電工學(xué)_01-課件.

1、緒論一、電工學(xué)課程的作用和任務(wù) 電工學(xué)是研究電工技術(shù)和電子技術(shù)的理論和應(yīng)用的 技術(shù)基礎(chǔ)課程。二、電工與電子技術(shù)發(fā)展概述電磁感應(yīng)電機(jī)三相電機(jī)熱電子效應(yīng)二極管三極管晶體管集成電路大/超大規(guī)模IC熱點：電子設(shè)計自動化（EDA） 可編程邏輯器件 （PLD） 可編程控制器（PLC）電工電子第1章 電路的基本概念與基本定律1.1 電路的作用與組成部分一、什么是電路？ 電路是電流的通路，是為了某種需要由某些電工設(shè)備或元件按一定方式組合起來的。二、電路的兩種作用 1. 電能的傳輸和轉(zhuǎn)換 2. 信號的傳遞和處理1. 電能的傳輸和轉(zhuǎn)換電源 中間環(huán)節(jié) 負(fù)載電源把水能、熱能、核能等形式能量轉(zhuǎn)化 為電能中間環(huán)節(jié)傳輸和分

2、配電能負(fù)載把電能轉(zhuǎn)化為光能、機(jī)械能、熱能等2. 信號的傳輸和轉(zhuǎn)換信號源 中間環(huán)節(jié) 負(fù)載信號源輸入光信號、聲信號、電信號等 各種信號中間環(huán)節(jié)處理信號負(fù)載接受和轉(zhuǎn)化信號三、電路的組成部分激勵：推動電路工作，如電源、信號源等響應(yīng)：由激勵在電路中個部分產(chǎn)生的電壓 或電流電路分析：在已知電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的條件 下，討論電路的激勵和響應(yīng)間的 關(guān)系。1.2 電路模型電路模型：由理想電路元件組成的電路。理想電路元件：對實際元件，在一定條件下 突出其主要的電磁性質(zhì)，忽 略其次要因素，將之理想化。主要理想電路元件：電源元件、電阻元件、 電感元件、電容元件 電路與電路模型電路與電路模型實際電路：電路模型：導(dǎo)線開關(guān)電

3、池+R0R開關(guān)E電 源電阻SI1.3 電壓和電流的參考方向一、電壓和電流的兩種方向 1. 實際方向 2. 參考方向二、電流的方向1. 實際方向電流的方向因電荷的運動方向而客觀存在規(guī)定：正電荷運動的方向或負(fù)電荷運動的 反方向為電流方向（實際方向）。 2. 參考方向 任意選定某一方向作為參考方向，亦稱為正方向。3. 實際方向與參考方向?qū)嶋H方向：向右 向右 參考方向：向右 向左 I0 I0，則為負(fù)載，P0，則為電源，P0時為負(fù)載。分辨二端網(wǎng)絡(luò)是電源或是負(fù)載，有兩種方法：練習(xí)與思考練習(xí)與思考 電源負(fù)載負(fù)載電源1. 如圖所示，方框代表電源或負(fù)載，已知U=220V，I=-1A，試問哪些方框是電源，哪些是負(fù)

4、載？2.如圖，五個元件代表電源或負(fù)載。電流和電壓的參考方向如圖所示，通過實驗測量得知：I1=-4A，I2=6A，I3=10A，U1=140V，U2=-90V，U3=60V，U4=-80V，U5=30V42315+ + + + + U1U2-U3U4U5I1I3I2+ 42315+ + + + -U1U2U3U4U5I1I3I2元件1、2，電壓與電流實際方向相反，故為電源；元件3、4、5，電壓與電流實際方向相同，故為負(fù)載。4. 額定值與實際值 電氣設(shè)備或元器件的標(biāo)定值通常標(biāo)注在其名牌上或記載在說明書中，這些標(biāo)定值都是給定的額定值，如UN表示額定電壓、IN表示額定電流、PN表示額定功率。 在使用電

5、氣設(shè)備或元器件時不得超過其額定值，以免影響其正常使用甚至使其遭到損壞。 注意：電氣設(shè)備工作時的實際值不一定都等于其額定值，要能夠加以區(qū)別。例1.5.3 有一額定值為5W 500的線繞電阻，其額定電流為多少？在使用時電壓不得超過多大的數(shù)值？ 解： 額定電流 ARPINN1 . 05005最大電壓值 VRIU501 . 0500 由此例可知，選用電阻時，不僅要阻值正確，還要根據(jù)電流值確定電阻的額定功率。 二、電源開路w 如圖電路：當(dāng)開關(guān)斷開時，電路則處于開路(空載)狀態(tài)。R0EU= U0abRI= 0w 開路時，外電路的電阻為無窮大，電路中的電流 I 為零。w 電源的端電壓(稱為開路電壓或空載電壓

6、 U0 ) 等于電源的電動勢，電源不輸出電能。電路開路時的特征為I = 0U = U0 = EP = 0三、電源短路w 當(dāng)電源兩端由于某種原因而聯(lián)在一起時，稱電源被短路。R0EabRIScdw 短路時，可將電源外電阻視為零，電流有捷徑流過而不通過負(fù)載。w 由于R0很小，所以此時電流很大，稱之為短路電流 Is 。U = 0I = Is = E / R0P = P = I2 R0電路短路時的特征為例1.5.4 若電源的開路電壓U0=12V，短路電流為IS=30A，試問該電源的電動勢和內(nèi)阻各為多少？解：電源電動勢VUE120電源內(nèi)阻4 . 030120SIER此例利用開路電壓和短路電流求解電源內(nèi)阻。

7、 根據(jù)歐姆定律分析電路，已是中學(xué)物理中常用的分析方法，但對某些電路有時是無能為力的?；鶢柣舴蚨煞譃閮蓚€部分，即：1.基爾霍夫電流定律(KCL) 應(yīng)用于節(jié)點2.基爾霍夫電壓定律(KVL) 應(yīng)用于回路 本節(jié)討論的基爾霍夫定律，亦是分析與計算電路的 基本方法。1.6 基爾霍夫定律1. 支路支路：電路中的每一個分支，稱為支路。它是由若干個二端元件串聯(lián)串聯(lián)而成。2. 結(jié)點結(jié)點：電路中三條或三條以上的支路相聯(lián)結(jié)的點稱為結(jié)點。一條支路中各部分都流過一個相同的電流，稱為支路電流。如圖中的ab、acb 及adb共3條支路。如圖中的I1、 I2及I3共3個電流。圖中共有a、 b兩個結(jié)點?；鶢柣舴螂娏鞫芍械南嚓P(guān)

8、名詞、概念abcdI2I3I1基爾霍夫電流定律KCL 基爾霍夫電流定律是用來確定連接在同一結(jié)點上的各支路電流間關(guān)系的基爾霍夫電流定律：在任一瞬時，流向某一結(jié)點的電流之和等于由該結(jié)點流出的電流之和。aI2I1I3如圖對于節(jié)點 a ： 流入電流 = 流出電流 I1 + I2 = I3KCL 也可表述為，在任一瞬時，流入某一節(jié)點的電流代數(shù)和恒為零。I1 + I2 - I3 =0 即 0iI注意：基爾霍夫電流定律通常用于結(jié)點，也可推廣應(yīng)用于包圍部分電路的任一假設(shè)的閉和面。如圖所示的閉和面包圍的一個三角形電路，對于節(jié)點A、B及C，可分別列出KCL方程：ABCIABICAIBCIAIBICIAIABICA

9、IBIBCIABICICAIBCIA+IB+IC=0即即 I=0基爾霍夫電壓定律KVL 基爾霍夫電壓定律是用來確定回路中各段電壓間關(guān)系的。它應(yīng)用于回路。 回路：由一條或多條支路所組成的閉合電路。如圖電路: adbca、abca 和 abda 共三個回路。對于dabd回路，沿逆時針繞行方向abcdI2I1I3E2da段電阻上為電壓降 Uda=I2R2 ab段電阻上亦為電壓降 Uab=I3R3 而bd段電源部分為電壓升，即 Ubd=E2基爾霍夫電壓定律：從回路任一點出發(fā)，以順時針方向或逆時針方向沿回路循行一周，則在這個方向上的電位降之和等于電位升之和。adI1bR1ER2I2如圖對于回路dabc

10、： 電位降電位降 = 電位升電位升 bdabdaUUUKVL也可表示為，在任一瞬時，沿任一回路循行方向（順/逆時針），回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。0bdabdaUUUABCUAUBUAB 基爾霍夫電壓定律不僅應(yīng)用于閉和回路，也可推廣應(yīng)用于回路的部分電路。如圖所示電路，可得：0ABBAUUUUBAABUUU注意：在列方程時，應(yīng)用基爾霍夫定律，首先要在電路圖上標(biāo)出電流、電壓或電動勢的參考方向。1.7 電路中電位的概念及計算在分析電路時，常常要用到電位這個概念(與物理學(xué)中電勢的概念相同)。兩點間的電壓就是這兩點的電位差(電勢差)。電壓是兩點的電位差，在計算電路問題時存在確切值。而電路中某點的電位在計算中與零電位點的選擇有關(guān)，沒有確切值，只是一個相對值。應(yīng)特別注意！因此，在計算電位時，必須選擇電路中某點作為參考點，其電位稱為參考電位，通常設(shè)其為零。20 4A6A10A5 6 140V90V(a)abl電壓和電位的單位都是V(伏特)、kV(千伏)或mV(毫伏)等。l參考點在電路圖中應(yīng)標(biāo)上“接地”符號“ ”，含義為電位等于0V (0伏特)。說明：20 5 6 +140V+90V(b)ab1