電工電子技術(shù)ppt講解精編版

1、 放放 大大 器器 揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器話筒話筒 電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設(shè)備或電路電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設(shè)備或電路 元件按一定方式組合而成元件按一定方式組合而成。由電源由電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)、電、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)、電 線等組成線等組成。 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 升壓升壓 變壓器變壓器 降壓降壓 變壓器變壓器 電燈電燈、 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、 電爐電爐 . 輸電線輸電線 電源電源: 提供提供 電能的裝置電能的裝置 負(fù)載負(fù)載: 取用取用 電能的裝置電能的裝置 中間環(huán)節(jié)：中間環(huán)節(jié)：傳遞、分傳遞、分 配和控制電能的作用配和控制電能的作用 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 升壓升壓 變壓器變壓器 降壓降壓 變壓器變壓

2、器 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān) . 輸電線輸電線 電燈電燈 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 電爐電爐 . 直流電源直流電源: 提供能源提供能源 信號(hào)處理：信號(hào)處理： 放大、調(diào)諧、檢波等放大、調(diào)諧、檢波等 負(fù)載負(fù)載 信號(hào)源信號(hào)源: 提供信息提供信息 放放 大大 器器 揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器話筒話筒 電源或信號(hào)源的電壓或電流稱(chēng)為電源或信號(hào)源的電壓或電流稱(chēng)為激勵(lì)激勵(lì)，它推動(dòng)電路，它推動(dòng)電路 工作；由激勵(lì)所產(chǎn)生的電壓和電流稱(chēng)為工作；由激勵(lì)所產(chǎn)生的電壓和電流稱(chēng)為響應(yīng)響應(yīng)。 手電筒的電路模型手電筒的電路模型 為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路,一般要將實(shí)際電路一般要將實(shí)際電路 模型化，即忽略次要因素模型化，即忽略次要因素,用反映它們

3、主要物理性質(zhì)用反映它們主要物理性質(zhì) 的理想元件的理想元件或其組合來(lái)代替實(shí)際電路中的器件，或其組合來(lái)代替實(shí)際電路中的器件，這樣這樣 將實(shí)際電路抽象概括成由理想元件組成的電路模型。將實(shí)際電路抽象概括成由理想元件組成的電路模型。 I R + Rs US S + U 電池電池導(dǎo)線導(dǎo)線 燈泡燈泡 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān) 手電筒由電池、燈手電筒由電池、燈 泡、開(kāi)關(guān)和筒體組成。泡、開(kāi)關(guān)和筒體組成。 理想電路元件主要有電理想電路元件主要有電 阻元件、電感元件、電容阻元件、電感元件、電容 元件和電源元件等。元件和電源元件等。 物理量物理量實(shí)實(shí) 際際 方方 向向 電流電流 I 正電荷運(yùn)動(dòng)的方向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向 電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)E

4、( (電位升高的方向電位升高的方向) ) 電壓電壓 U ( (電位降低的方向電位降低的方向) ) 高電位高電位 低電位低電位 單單 位位 kA 、A、mA、 A 低電位低電位 高電位高電位 kV 、V、mV、 V kV 、V、mV、 V 電流：電流： Uab 雙下標(biāo)雙下標(biāo) 電壓：電壓： I US + _ 在分析與計(jì)算電路時(shí)，對(duì)在分析與計(jì)算電路時(shí)，對(duì) 電量任意假定的方向。電量任意假定的方向。 Iab 雙下標(biāo)雙下標(biāo) a R b 箭箭 標(biāo)標(biāo) ab R I 正負(fù)極性正負(fù)極性 + a b U U + _ 實(shí)際方向與參考方向?qū)嶋H方向與參考方向一致一致，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為正值正值； 實(shí)際方向

5、與參考方向?qū)嶋H方向與參考方向相反相反，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為負(fù)值負(fù)值。 注意：注意： 在參考方向選定后，電流在參考方向選定后，電流 ( 或電壓或電壓 ) 值才有值才有正負(fù)正負(fù) 之分。之分。 若若 I = 5A，則電流從則電流從 a 流向流向 b；例：例： 若若 I = 5A，則電流從，則電流從 b 流向流向 a 。ab R I ab R U+ 若若 U = 5V，則電壓的實(shí)際方向，則電壓的實(shí)際方向 從從 a 指向指向 b； 若若 U= 5V，則電壓的實(shí)際方向，則電壓的實(shí)際方向 從從 b 指向指向 a 。 歐姆定律歐姆定律 U、I 參考方向相同時(shí)，參考方向相同時(shí)， R U + I R

6、 U + I 表達(dá)式中有兩套正負(fù)號(hào)：表達(dá)式中有兩套正負(fù)號(hào)： 式前的正負(fù)號(hào)由式前的正負(fù)號(hào)由U、I 參考方向的關(guān)系確定；參考方向的關(guān)系確定； U、I 值本身的正負(fù)則說(shuō)明實(shí)際方向與參考值本身的正負(fù)則說(shuō)明實(shí)際方向與參考 方向之間的關(guān)系。方向之間的關(guān)系。 通常取通常取 U、I 參考方向相同，稱(chēng)為關(guān)聯(lián)參考方向，參考方向相同，稱(chēng)為關(guān)聯(lián)參考方向， 反之為非關(guān)聯(lián)參考方向。反之為非關(guān)聯(lián)參考方向。 U = I R 解：解：對(duì)圖對(duì)圖(a)有有, U = IR 例：例：應(yīng)用歐姆定律對(duì)下圖電路列出式子，并求電阻應(yīng)用歐姆定律對(duì)下圖電路列出式子，并求電阻R。 對(duì)圖對(duì)圖(b)有有, U = IR 3 2 6 : I U R所所

7、以以 3 2 6 : I U R所以所以 R U 6V + 2A R + U 6V I (a) (b) I 2A 描述消耗電能的性質(zhì)描述消耗電能的性質(zhì) iRu 根據(jù)歐姆定律根據(jù)歐姆定律: 即電阻元件上的電壓與通過(guò)的電流成線性關(guān)系即電阻元件上的電壓與通過(guò)的電流成線性關(guān)系 0dd 00 tRituiW t 2 t 電阻的能量電阻的能量 R i u + _ 電阻元件的功率電阻元件的功率 R u Riuip 2 2 u i + - 電流通過(guò)電流通過(guò)一匝一匝線圈產(chǎn)生線圈產(chǎn)生(磁通磁通) 電流通過(guò)電流通過(guò)N匝匝線圈產(chǎn)生線圈產(chǎn)生(磁鏈磁鏈) N i N i L 電感電感: ( H、mH) 線圈的電感與線圈的

8、尺寸、匝數(shù)以及附近的介質(zhì)線圈的電感與線圈的尺寸、匝數(shù)以及附近的介質(zhì) 的導(dǎo)磁性能等有關(guān)。的導(dǎo)磁性能等有關(guān)。 l NS L 2 (H) l NS L 2 S 線圈橫截面積（線圈橫截面積（m2） l 線圈長(zhǎng)度（線圈長(zhǎng)度（m） N 線圈匝數(shù)線圈匝數(shù) 介質(zhì)的磁導(dǎo)率（介質(zhì)的磁導(dǎo)率（H/m） L t i L t e L d d d d (1) 自感電動(dòng)勢(shì)的參考方向自感電動(dòng)勢(shì)的參考方向 u + - eL + - i (2) 自感電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)極性的判別自感電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)極性的判別 eLu i + - + - t i d d i 0 t i LeL d d 0 t i LeL d d i 0 t i d d eL實(shí) 實(shí)

9、 - + eL具有阻礙電流變化的性質(zhì)具有阻礙電流變化的性質(zhì) t i Leu L d d 根據(jù)基爾霍夫定律可得：根據(jù)基爾霍夫定律可得： 將上式兩邊同乘上將上式兩邊同乘上 i ，并積分，則得：，并積分，則得： 2 00 2 1 ddLiiLitui ti 2 2 1 LiW 即電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)能儲(chǔ)存在線圈中，當(dāng)電即電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)能儲(chǔ)存在線圈中，當(dāng)電 流增大時(shí)，磁場(chǎng)能增大，電感元件從電源取用電流增大時(shí)，磁場(chǎng)能增大，電感元件從電源取用電 能；當(dāng)電流減小時(shí)，磁場(chǎng)能減小，電感元件向電能；當(dāng)電流減小時(shí)，磁場(chǎng)能減小，電感元件向電 源放還能量。源放還能量。 電容：電容： u q C )(F 電容器極板

10、上的電荷量電容器極板上的電荷量q與極板間電壓與極板間電壓u 之比稱(chēng)為電容元件的電容，即之比稱(chēng)為電容元件的電容，即 當(dāng)電壓當(dāng)電壓u變化時(shí)，在電路中產(chǎn)生電流變化時(shí)，在電路中產(chǎn)生電流: u i C + _ t u Ci d d q q 電容元件儲(chǔ)能電容元件儲(chǔ)能 t u Ci d d 根據(jù)：根據(jù)： 將上式兩邊同乘上將上式兩邊同乘上 u，并積分，則得：，并積分，則得： 2 00 2 1 ddCuuCutui tu 2 2 1 CuW 即電容將電能轉(zhuǎn)換為即電容將電能轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)能儲(chǔ)電場(chǎng)能儲(chǔ)存在電容中，當(dāng)電壓存在電容中，當(dāng)電壓 增大時(shí)，電場(chǎng)能增大，電容元件從電源取用電能；增大時(shí)，電場(chǎng)能增大，電容元件從電源取用

11、電能； 當(dāng)電壓減小時(shí)，電場(chǎng)能減小，電容元件向電源放還當(dāng)電壓減小時(shí)，電場(chǎng)能減小，電容元件向電源放還 能量。能量。 伏安特性曲線伏安特性曲線 設(shè)設(shè) IS = 10 A，接上，接上RL 后，恒流源對(duì)外輸出電壓。后，恒流源對(duì)外輸出電壓。 RL 伏安特性曲線伏安特性曲線 I U IS O I IS U + _ 理想受控源理想受控源 1.1.6 元件的功率元件的功率 1. 元件電壓元件電壓和流過(guò)的電流為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)和流過(guò)的電流為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí) P = UI 2. 元件電壓元件電壓和流過(guò)的電流為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)和流過(guò)的電流為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí) P = UI 電源：電源：U、I 實(shí)際方向相反，即電流從實(shí)際方向

12、相反，即電流從“+”+”端流出，端流出， （發(fā)出功率）（發(fā)出功率）； 負(fù)載：負(fù)載：U、I 實(shí)際方向相同，即電流從實(shí)際方向相同，即電流從“- -”端流出。端流出。 （吸收功率）（吸收功率）。 將電流將電流I和電壓和電壓U代入上述式中代入上述式中 P 0，負(fù)載負(fù)載； P 0，電源電源。 O S R E I 電壓源電壓源 0 S R U II 電流源電流源 開(kāi)關(guān)閉合開(kāi)關(guān)閉合,接通接通 電源與負(fù)載。電源與負(fù)載。 2. 電源的三種狀態(tài)電源的三種狀態(tài) RR U I S 0 電流的大小由負(fù)載決定。電流的大小由負(fù)載決定。 U = IR 或或 U = US IRo 在電源有內(nèi)阻時(shí)，在電源有內(nèi)阻時(shí)，I U 。 U

13、I = USI IRoP = PS P 負(fù)載負(fù)載 取用取用 功率功率 電源電源 產(chǎn)生產(chǎn)生 功率功率 內(nèi)阻內(nèi)阻 消耗消耗 功率功率 電源輸出的功率由負(fù)載決定。電源輸出的功率由負(fù)載決定。 負(fù)載大小的概念負(fù)載大小的概念: 負(fù)載增加指負(fù)載取用的負(fù)載增加指負(fù)載取用的 電流和功率增加電流和功率增加(電壓一定電壓一定)。 I R0 R US U I 額定值額定值: 電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)的規(guī)定使用值電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)的規(guī)定使用值 ： I IN ，P IN ，P PN 額定工作狀態(tài)：額定工作狀態(tài)： I = IN ，P = PN 1. 額定值反映電氣設(shè)備的使用安全性；額定值反映電氣設(shè)備的使用安全性； 2. 額定

14、值表示電氣設(shè)備的使用能力。額定值表示電氣設(shè)備的使用能力。 例：例： 燈泡：燈泡：UN = 220V ，PN = 60W 電阻：電阻： RN = 100 ，PN =1 W 特征特征: 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān) 斷開(kāi)斷開(kāi) I = 0 電源端電壓電源端電壓 ( 開(kāi)路電壓開(kāi)路電壓 ) 負(fù)載功率負(fù)載功率 U = U0 = US P = 0 開(kāi)路處的電流等于零；開(kāi)路處的電流等于零； I = 0 開(kāi)路處的電壓開(kāi)路處的電壓 U 視電路情況而定。視電路情況而定。 電路中某處斷開(kāi)時(shí)的特征電路中某處斷開(kāi)時(shí)的特征: : I + U 有有 源源 電電 路路 I Ro R US U0 電源外部端子被短接電源外部端子被短接 特征特征: 0

15、 R U II S S U = 0 PS = P = IR0 P = 0 短路處的電壓等于零；短路處的電壓等于零； U = 0 短路處的電流短路處的電流 I 視電路情況而定。視電路情況而定。 I + U 有有 源源 電電 路路 I R0 R US U0 0 R U I S S 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)： A1A 222 28 I 解解: + a b U 2 5V (a) + + a b U 5V (c) + a + - 2V 5V U+ - b 2 (c) + (b) a U 5A 2 3 b + (a) a + 5V3 2 U + a 5A b U3 (b) + 支路支路(branch)(bran

16、ch)：電路中的每一個(gè)分支。電路中的每一個(gè)分支。 一條支路流過(guò)一個(gè)電流，稱(chēng)為支路電流。一條支路流過(guò)一個(gè)電流，稱(chēng)為支路電流。 三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。 由支路組成的閉合路徑。由支路組成的閉合路徑。 內(nèi)部不含支路的回路。內(nèi)部不含支路的回路。 I3 I1I2 US2US1 b a R3 R2 R1 1 1 2 2 3 3 在任一瞬間，流向任一節(jié)點(diǎn)的電流等于流出該節(jié)點(diǎn)在任一瞬間，流向任一節(jié)點(diǎn)的電流等于流出該節(jié)點(diǎn) 的電流，即的電流，即電流的代數(shù)和為零電流的代數(shù)和為零。 實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì): 即即: = 0 I1I2 I3 b a US2 R2 R3 R1 US1 如節(jié)點(diǎn)如節(jié)點(diǎn) a：

17、 或或I1+I2 = I3 I1+I2I3= 0 I =? 例例:廣義節(jié)點(diǎn)廣義節(jié)點(diǎn) I = 0 IA + IB + IC = 0 A B C IA IB IC 2 + _ + _ I 5 1 1 5 6V 12V 即：即： U = 0 對(duì)回路對(duì)回路1： 對(duì)回路對(duì)回路2： 或或US1 = I1 R1 +I3 R3 或或I2 R2+I3 R3=US2 I1 R1 +I3 R3 US1 = 0 I2 R2+I3 R3 US2 = 0 I1I2 I3 b a US2 R2 R3 R1 US1 1 12 2 1列方程前列方程前標(biāo)注標(biāo)注回路循行方向；回路循行方向； 或或 US2 =UBE + I2R2 U

18、 = 0 I2R2 US2 + UBE = 0 2應(yīng)用應(yīng)用 U = 0項(xiàng)前符號(hào)的確定：項(xiàng)前符號(hào)的確定： 循行方向一致循行方向一致 3. 開(kāi)口電壓可按回路處理開(kāi)口電壓可按回路處理 注意：注意： 1 1 對(duì)回路對(duì)回路1： US1 UBE E + B + R1 + US2 R2 I2 _ 對(duì)網(wǎng)孔對(duì)網(wǎng)孔abda： 對(duì)網(wǎng)孔對(duì)網(wǎng)孔acba： 對(duì)網(wǎng)孔對(duì)網(wǎng)孔bcdb： R6 I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0 I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0 I4 R4 + I3 R3 E = 0 應(yīng)用應(yīng)用 U = 0列方程列方程 a d b c E + R3 R4 R1 R2 I2 I4 I6 I1 I

19、3 I 電壓方程的推導(dǎo)：電壓方程的推導(dǎo)： 設(shè)：設(shè)：Ub = 0 V 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)a電壓為電壓為 U，參，參 考方向從考方向從 a 指向指向 b。 111 RIUU S 因因?yàn)闉?1 1 1 R UU I S 所所以以 2. 應(yīng)用歐姆定律求各支路電流應(yīng)用歐姆定律求各支路電流 ： 1 1 1 R UU I S 2 2 R U I 3 3 R U I 1. 用用KCL對(duì)節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn) a 列方程：列方程： I1 I2 + IS I3 = 0 US1 + I1R1 U + b a I2 IS I3 US1 + I1 R1R2 R3 + U 321 1 R U I R U R UU S S 321 1 1 11

20、1 RRR I R U U S S R I R U U S S 1 RR 321 21 111 R R US2 R US1 U R R U U S 1 彌爾曼彌爾曼 定理定理 R I R U U S 1 S ab V18 V 3 1 6 1 12 1 7 12 42 A2 A 12 1842 12 42 ab 1 U I A3 A 6 18 6 ab 2 U IA6 3 18 3 ab 3 U I 試求圖所示電路中電壓試求圖所示電路中電壓U2。 2 + - 4 3 8V U22 6 1 U 解：解：由節(jié)點(diǎn)電壓法公式得：由節(jié)點(diǎn)電壓法公式得： 3 1 2 1 6 1 2 8 2 2 U U 解得解

21、得 U2 = 6V 1.3.2 舉例舉例 求圖示電路中求圖示電路中 各點(diǎn)的電位各點(diǎn)的電位: :Ua、 Ub、Uc、Ud 。 解：解： 設(shè)設(shè) a為參考點(diǎn)，為參考點(diǎn)， 即即Ua=0V設(shè)設(shè) b為參考點(diǎn)，即為參考點(diǎn)，即Ub=0V b a c 20 4A 6 10A US2 90V US1 140V 5 6A d b c a 20 4A 6 10A US2 90V US1 140V 5 6A d +90V 20 5 +140V 6 cd 圖示電路，計(jì)算開(kāi)關(guān)圖示電路，計(jì)算開(kāi)關(guān)S S 斷開(kāi)和閉合時(shí)斷開(kāi)和閉合時(shí)A點(diǎn)點(diǎn) 的電位的電位UA 解解: (1)當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)S S斷開(kāi)時(shí)斷開(kāi)時(shí) (2) 當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)當(dāng)開(kāi)關(guān)閉

22、合時(shí), ,電路電路 如圖（如圖（b） 電流電流 I2 = 0， 電位電位 UA = 0V 。 電流電流 I1 = I2 = 0， 電位電位 UA = 6V 。 電流在閉合電流在閉合 路徑中流通路徑中流通 2K A + I I1 1 2k I I2 2 6V (b) 2k +6V A 2k S I I2 2 I I1 1 (a) 21 2 1 RR U II S S I RR R I 21 2 1 S I RR R RR U III S 21 2 21 111 S I RR R I 21 1 2 S I RR R RR US 21 1 21 1 2 11 2 11 2 111 2 11 ) (R

23、IRIRIIRIP AA1 55 10 32 2 RR U I S V5V51 32 RIU A5 . 0A5 . 0A1 222 III所所以以 A5 . 01 55 5 S 32 3 2 I RR R I V5 . 2V55 . 0 22 RIU V5 . 72.5V5V UUU A5 . 2A 44 2040 21 21 RR UU I SS 2 21 21 0 RR RR R，所所以以 A2A 132 30 30 3 RR U I S A2 . 1A 55 12 21 1 RR E I A8 . 0A 510 12 43 2 RR E I R0 a b R3 R4 R1 R2 8 .

24、5 43 43 21 21 0 RR RR RR RR R，所所以以 A126. 0A 108 . 5 2 G0 G RR U I S A07 . 2A 8 . 5 12 R U I S A 38 . 1A07 . 2 510 10 31 3 41 I RR R II A 035 . 1 2 1 32 III A126 . 0 A345 . 0 108 . 5 8 . 5 S G0 0 G I RR R I 1.測(cè)量法：測(cè)量法： （1）測(cè)量開(kāi)路電壓和短路電流可以計(jì)算得出內(nèi)阻值。）測(cè)量開(kāi)路電壓和短路電流可以計(jì)算得出內(nèi)阻值。 RL I U NA IS Uo NANA V A S o o I U R （2）如果有源二端網(wǎng)絡(luò)不允許直）如果有源二端網(wǎng)絡(luò)不允許直 接短接，則可先測(cè)出開(kāi)路電壓接短接，則可先測(cè)出開(kāi)路電壓Uo， 再在網(wǎng)絡(luò)輸出端接入適當(dāng)?shù)呢?fù)載電再在網(wǎng)絡(luò)輸出端接入適當(dāng)?shù)呢?fù)載電 阻阻RL，如右圖所示。測(cè)量，如右圖所示。測(cè)量RL兩端的兩端的 電壓電壓U，則有，則有 L o L o o )1(R U U R U UU R 應(yīng)用戴維寧定理，試求圖應(yīng)用戴維寧定理，試求圖(a)所示電路中的電流所示電路中的電流I2。 b （b）求開(kāi)路電壓）求開(kāi)路電壓UO