电工电子技术第1章

电工电子技术王平主讲：教学目标：教学承诺：教学要求：入门兴趣高分不迟到、不旷课悉心备课、认真上课做好课后答疑、辅导不迟到不讲小话不打瞌睡学习方法：专心听课经常答疑、讨论交流联系方式：MP:13681226947Tel:[phone](办)Add:教B-408(办)第0章绪论电气设备、电子设备、家用电器由各种电路组成第1章电路基本概念与基本定律1.1电路的作用与组成1.2电路模型1.3电压和电流的参考方向1.4欧姆定律1.5电源有载工作、开路与短路1.6基尔霍夫定律1.7电路中电位的概念及计算1.理解电压与电流参考方向的意义2.理解电路的基本定律并能正确应用3.了解电路的有载工作、开路与短路状态和额定值4.理解功率的意义5.会计算电路中各点的电位本章要求:1.1电路的作用与组成(1)实现信号的传递与处理扬声器话筒一、电路的作用电路是电流的通路放大器是为某种需要由电工设备、电路元件按一定方式组成10kV330kV10kV400V(2)实现电能的传输、分配与转换发电机升压变压器降压变压器电灯电动机电炉...输电线二、电路的组成1.电源:提供电能的装置3.负载:取用电能的装置2.中间环节：传递、分配和控制电能升压变压器降压变压器电灯电动机电炉...输电线发电机直流电源直流电源:提供能源2.中间环节：信号的放大3.负载1.信号源:提供信息放大器扬声器话筒电源或信号源的电压或电流称为激励，推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应1.2电路模型实际电路模型化:用理想电路元件模拟实际电路中的器件，例：手电筒理想电路元件:具有某种确定的电磁性质的假想元件称为实际电路的电路模型图1.1.1(a)手电筒电路干电池I关开I手电筒电路模型化R+RoE–S电池导线灯泡开关图1.1.1(a)手电筒电路干电池I关开I今后分析的都是电路模型，简称电路在电路图中，各元件都用规定的图形符号表示*1.3电路基本物理量及其参考方向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国际单位制（SI）的词头因数词头符号法文中文1018exa艾E1015peta拍P1012tera太T109giga吉G106mega兆M103kilo千k102hecto百h101deca十da因数词头符号法文中文10-18atto阿a10-15femto飞f10-12pico皮p10-9nano纳n10-6micro微μ10-3milli毫m10-2centi厘c10-1deci分d电流参考方向：分析与计算时，任意假定的方向Iab2.电路基本物理量的参考方向abRI正负极+–UIE+_aRbU+_电压参考方向：双下标箭头电路图中标的均为参考方向abRUab双下标实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值参考方向选定后，电流(或电压)值才有正负之分若I=5A，电流从a流向b例：若I=–5A，电流从b流向aU+–若U=5V，实际方向从a指向b若U=–5V，电压实际方向从b指向a实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值abRIabR3.实际方向与参考方向的关系*1.4欧姆定律U、I参考方向相同U、I参考方向相反U+–I关联参考方向:通常取U、I参考方向相同公式中有两套正负号：①公式的正负号，由U、I的参考方向的关系确定②U、I自身的正负号,由实际方向与参考方向确定R=±U／IR=U／IR=－U／IU+–I解：对图(a)有,例：应用欧姆定律求电阻R对图(b)有,Ω326IURR+–(a)I=2AΩ326IURU=6VR+–(b)I=–2AU=6V电路端电压与电流的关系遵循欧姆定律的电阻I/AU/V0线性电阻的伏安特性线性电阻：constIUR线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线电压与电流的比值为常数伏安特性:功率：U、I参考方向相同时U、I参考方向相反时①公式的正负号，由U、I的参考方向的关系确定②U、I自身的正负号,由实际方向与参考方向确定关联参考方向:通常取U、I参考方向相同P=UIP=–UI公式中有两套正负号：P=±UIU+–IU+–I电源与负载的判别U、I参考方向不同，P=－UI0，负载P=UI0，电源U、I参考方向相同，P=UI0，负载P=UI0，电源1.根据U、I的实际方向来判别2.根据P的符号来判别电源：U、I实际方向相反，电流从“+”端流出，发出功率负载：U、I实际方向相同，电流从“-”端流出，吸收功率1.5电源有载工作、开路与短路开关闭合,接通电源与负载RREI0U=IR特征:一、电源有载工作I大小由负载定电源有内阻，IU=E–IR0EUI0R0R时，UE，表明负载变化时，负载端电压①②电源的端电压不变，即带负载能力强IROREU负载端电压U=E–IRoUI=EI–I²Ro负载取用功率电源产生功率内阻消耗功率③电源输出功率由负载决定指负载取用的电流、功率增加(电压一定)负载增加:IROREUPPEP大功率大负载大电流小电阻心式变压器、壳式变压器电动机电气设备的额定值电气设备在正常运行时的规定使用值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电气设备三种运行状态: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)例：灯泡UN=220VPN=60W电阻RN=100PN=1W开关断开I=0电源端电压(开路电压)负载功率U=UO=EP=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:1.开路处的电流I=0IROREUO特征:二、电源开路电源外部端子被短接0SREII电源端电压负载功率电源产生的能量全被内阻消耗短路电流（很大）U=0PE=P=I²R0P=0IROREUO电压为0，电流不一定为0电流为0，电压不一定为0*特征:三、电源短路1.6基尔霍夫定律支路：电路中的每一个分支一条支路流过一个电流，称为支路电流结点：三条或三条以上支路的联接点回路：由支路组成的闭合路径I1I2I3baE2R2R3R1E11.6基尔霍夫定律基尔霍夫电流定律KCL基尔霍夫电压定律KVL德国人1824~18871847年23岁大学生基尔霍夫G.R.Kirchhoff提出：电流定律和电压定律电路2个基本定律：支路：ab、bc、ca、…（共6条）回路：abda、abca、adbca…（共7个）结点：a、b、c、d(共4个）网孔：abd、abc、bcd（共3个）adcE–+Gb一、基尔霍夫电流定律(KCL定律)Ｉ入=Ｉ出在任一瞬间，流进某结点的电流等于流出该结点的电流KCL实质:电流的连续性Ｉ=0I1I2I3baE2R2R3R1E1对结点a：I1+I2=I3I1+I2=I3对结点b：该结点电流的代数和恒等于零KCL的推广广义结点IA+IB+IC=0ABCIAIBIC2+_+_I51156V12V？怎么计算I部分电路广义结点(大结点)在任一时刻，从回路某点出发，沿回路循行一周，电位升高二、基尔霍夫电压定律（KVL定律)对回路1：对回路2：I1R1+I3R3=E1I2R2+I3R3=E2I1I2I3E2R2R3R1E112U=0U升=Ｉ降之和等于电位降低之和，各段电压的代数和恒位零KVL的推广电位升=电位降I2R2–E2+UBE=0E1UBEE+B+–R1E2R2I2_E2=UBE+I2R2U=0部分回路？怎么计算UBE广义回路(开口回路)+–2．列方程前标注回路的循行方向可任意选取3．应用U=0列方程时要确定电压的符号，可以任意选取4.部分回路也可用KVL。开口电压可按回路处理如规定降低的电压取正号，则升高的电压取负号1．KVL是针对回路列方程如：计算开口电压【注意】例1：对回路abda：对回路acba：对回路bcdb：I5R5+I1R1=I3R3I2R2=I4R4+I5R5I4R4+I3R3=E对回路adbca，沿逆时针方向循行：I3R3+I4R4=I1R1+I2R2用KVL列方程对回路cadc，沿逆时针方向循行：I2R2+I1R1=ER5adbcE–+I2I4I5I1I31.7电路中电位的概念及计算电位：对地（参考点）的电压电位符号：VV地=01)任选电路中某一点为地，设其电位为02)计算各点至参考点间的电压即为各点的电位如A点电位为正，则A点电位比地高；反之比地低电位的计算:电压：电位之差电压符号：UA、B两点之间的电压UAB=VA-VB设B为地，即VB=0，则A点电位VA=UAB例1:求电路中各点电位bac204A610AE290VE1140V56AdVa、Vb、Vc、Vd解：设a为参考点，Va=0VVb=Uba=–10×6=60VVc=Uca=4×20=80VVd=Uda=6×5=30V设b为参考点，Vb=0VVa=Uab=10×6=60VVc=Ucb=E1=140VVd=Udb=E2=90VUab=10×6=60VUab=10×6=60V结论1.电位值是相对的，参考点不同，各点电位也将随之改变2.电压值是固定的，不会因参考点的不同而变，与零电位参考点的选取无关。3.借助电位的概念可以简化电路图bca206E290VE1140V5d+90V205+140V6cd例2:计算图(a)电路的开关S断开和闭合时A点的电位VA解:(1)开关S断开时(2)开关S闭合时,如图（b）电流I2=0电位VA=0V电流I1=I2=0电位VA=6V电流在闭合路径中流通2kA+I12kI2–6V(b)2k+6VA2kSI2I1(a)电路如图，(1)零电位参考点在哪？(2)当电位器RP向下滑动，A、B两点的电位如何变化？例3：A+12V–12VBRPR1R212V–12V–BARPR2R1I1.零电位参考点RP向下滑，电流I减小2.VA=–IR1+12VB=IR2–12解：交点–12V电源“+”端+12V电源“–”端A电位增高、B电位降低结束第1章