定:自感电动势的参考方向与电流参考方向相同,或与磁通的参考方向符合右手螺旋定则。u+-eL+-i下一页总目录章目录返回上一页(2)自感电动势瞬时极性的判别eLui+-+-tiddi0tiLeLdd0eL与参考方向相反eL实+-eLui+-+-0tiLeLddi0tiddeL实-+eL与参考方向相同eL具有阻碍电流变化的性质下一页总目录章目录返回上一页(3)电感元件储能tiLeuLdd根据基尔霍夫定律可得：将上式两边同乘上i，并积分，则得：20021ddLiiLituiti磁场能221LiW即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电源放还能量。下一页总目录章目录返回上一页1.1.4电容元件是实际电容器或电路中具有电容效应元件的理想模型，是反映物体存储电荷能力的理想元件。电容：uqC)(F电容器极板上的电荷量q与极板间电压u之比称为电容元件的电容，即当电压u变化时，在电路中产生电流:uiC+_电容元件tuCiddqq＋－下一页总目录章目录返回上一页电容元件储能tuCidd根据：将上式两边同乘上u，并积分，则得：20021ddCuuCutuitu电场能221CuW即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。下一页总目录章目录返回上一页1.理想电压源（恒压源）例1：(2)输出电压是一定值。对直流电压，有UUS。(3)恒压源中的电流由外电路决定。特点:(1)内阻R0=0USI+_U+_设US=10V，接上RL后，恒压源对外输出电流。RL当RL=1时，U=10V，I=10A当RL=10时，U=10V，I=1AUS外特性曲线伏安特性曲线IUO电压恒定，电流随负载变化1.1.5理想电压源和理想电流源下一页总目录章目录返回上一页2.理想电流源（恒流源)例1：(2)输出电流是一定值，恒等于电流IS；(3)恒流源两端的电压U由外电路决定。特点:(1)内阻R0=；设IS=10A，接上RL后，恒流源对外输出电压。RL当RL=1时，I=10A，U=10V当RL=10时，I=10A，U=100V外特性曲线/伏安特性曲线IUISOIISU+_电流恒定，电压随负载变化。下一页总目录章目录返回上一页独立电源：指电压源的电压或电流源的电流不受外电路的控制而独立存在的电源。受控源的特点：当控制电压或电流消失或等于零时，受控源的电压或电流也将为零。受控电源：指电压源的电压或电流源的电流受电路中其它部分的电流或电压控制的电源。对含有受控源的线性电路，可用独立源的电路分析方法进行分析和计算，但要考虑受控的特性。应用：用于晶体管电路的分析。３．理想受控源下一页总目录章目录返回上一页U1+_U1U2I2I1=0(a)VCVS+-+-I1(b)CCVS+_U1=0U2I2I1+-+-四种理想受控电源的模型(c)VCCSgU1U1U2I2I1=0+-+-(d)CCCSI1U1=0U2I2I1+-+-电压控制电压源电流控制电压源电压控制电流源电流控制电流源下一页总目录章目录返回上一页1.1.6元件的功率1.元件电压和流过的电流为关联参考方向时P=UI2.元件电压和流过的电流为非关联参考方向时P=–UI3.电源与负载的判别(元件属性的判别)：(1)根据U、I的实际方向判别电源：U、I实际方向相反，即电流从“+”端流出，（发出功率）；负载：U、I实际方向相同，即电流从“-”端流出。（吸收功率）。(2)根据U、I的参考方向判别将电流I和电压U代入上述式中P0，负载；P0，电源。下一页总目录章目录返回上一页1.电压源和电流源电压源模型由上图电路可得:U=US–IR0若R0=0理想电压源:UUSU0=E电压源的外特性IUIRLR0+-USU+–理想电压源和内阻R0串联的电源的电路模型。OSREI若R0RL，UUS，可近似认为是理想电压源。理想电压源O电压源1.1.7实际电源的模型下一页总目录章目录返回上一页0SRUIIIRLU0=ISR0电流源的外特性IU理想电流源OIS电流源是由电流IS和内阻R0并联的电源的电路模型。由上图电路可得:若R0=理想电流源:IIS若R0RL，IIS，可近似认为是理想电流源。电流源电流源模型R0UR0UIS+－下一页总目录章目录返回上一页开关闭合,接通电源与负载。特征:2.电源的三种状态RRUIS0①电流的大小由负载决定。负载端电压:U=IR或U=US–IRo②在电源有内阻时，IU。UI=USI–I²RoP=PS–P负载取用功率电源产生功率内阻消耗功率③电源输出的功率由负载决定。负载大小的概念:负载增加指负载取用的电流和功率增加(电压一定)。IR0RUSUI(1)有载下一页总目录章目录返回上一页电气设备的额定值额定值:电气设备在正常运行时的规定使用值电气设备的三种运行状态欠载(轻载)：IIN，PPN(不经济)过载(超载)：IIN，PPN(设备易损坏)额定工作状态：I=IN，P=PN(经济合理安全可靠)1.额定值反映电气设备的使用安全性；2.额定值表示电气设备的使用能力。例：灯泡：UN=220V，PN=60W电阻：RN=100，PN=1W下一页总目录章目录返回上一页特征:开关断开(2)开路（空载）I=0电源端电压(开路电压)负载功率U=U0=USP=0①开路处的电流等于零；I=0②开路处的电压U视电路情况而定。电路中某处断开时的特征:I+–U有源电路IRoRUSU0下一页总目录章目录返回上一页电源外部端子被短接(3)短路特征:0RUIISS电源端电压负载功率电源产生的能量全被内阻消耗掉短路电流（很大）U=0PS=P=I²R0P=0①短路处的电压等于零；U=0②短路处的电流I视电路情况而定。电路中某处短路时的特征:I+–U有源电路IR0RUSU0下一页总目录章目录返回上一页3.电压源与电流源的等效变换由图a：U=US－IR0由图b：U=（IS–I）R0=ISR0–IR0IRLR0+–USU+–电压源a等效变换条件:US=ISR00RUISSRLR0UR0UISI+–电流源b下一页总目录章目录返回上一页②等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。③理想电压源与理想电流源之间无等效关系。①电压源和电流源的等效关系只对外电路而言，对电源内部则是不等效的。注意事项：例：当RL=时，电压源的内阻R0中不损耗功率，而电流源的内阻R0中则损耗功率。R0+–USabISR0abR0–+USabISR0ab下一页总目录章目录返回上一页例1:试用电压源与电流源等效变换的方法计算2电阻中的电流。(补充电阻串并联知识）A1A22228I解:–8V+–22V+2I(d)2由图(d)可得6V3+–+–12V2A6112I(a)2A3122V+–I2A61(b)4A2222V+–I(c)下一页总目录章目录返回上一页例2:求下列各电路的等效电源解:+–abU25V(a)++–abU5V(c)+a+-2V5VU+-b2(c)+(b)aU5A23b+(a)a+–5V32U+a5AbU3(b)+下一页总目录章目录返回上一页1.2基尔霍夫定律支路(branch)：电路中的每一个分支。一条支路流过