電工基礎-電子講義大連

1、 電工基礎 電子講義 大連職業(yè)技術學院 電氣與電子工程技術系8/23/20221 第一章 電路的基本概念和基本定律第二章 電路的等效變換第三章 線性網(wǎng)絡的一般分析方法第四章 線性網(wǎng)絡的基本定理第五章 正弦穩(wěn)態(tài)電路第六章 互感電路第七章 三相電路第八章 非正弦周期電流電路第九章 線性電路過渡過程的分析第十章 線性電路過渡過程的復頻域分析第十三章 磁路和鐵心線圈電路 8/23/20222 第一章 電路的基本概念和基本定律 第一節(jié) 電路和電路模型 第二節(jié) 電路的基本物理量 第三節(jié) 電阻元件和歐姆定律 第四節(jié) 電壓源和電流源 第五節(jié) 電路的工作狀態(tài) 第六節(jié) 基爾霍夫定律8/23/202231.1 電路

2、和電路模型 電路：是各種用電設備按一定的方式連接起來的整體，它提供了電流流通的路徑。 電路的兩個功能： 進行能量的轉換、傳輸和分配。 對電信號的處理和傳遞。電路有時也稱為電網(wǎng)絡。8/23/20224 電路模型：用抽象的理想元件及其組合近似地替代實際的電路元件，從而構成了與實際電路相對應的電路模型。電池燈泡USIRU+_負載電源8/23/20225電路由電源、負載、中間環(huán)節(jié)組成。理想的元件：電壓源： 電流源： 電阻： 電感： 電容：8/23/202261.2 電路的基本物理量8/23/20227電路中物理量的正方向物理量的正方向：實際正方向假設正方向實際正方向： 物理中對電量規(guī)定的方向。假設正方

3、向（參考正方向）： 在分析計算時，對電量人為規(guī)定的方向。8/23/20228物理量正方向的表示方法電池燈泡IRUabUS+_abu_+正負號abUab（高電位在前， 低電位在后） 雙下標箭 頭uab電壓+-IR電流：從高電位 指向低電位。8/23/20229電路分析中的假設正方向（參考方向）問題的提出：在復雜電路中難于判斷元件中物理量 的實際方向，電路如何求解？電流方向AB？電流方向BA？U1ABRU2IR8/23/202210(1) 在解題前先設定一個正方向，作為參考方向；解決方法(3) 根據(jù)計算結果確定實際方向： 若計算結果為正，則實際方向與假設方向一致； 若計算結果為負，則實際方向與假設

4、方向相反。(2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關 系的代數(shù)表達式；8/23/202211例已知：US=2V, R=1問： 當U分別為 3V 和 1V 時，IR=?US IRRURabU解：(1) 假定電路中物理量的正方向如圖所示；(2) 列電路方程：8/23/202212(3) 數(shù)值計算（實際方向與假設方向一致）（實際方向與假設方向相反）US IRRURabU8/23/202213(4)為了避免列方程時出錯，習慣上把 I 與 U 的方向 按相同方向假設。(1) 方程式R = U/I 僅適用于假設正方向一致的情況。 (2) “實際方向”是物理中規(guī)定的，而“假設正方向”則 是人們在進行電

5、路分析計算時,任意假設的。 (3)在以后的解題過程中，注意一定要先假定“正方向” (即在圖中表明物理量的參考方向)，然后再列方程 計算。缺少“參考方向”的物理量是無意義的. 提示8/23/202214 IRURab假設: 與 的方向一致例假設: 與 的方向相反 IRURab稱IR和UR為關聯(lián)參考方向稱IR和UR為非關聯(lián)參考方向8/23/202215電 功 率aIRUb功率的概念：單位時間內電路吸收或釋放的電能定義為該電路的功率。p=dw/dt=dw/dtdq/dt=ui功率有無正負？如果U I方向不一致結果如何？8/23/202216 U、 I 在關聯(lián)參考方向下 P = UI P = -UI

6、根據(jù)能量守衡關 系P（吸收）= P（發(fā)出 ） U、 I 在非關聯(lián)參考方向下若 P 0“吸收功率”（負載）若 P 0“發(fā)出功率”（電源）8/23/202217 當計算的 P 0 時, 此部分電路消耗電功率，為負載。 所以，從 P 的 + 或 - 可以區(qū)分器件的性質，或是電源，或是負載。結 論在進行功率計算時： 當計算的 P US 時， I 0 表明方向與圖中假設方向一致。當 UabUS 時， I 0 表明方向與圖中假設方向相反。US+_baIUabR8/23/2022222、電導G 單位 西門子（s） G=1/R 歐姆定律可表示為i =uG GiuR1R2 G總=G1+G2 1/R總=1/R1+

7、1/R28/23/2022231. 電壓源伏安特性電壓源模型IUUSUIRO+-USRo越大特性越平1.4 電壓源和電流源主要介紹有源元件中的兩種電源：電壓源和電流源。8/23/202224理想電壓源 （恒壓源）: RO= 0 時的電壓源.特點：(1）輸出電 壓不變，其值恒等于電壓源。 即 Uab US ； （2）電源中的電流由外電路決定。IUS+_abUab伏安特性IUabUS8/23/202225恒壓源中的電流由外電路決定設: US=10VIUS+_abUab2R1當R1 R2 同時接入時： I=10AR22例 當R1接入時 ： I=5A則：8/23/202226恒壓源特性中不變的是：_U

8、S恒壓源特性中變化的是：_I_ 會引起 I 的變化。外電路的改變I 的變化可能是 _ 的變化， 或者是_ 的變化。大小方向+_I恒壓源特性小結USUababR8/23/2022272. 電流源ISROabUabIIsUabI外特性 電流源模型RORO越大特性越陡8/23/202228理想電流源 （恒流源): RO= 時的電流源. 特點：（1）輸出電流不變，其值恒等于電 流源電流 IS； abIUabIsIUabIS伏安特性（2）輸出電壓由外電路決定。8/23/202229恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsR設: IS=1 A R=10 時， U =10 V。R=1 時， U =1 V。則:例8

9、/23/202230恒流源特性小結恒流源特性中不變的是：_Is恒流源特性中變化的是：_Uab_ 會引起 Uab 的變化。外電路的改變Uab的變化可能是 _ 的變化， 或者是 _的變化。大小方向 理想恒流源兩端可否被短路？abIUabIsR8/23/202231電壓源中的電流如何決定？電流源兩端的電壓等于多少？例IUS R_+abUab=?Is原則：Is不能變，US 不能變。電壓源中的電流 I= IS恒流源兩端的電壓8/23/202232恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒流源不 變 量變 化 量US+_abIUabUab = US （常數(shù)）Uab的大小、方向均為恒定，外電路負載對 Uab 無影響。I

10、abUabIsI = Is （常數(shù)）I 的大小、方向均為恒定，外電路負載對 I 無影響。輸出電流 I 可變 - I 的大小、方向均由外電路決定端電壓Uab 可變 -Uab 的大小、方向均由外電路決定8/23/2022331.5 電路的工作狀態(tài)電路有三種工作狀態(tài)：開路、短路、額定工作狀態(tài)。1、開路 UOCIRO+-Us開路時I=0，內阻Ro上電壓降為零。開路電壓UOC= Us8/23/2022342、短路US -+b ISCROa U ab=0V 短路電流 ISC=US / RO8/23/2022353、額定工作狀態(tài) 任何電氣設備都有一定的電壓、電流和功率的限額。 額定值就是電氣設備制造廠對產品

11、規(guī)定的使用限額。 額定電壓 UN額定值 額定電流 IN 額定容量 SN 電氣設備工作在額定值的情況下就稱為額定工作狀態(tài)。 或稱 “滿載” 。設備超過額定值工作時稱為 “過載” 。8/23/2022361.6 基爾霍夫定律 用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關 系，包括基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。名詞注釋：節(jié)點：三個或三個以上支路的聯(lián)結點支路：電路中每一個分支回路：電路中任一閉合路徑8/23/202237支路：ab、ad、 . （共6條）回路：abda、 bcdb、 . （共7 個）節(jié)點：a、 b、 . (共4個）例I3U4U3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6

12、I4-8/23/202238 (一) 基爾霍夫電流定律 對任何節(jié)點，在任一瞬間，流入節(jié)點的電流等于由節(jié)點流出的電流?；蛘哒f，在任一瞬間，一個節(jié)點上電流的代數(shù)和為 0。 I1I2I3I4基爾霍夫電流定律的依據(jù)：電流的連續(xù)性原理。 I =0即：例或：8/23/202239電流定律還可以擴展到電路的任意封閉面。例I1+I2=I3例I=0基爾霍夫電流定律的擴展I=?I1I2I3U2U3U1+_RR1R+_+_R8/23/202240(二) 基爾霍夫電壓定律 對電路中的任一回路，沿任意循行方向轉一周，各部分電壓的代數(shù)和為 0。例如： 回路 a-d-c-a電位升電位降即：或：I3U4U3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-8/23/202241電壓降電壓降US+_RabUabI基爾霍夫電壓定律也適合開路。例8/23/202242關于獨立方程式的討論 問題的提出：在用基爾霍夫電流定律或電壓定律列方程時，究竟可以列出多少個獨立的方程？例aI1I2U2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bU1分析以下電路中應列幾個電流方程？幾個電壓方程？8/23/202243基爾霍夫電流方程：節(jié)點a：節(jié)點b：獨立方程只有 1 個基爾霍夫電壓方程：#1#2#3獨立方程只有 2 個aI1I2U2+-R1R3R2+_I3#1#2#3b