電工基礎(chǔ)電子教學(xué)案

..第一章電路的基本概念和基本定理第一節(jié)電路和電路模型目標(biāo)：掌握電路的作用和構(gòu)成及電路模型的概念。1-1手電筒電路電路和電路模型基本概念1.電路特點(diǎn)：電路設(shè)備通過(guò)各種連接所組成的系統(tǒng),并提供了電流通過(guò)途徑。2.電路的作用：圖1-1電路模型<1>實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和電能傳輸及分配。<2>信號(hào)處理和傳遞。3．電路模型：理想電路元件：突出實(shí)際電路元件的主要電磁性能,忽略次要因素的元件；把實(shí)際電路的本質(zhì)特征抽象出來(lái)所形成的理想化的電路。即為實(shí)際電路的電路模型；例圖1-1：最簡(jiǎn)單的電路——手電筒電路4．電路的構(gòu)成：電路是由某些電氣設(shè)備和元器件按一定方式連接組成?！?電源：把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置及向電路提供能量的設(shè)備,如干電池、蓄電池、發(fā)電機(jī)等?！?負(fù)載：把電能轉(zhuǎn)換成為其它能的裝置也就是用電器即各種用電設(shè)備,如電燈、電動(dòng)機(jī)、電熱器等?！?導(dǎo)線：把電源和負(fù)載連接成閉合回路,常用的是銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線?！?控制和保護(hù)裝置：用來(lái)控制電路的通斷、保護(hù)電路的安全,使電路能夠正常工作,如開(kāi)關(guān),熔斷器、繼電器等。第二節(jié)、電路的基本物理量目標(biāo)：掌握電路基本物理量的概念、定義及有關(guān)表達(dá)式；了解參考方向內(nèi)涵及各物理量的度量及計(jì)算方法。重點(diǎn)：各物理量定義的深刻了解和記憶。一：電流、電壓及其參考方向1．電流<1>定義：帶電粒子的定向運(yùn)動(dòng)形成電流,單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量定義為電流強(qiáng)度。<2>電流單位：安培<A>,1A＝103mA＝10^6μA,1kA＝103A<3>電流方向：規(guī)定正電荷運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向。電流的大小和方向不隨時(shí)間的變化而變化為直流電,用I表示,方向和大小隨時(shí)間的變化而變化為交流電,用i表示。任意假設(shè)的電流流向稱為電流的參考方向。〔4標(biāo)定：在連接導(dǎo)線上用箭頭表示,或用雙下標(biāo)表示。約定：當(dāng)電流的參考方向與實(shí)際方向一致時(shí)i>0,當(dāng)電流的參考方向與實(shí)際方向相反時(shí)i<0,<5>電流的測(cè)量：利用安培表,安培表應(yīng)串聯(lián)在電路中,直流安培表有正負(fù)端子。2.電壓<1>定義：電場(chǎng)力把單位正電荷從電場(chǎng)中A點(diǎn)移到B點(diǎn)所做的功,稱其為A點(diǎn)到B點(diǎn)間的電壓。用uAB表示。或任意兩點(diǎn)間的電位差稱為電壓。<2>電壓?jiǎn)挝唬悍亍睼,1V＝103mV＝10^6μV,1kV＝103V<3>電壓方向：規(guī)定把電位降低的方向作為電壓的實(shí)際方向。電壓的方向不隨時(shí)間的變化而變化為直流電壓Uab,方向和大小都隨時(shí)間的變化而變化為交流電壓uab。任意假設(shè)的電壓方向稱為電壓的參考方向?！?標(biāo)定：可以采用以下幾種方式來(lái)表示參考方向,可以用"+"高電位端、"－"低電位端來(lái)表示；可以用雙下標(biāo)表示；可以用一個(gè)箭頭表示,當(dāng)參考方向與實(shí)際方向一致時(shí)U>0,當(dāng)參考方向與實(shí)際方向相反時(shí)U<0?！?電壓的測(cè)量：利用伏特表,伏特表應(yīng)并聯(lián)在電路中,直流伏特表有正負(fù)端子。3.參考方向〔1定義：任意假設(shè)電壓、電流的方向稱為參考方向。參考方向可任意標(biāo)定,方向標(biāo)定后,電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)之值可正可負(fù)；計(jì)算結(jié)果存在兩種情況：①"＋"說(shuō)明參考方向與真實(shí)方向相同；②"－"說(shuō)明參考方向與真實(shí)方向相反。注意：①選定參考方向后,不再更改②計(jì)算結(jié)果的正、負(fù)只與圖中參考方向結(jié)合起來(lái)才有物理意義?！?關(guān)聯(lián)參考方向：元件上電流和電壓的參考方向一致。在進(jìn)行功率計(jì)算時(shí),P＝UI;非關(guān)聯(lián)參考方向：元件上電流和電壓的參考方向不一致。在進(jìn)行功率計(jì)算時(shí),P＝-UI。如果假設(shè)U、I參考方向一致,則當(dāng)計(jì)算的P>0時(shí),則說(shuō)明U、I的實(shí)際方向一致,此部分電路消耗電功率,為負(fù)載。當(dāng)計(jì)算的P<0時(shí),則說(shuō)明U、I的實(shí)際方向相反,此部分電路發(fā)出電功率,為電源。所以,從P的+或-可以區(qū)分器件的性質(zhì),或是電源,或是負(fù)載。二：電位電位定義：正電荷在電路中某點(diǎn)所具有的能量與電荷所帶電量的比稱為該點(diǎn)的電位。電路中的電位是相對(duì)的,與參考點(diǎn)的選擇有關(guān),某點(diǎn)的電位等于該點(diǎn)與參考點(diǎn)間的電壓。電路中a、b兩點(diǎn)間的電壓等于a、b兩點(diǎn)間的電位差。即Uab=Va-Vb。所以電壓是絕對(duì)的,其大小與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)；但電位是相對(duì)的,其大小與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)。三：電動(dòng)勢(shì)定義：電源力把單位正電荷從電源的負(fù)極移到正極所做的功,用e表示。電動(dòng)勢(shì)與電壓有相同的單位。按照定義,電動(dòng)勢(shì)e及其端紐間的電壓u的參考方向選擇的相同,則e=-u;如選擇的相反,則e=u.四：功率與電能1.功率<1>定義:單位時(shí)間內(nèi)消耗電能即電場(chǎng)力在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。dW=u<t>dq,dq=i<t>dt∴p<t>=u<t>i<t><W><2>功率單位：瓦特<W><3>功率方向：提供、消耗〔4功率的測(cè)量：利用功率表。2.能量<1>定義：在t1時(shí)間內(nèi),電路所消耗的電能。<2>能量單位：焦耳<J>,電能的常用單位為度,１度＝１千瓦×１小時(shí)<3>能量方向：吸收、釋放功率例1-1：有一個(gè)電飯鍋,額定功率為1000W,每天使用2小時(shí)；一臺(tái)25寸電視機(jī),功率為60W,每天使用4小時(shí)；一臺(tái)電冰箱,輸入功率為120W,電冰箱的壓縮機(jī)每天工作8小時(shí)。計(jì)算每月〔30天耗電多少度？解：〔1kW×2h＋0.06kW×4h＋0.12kW×8h×30天＝〔2度＋0.24度＋0.96度×30＝52度答:每月耗電52度作業(yè)：p39:1-2-2第三節(jié)電阻元件和歐姆定律學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握電阻定律和歐姆定律重點(diǎn)：1．電阻的特性；2．歐姆定律。一、電阻元件〔1定義：阻礙導(dǎo)體中自由電子運(yùn)動(dòng)的物理量,表征消耗電能轉(zhuǎn)換成其它形式能量的物理特征?！?電阻單位：歐姆〔Ω,1MΩ＝10^3KW=10^6Ω?！?電阻的分類：根據(jù)其特性曲線分為線形電阻和非線形電阻。①線性電阻的伏安特性曲線是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。R=常數(shù)；

②非線性電阻的伏安特性曲線是一條曲線。如上圖〔4電阻定律：對(duì)于均勻截面的金屬導(dǎo)體,它的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比,與截面積成反比,還與材料的導(dǎo)電能力有關(guān)?；蚱渲袨殡娮杪?為電導(dǎo)率?！?電導(dǎo)：表示元件的導(dǎo)電能力,是電阻的倒數(shù),用G表示,單位為西門(mén)子〔S?！?電阻與溫度的關(guān)系：①PTC電阻材料：正溫度系數(shù)較大,具有非常明顯的冷導(dǎo)體特性,可用來(lái)制作小功率恒溫發(fā)熱器。②NTC電阻材料：負(fù)溫度系數(shù)較大,具有非常明顯的熱導(dǎo)體特性,可用來(lái)制作熱敏電阻。二、歐姆定律：反映電阻、元件上電壓和電流約束關(guān)系1．描述：對(duì)于線形電阻元件,在任何時(shí)刻它兩端的電壓與電流成正比例關(guān)系,即或電阻一定時(shí),電壓愈高電流愈大；電壓一定,電阻愈大電流就愈小。2．功率的計(jì)算公式：根據(jù)歐姆定律可以推導(dǎo)出功率與電阻的關(guān)系式為：3．表達(dá)：在電路分析時(shí),如果電流與電壓的參考方向不一致,既為非關(guān)聯(lián)參考方向,如圖下圖〔b和〔c歐姆定律的表達(dá)式為：或。例1-2：運(yùn)用歐姆定理解上圖中的電阻為6Ω,電流為2A,求電阻兩端的電壓U。解：圖〔a關(guān)聯(lián)U＝IR＝2A×6Ω＝12V圖〔b非關(guān)聯(lián)U＝－IR＝－2A×6Ω＝－12V,圖〔c非關(guān)聯(lián)U＝－IR＝－2A×6Ω＝－12V計(jì)算結(jié)果圖〔a電壓是正值,說(shuō)明圖〔a中的電壓實(shí)際方向與所標(biāo)的參考方向一致；圖〔b、〔c電壓為負(fù)值,說(shuō)明圖〔b、〔c中的電壓實(shí)際方向與所標(biāo)的參考方向相反。本章總結(jié)：1.三個(gè)物理量電流、電壓的參考方向是任意假定的；數(shù)值是正,表示實(shí)際方向與參考方向一致；數(shù)值是負(fù),表示實(shí)際方向與參考方向相反。功率P＝UI,如果電流和電壓為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)P＝－UI。功率是正值,表示吸收功率,為負(fù)載；功率是負(fù)值,發(fā)出功率,為電源。2.三種狀態(tài)開(kāi)路狀態(tài)：負(fù)載與電源不接通,電流等零,負(fù)載不工作；有載狀態(tài)：負(fù)載與電源接通,有電流、電壓、吸收功率。短路狀態(tài)：故障狀態(tài),應(yīng)該禁止。3.三個(gè)定律歐姆定律I＝U/R,應(yīng)用時(shí)要考慮關(guān)聯(lián)問(wèn)題。KCL定律ΣI＝0,應(yīng)用時(shí)要先標(biāo)出電流的參考方向。KVL定律ΣU＝0,應(yīng)用時(shí)要先標(biāo)出電流、電壓及回路的繞行方向。第五節(jié)：電路的工作狀態(tài)學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解電路的工作狀態(tài)：有載〔滿載、輕載、過(guò)載、開(kāi)路、短路重點(diǎn)和難點(diǎn)：各狀態(tài)特點(diǎn)和電路各物理量所表現(xiàn)的特性。一．開(kāi)路電源與負(fù)載斷開(kāi),稱為開(kāi)路狀態(tài),又稱空載狀態(tài)。特點(diǎn)：開(kāi)路狀態(tài)電流為零,負(fù)載不工作U＝IR＝0,而開(kāi)路處的端電壓U0＝E。二．短路：電源兩端沒(méi)有經(jīng)過(guò)負(fù)載而直接連在一起時(shí),稱為短路狀態(tài)。特點(diǎn)：U=0,IS=US/RS,PRS=I2RS,P=0。短路電流IS＝US/RS很大,如果沒(méi)有短路保護(hù),會(huì)發(fā)生火災(zāi)。短路是電路最嚴(yán)重、最危險(xiǎn)的事故,是禁止的狀態(tài)。產(chǎn)生短路的原因主要是接線不當(dāng),線路絕緣老化損壞等。應(yīng)在電路中接入過(guò)載和短路保護(hù)。三．額定工作狀態(tài)：電源與負(fù)載接通,構(gòu)成回路,稱為有載狀態(tài)。當(dāng)電路工作在額定情況下時(shí)的電路有載工作狀態(tài)稱為額定工作狀態(tài)。特點(diǎn)U＝IR＝E－IR0,有載狀態(tài)時(shí)的功率平衡關(guān)系為：電源電動(dòng)勢(shì)輸出的功率PS＝USIS,電源內(nèi)阻損耗的功率PRS＝I2RS負(fù)載吸收的功率

P＝I2R＝PS－PRS,功率平衡關(guān)系PS＝P＋PRS。用電設(shè)備都有限定的工作條件和能力,產(chǎn)品在給定的工作條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的正常容許值稱為額定值。電源設(shè)備的額定值一般包括額定電壓UN、額定電流IN和額定容量SN。使用值等于額定值為額定狀態(tài)；實(shí)際電流或功率大于額定值為過(guò)載；小于額定值為欠載。第九節(jié)最大功率傳輸定理學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握最大功率傳輸條件重點(diǎn)：最大功率傳輸?shù)姆治龇椒霸诓煌闆r下傳輸條件的運(yùn)用。難點(diǎn)：解題分析一、電能輸送與負(fù)載獲得最大功率?功率分配：最簡(jiǎn)單的電路模型為例電源輸出功率為

I則,與I成線性關(guān)系；消耗的功率：,與I的關(guān)系為一開(kāi)口向上的拋物線；負(fù)載消耗的功率：,與I的關(guān)系為一開(kāi)口向下的拋物線。?負(fù)載獲得最大功率的條件：當(dāng)時(shí),最大,應(yīng)用：如擴(kuò)音機(jī)電路,希望揚(yáng)聲器能獲得最大功率,則應(yīng)選擇揚(yáng)聲器的電阻等于擴(kuò)音機(jī)的內(nèi)阻。┈電阻匹配。例4-3：有一臺(tái)40W擴(kuò)音機(jī),其輸出電阻為8Ω,現(xiàn)有8Ω、16W低音揚(yáng)聲器兩只,16Ω、20W高音揚(yáng)聲器一只,問(wèn)應(yīng)如何接？揚(yáng)聲器為什么不能像電燈那樣全部并聯(lián)？解：將兩只8Ω揚(yáng)聲器串聯(lián)再與16Ω揚(yáng)聲器并聯(lián),則R并=8Ω,R總=16Ω。線路電流為,則兩個(gè)8Ω的揚(yáng)聲器消耗的功率為：16Ω的揚(yáng)聲器消耗的功率為若全部并聯(lián),則R并=8//8//16=4//16=3.2Ω,則US不變,電流變?yōu)椋?電阻不匹配,各揚(yáng)聲器上功率不按需要分配,會(huì)導(dǎo)致有些揚(yáng)聲器功率不足,有些揚(yáng)聲器超過(guò)額定功率,會(huì)燒毀。第二章直流電路第一節(jié)：電阻的串、并、混聯(lián)及等效變換學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．掌握電阻串、并聯(lián)特點(diǎn)及串、并聯(lián)時(shí)電壓、電流、功率情況。2．掌握對(duì)混聯(lián)電路的化簡(jiǎn)。重點(diǎn)：電阻串、并聯(lián)時(shí)電流、電壓、功率情況。難點(diǎn)：混聯(lián)電路化簡(jiǎn)為一個(gè)等效電阻一、電阻的串聯(lián)圖2-1電阻的串聯(lián)圖2-1電阻串聯(lián)電路的特點(diǎn)：1．各元件流過(guò)同一電流2．外加電壓等于各個(gè)電阻上的電壓降之和。分壓公式：；。功率分配：各個(gè)電阻上消耗的功率之各等于等效電阻吸收的功率,即：

3．等效電阻：幾個(gè)電阻串聯(lián)的電路,可以用一個(gè)等效電阻R替代,即：4．功率：各個(gè)電阻上消耗的功率之和等于等效電阻吸收的功率。二、電阻的并聯(lián)圖2-2電阻的并聯(lián)圖2-2電阻并聯(lián)電路的特點(diǎn)：<a>各電阻上電壓相同；<b>各分支電流之和等于等效后的電流,即；<c>幾個(gè)電阻并聯(lián)后的電路,可以用一個(gè)等效電阻R替代,即；※特殊：兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí),,,<d>分流公式：,<e>功率分配：負(fù)載增加,是指并聯(lián)的電阻越來(lái)越多,R并越小,電源供給的電流和功率增加了。例2-1：有三盞電燈并聯(lián)接在110V電源上,UN分別為110V,100W、110V,60W、110V,40W,求P總和I總,以及通過(guò)各燈泡的電流、等效電阻,各燈泡電阻。解：P總==200W；I總=,,或,,三、電阻混聯(lián)：串聯(lián)和并聯(lián)均存在。1、處理方法：利用串、并聯(lián)的特點(diǎn)化簡(jiǎn)為一個(gè)等效電阻2、改畫(huà)步驟：<a>先畫(huà)出兩個(gè)引入端鈕；〔b再標(biāo)出中間的連接點(diǎn),應(yīng)注意凡是等電位點(diǎn)用同一符號(hào)標(biāo)出圖2-3例2-2：,,,,當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2同時(shí)開(kāi)時(shí)或同時(shí)合上時(shí),求和。解：當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2同時(shí)開(kāi)時(shí),相當(dāng)于三個(gè)電阻在串聯(lián),則則。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2同時(shí)閉合時(shí),如上圖等效電路圖所示。,例2-3：實(shí)驗(yàn)室的電源為110V,需要對(duì)某一負(fù)載進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試電壓分別為50V與70V,現(xiàn)選用120Ω、1.5A的滑線變阻器作為分壓器,問(wèn)每次滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)在何位置？此變阻器是否適用？解：當(dāng)時(shí),,,<1.5A此變阻器適用。當(dāng)時(shí),,<1.5A此變阻器適用。但當(dāng)U2>70V時(shí),I2可能就要大于1.5A,就不再適用了。作業(yè)：p23:2-1-3、2-1-3電阻星形與三角形連接及等效變換學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握電阻星形和三角形連接特點(diǎn)和變換條件重點(diǎn)：1.電阻星形和三角形連接特點(diǎn)2．等效變換關(guān)系難點(diǎn)：等效變換關(guān)系。一：電阻星形和三角形連接的等效變換：1、電阻星形和三角形連接的特點(diǎn)：星形聯(lián)接或T形聯(lián)接,用符號(hào)Y表示。特點(diǎn)：三個(gè)電阻的一端聯(lián)接在一個(gè)結(jié)點(diǎn)上,成放射狀。三角形聯(lián)接或π形聯(lián)接,用符號(hào)Δ表示。2、電阻星形和三角形變換圖：星形變換成三角形如圖2-4<a>所示,三角形連接變換成星形如圖2-4<b>所示。圖2-4<a>圖2-4<b>3、等效變換的條件：要求變換前后,對(duì)于外部電路而言,流入〔出對(duì)應(yīng)端子的電流以及各端子之間的電壓必須完全相同。4、等效變換關(guān)系：已知星形連接的電阻RA、RB、RC,求等效三角形電阻RAB、RBC、RCA。,公式特征：看下角標(biāo),兩相關(guān)電阻的和再加上兩相關(guān)電阻的積除以另一電阻的商。已知三角形連接的電阻RAB、RBC、RCA,求等效星形電阻RA、RB、RC。,,公式特征：看下角標(biāo),分子為兩相關(guān)電阻的積,分母為三個(gè)電阻的和。特殊：當(dāng)三角形〔星形連接的三個(gè)電阻阻值都相等時(shí),變換后的三個(gè)阻值也應(yīng)相等。,。例2-4：如圖2-2-2<a>所示直流單臂電橋電路,,,,,,,,求。解：先進(jìn)行,如圖2-2-2<b>所示。,=15+〔6+294//〔10+290=15+150=165Ω,,令,,或第三節(jié)基爾霍夫定理學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．掌握基爾霍夫的兩個(gè)定律。重點(diǎn)和難點(diǎn)：基爾霍夫的電壓定律和電流定律。與拓?fù)浼s束有關(guān)的幾個(gè)名詞支路:電路中沒(méi)有分支的一段電路。節(jié)點(diǎn):三條或三條以上支路的匯集點(diǎn),也叫節(jié)點(diǎn)。在同一支路內(nèi),流過(guò)所有元件的電流相等。回路:電路中任一閉合路徑都稱回路。圖1-10網(wǎng)孔:回路平面內(nèi)不含有其它支路的回路叫做網(wǎng)孔。如圖1-10：支路有3條,結(jié)點(diǎn)有a、b共2個(gè),回路有3個(gè),網(wǎng)孔有2個(gè)。如圖1-11：支路有6條,結(jié)點(diǎn)有a、b、c、d4個(gè),回路有8個(gè),網(wǎng)孔有3個(gè)。圖1-11圖1-12二、基爾霍夫電流定律：又叫節(jié)點(diǎn)電流定律,簡(jiǎn)稱KCL1．描述：電路中任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)上,在任一時(shí)刻,流入節(jié)點(diǎn)的電流之和,等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和?；颍涸谌我浑娐返娜我还?jié)點(diǎn)上,電流的代數(shù)和永遠(yuǎn)等于零。基爾霍夫電流定律依據(jù)的是電流的連續(xù)性原理。如圖1-122．公式表達(dá)：Σ流入=Σ流出,ΣI=0。當(dāng)用第二個(gè)公式時(shí),規(guī)定流入結(jié)點(diǎn)電流為正,流出結(jié)點(diǎn)電流為負(fù)。例圖1-12：對(duì)于節(jié)點(diǎn)A,一共有五個(gè)電流經(jīng)過(guò)：可以表示為I1+I3=I2+I4+I5或I1+<-I2>+I3+<-I4>+<-I5>=03．廣義結(jié)點(diǎn)：基爾霍夫電流定律可以推廣應(yīng)用于任意假定的封閉面。對(duì)虛線所包圍的閉合面可視為一個(gè)結(jié)點(diǎn),該結(jié)點(diǎn)稱為廣義結(jié)點(diǎn)。即流進(jìn)封閉面的電流等于流出封閉面的電流。如圖1-13圖1-13圖1-14如圖1-14：或又如圖1-14：I1+I2-I3=0或I1+I2=I3圖1-15例1-8：已知圖1-15中的IC＝1.5mA,IE＝1.54mA,求IB＝?解：根據(jù)KCL可得IB＋I(xiàn)C＝IEIB＝IE－IC＝1.54mA－1.5mA＝0.04mA＝40μA例1-9：如圖1-16所示的電橋電路,已知I1=25A,I3=16mA,I4=12mA,求其余各電阻中的電流。1.先任意標(biāo)定未知電流I2、I5、和I6的參考方向。2.根據(jù)基爾霍夫電流定律對(duì)節(jié)點(diǎn)a,b,c分別列出結(jié)點(diǎn)電流方程式：圖1-16a點(diǎn)：I1=I2+I3

I2=I1-I3=25-16=9mAb點(diǎn)：I2=I5+I6

I5=I2-I6=[9-<-4>]=13mAc點(diǎn)：

I4=I3+I6

I6=I4-I3=12-16=-4mA結(jié)果得出I6的值是負(fù)的,表示I6的實(shí)際方向與標(biāo)定的參考方向相反。三、基爾霍夫電壓定律：又叫回路電壓定律,簡(jiǎn)稱KVL1．描述：在任一瞬間沿任一回路繞行一周,回路中各個(gè)元件上電壓的代數(shù)和等于零?；蚋鞫坞娮枭想妷航档拇鷶?shù)和等于各電源電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。2．公式表達(dá)：ΣU＝0或ΣRI=ΣUS圖1-173．注意：常用公式ΣRI=ΣUS列回路的電壓方程：〔1先設(shè)定一個(gè)回路的繞行方向和電流的參考方向看圖1-17〔2沿回路的繞行方向順次求電阻上的電壓降,當(dāng)繞行方向與電阻上的電流參考方向一致時(shí),該電壓方向取正號(hào),相反取負(fù)號(hào)?！?當(dāng)回路的繞行方向從電源的負(fù)極指向正極時(shí),等號(hào)右邊的電源電壓取正,否則取負(fù)。例1-9：試列寫(xiě)圖1-17各回路的電壓方程。對(duì)回路1：對(duì)回路2：對(duì)回路3：圖1-184．基爾霍夫電壓定律的推廣：基爾霍夫電壓定律不僅可以用在網(wǎng)絡(luò)中任一閉合回路,還可以推廣到任一不閉合回路中。如對(duì)于圖1-18網(wǎng)孔1即是一個(gè)不閉合的回路,把不閉合兩端點(diǎn)間的電壓列入回路電壓方程,則其電壓方程可以寫(xiě)為：,則,由此總結(jié)出任意兩點(diǎn)之間的電壓,其中R上的電壓和US上的電壓的規(guī)定與前面的規(guī)定是一樣的。對(duì)于網(wǎng)孔2這個(gè)不閉合的回路來(lái)求,則注意：電路中任意兩點(diǎn)間的電壓是與計(jì)算路徑無(wú)關(guān)的,是單值的,所以,基爾霍夫電壓定律實(shí)質(zhì)是兩點(diǎn)間電壓與計(jì)算路徑無(wú)關(guān)這一性質(zhì)的具體表現(xiàn)。例1-10：如圖1-19已知U1=1V,I1=2A,U2=-3V,I2=1A,U3=8V,I3=-1A,U4=-4V,U5=7V,U6=-3V求uab和uad及各段電路的功率并指明吸收發(fā)出功率。圖1-19解：Uab=Uac+Ucb=-U1+U2=-<1>+<-3>=-4VUab=Ub=-3VP1=-U1I1=-2W<0〔發(fā)出P2=U2I1=-６W<0〔產(chǎn)生P3=U3I1=16W>0〔吸收P4=U4I2=-4W<0〔產(chǎn)生P5=U5I3=-7W<0〔產(chǎn)生P6=U6I3=3W>0〔吸收作業(yè)：p16:1-3、1-4、1-6、1-8。第六節(jié)：電壓源和電流源學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．掌握電壓源和電流源的概念。2．掌握電壓源和電流源的等效轉(zhuǎn)換。重點(diǎn)：電壓源和電流源的等效轉(zhuǎn)換。難點(diǎn)：電壓源和電流源的等效轉(zhuǎn)換。把其它形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置稱為有源元件,可以采用兩種模型表示,即電壓源模型和電流源模型。一、電壓源1．理想電壓源〔恒壓源〔1符號(hào)：〔2特點(diǎn)：無(wú)論負(fù)載電阻如何變化,輸出電壓即電源端電壓總保持為給定的US或us<t>不變,電源中的電流由外電路決定,輸出功率可以無(wú)窮大,其內(nèi)阻為0。例1-3：如圖1-5:US=10V解：如圖1-5電壓源則當(dāng)R1接入時(shí)：I=5A當(dāng)R1、R2同時(shí)接入時(shí)：I=10A<3>特性曲線2．實(shí)際電壓源〔1符號(hào)：〔2特點(diǎn)：由理想電壓源串聯(lián)一個(gè)電阻組成,RS稱為電源的內(nèi)阻或輸出電阻,負(fù)載的電壓U=US–IRS,當(dāng)RS=0時(shí),電壓源模型就變成恒壓源模型?！?特性曲線二、電流源1．理想電流源〔恒流源<1>符號(hào):<2>特點(diǎn)：無(wú)論負(fù)載電阻如何變化,總保持給定的Is或is<t>,電流源的端電壓由外電路決定,輸出功率可以無(wú)窮大,其內(nèi)阻無(wú)窮大。例1-4：如圖1-6:IS=1A則:當(dāng)R=1Ω時(shí),U=1V,R=10Ω時(shí),U=10V〔3特性曲線圖1-6電流源2．實(shí)際電流源〔1符號(hào)：〔2特點(diǎn)：由理想電流源并聯(lián)一個(gè)電阻組成,負(fù)載的電流為I=IS–Uab/RS,當(dāng)內(nèi)阻RS=∞時(shí),電流源模型就變成恒流源模型。〔3特性曲線：3．恒壓源和恒流源的比較三、電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換1．特性：電壓源可以等效轉(zhuǎn)換為一個(gè)理想的電流源IS和一個(gè)電阻RS的并聯(lián),電流源可以等效轉(zhuǎn)換為一個(gè)理想電壓源US和一個(gè)電阻RS的串聯(lián)。即轉(zhuǎn)換公式：US=RS*IS2．注意：〔1轉(zhuǎn)換前后US與Is的方向,Is應(yīng)該從電壓源的正極流出?！?進(jìn)行電路計(jì)算時(shí),恒壓源串電阻和恒電流源并電阻兩者之間均可等效變換,RS不一定是電源內(nèi)阻?！?恒壓源和恒流源不能等效互換?！?恒壓源和恒流源并聯(lián),恒流源不起作用,對(duì)外電路提供的電壓不變。恒壓源和恒流源串聯(lián),恒壓源不起作用,對(duì)外電路提供的電流不變。〔5與恒壓源并聯(lián)的電阻不影響恒壓源的電壓,電阻可除去,不影響其它電路的計(jì)算結(jié)果；與恒流源串聯(lián)的電阻不影響恒流源的電流,電阻可除去,不影響其它電路的計(jì)算結(jié)果；但在計(jì)算功率時(shí)電阻的功率必須考慮?！?等效轉(zhuǎn)換只適用于外電路,對(duì)內(nèi)電路不等效。例1-5：如圖1-7圖1-7電流源的轉(zhuǎn)換例1-6：如圖1-8圖1-8電壓源的轉(zhuǎn)換

I=1A例1-7：如圖1-9圖1-9電壓源的轉(zhuǎn)換第六節(jié)支路電流法學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．掌握支路電流法的概念2．掌握運(yùn)用支路電流法解題方法重點(diǎn)：支路電流法解題方法難點(diǎn)：1．列獨(dú)立的KCL方程獨(dú)立的KVL方程2．支路電流法解題方法一、定義：利用KCL、KVL列方程組求解各支路電流的方法。二、解題步驟：?標(biāo)出所求各支路電流的參考方向〔可以任意選定和網(wǎng)孔繞行方向；?確定方程數(shù),若有b條支路,則有b個(gè)方程；?列獨(dú)立的KCL方程〔結(jié)點(diǎn)電流方程,若有n個(gè)結(jié)點(diǎn),則可列<n-1>個(gè)獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)電流方程；?不足的方程由獨(dú)立的KVL方程補(bǔ)足〔回路電壓方程,若有m個(gè)網(wǎng)孔,就可列m個(gè)獨(dú)立的回路電壓方程,且m+<n-1>=b；?聯(lián)立方程組,求解未知量。※概念：獨(dú)立回路：如果每一回路至少含有一條為其他已取的回路所沒(méi)有包含的回路稱為獨(dú)立回路；網(wǎng)孔：中間不含任何其他支路的回路。獨(dú)立回路不一定是網(wǎng)孔。例3-1：如圖所示電路,列出用支路電流法求解各支路電流的方程組。解：支路數(shù)為6條方程數(shù)為6個(gè),結(jié)點(diǎn)數(shù)為4個(gè)獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)電流方程數(shù)為3個(gè),網(wǎng)孔數(shù)為3個(gè)獨(dú)立的KVL方程數(shù)為3個(gè)。則方程組可聯(lián)立為：例3-1圖例3-2：如圖所示電路,兩個(gè)實(shí)際電壓源并聯(lián)后給負(fù)載供電,已知,,,,,求各支路電流、各元件的功率以及結(jié)點(diǎn)間電壓。解：〔1此電路有2個(gè)結(jié)點(diǎn),3條支路,2個(gè)網(wǎng)孔,因此可以列3個(gè)方程,其中1個(gè)為獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程,2個(gè)為獨(dú)立的回路電壓方程?；蛘哂眯辛惺椒ǎ和恚?95,,?！?結(jié)點(diǎn)間電壓為〔3功率為：〔供能〔耗能〔耗能,〔耗能〔耗能作業(yè)：p473-1、3-2〔要求用兩種方法做第七節(jié)疊加定理學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．掌握疊加定理的適用范圍2．掌握運(yùn)用疊加定理解題方法重點(diǎn)：1．疊加的概念2．疊加定理的適用范圍3．運(yùn)用疊加定理求各支路電流或電壓難點(diǎn)：運(yùn)用疊加定理求各支路電流或電壓一、疊加定理的含義：?定義：在具有幾個(gè)電源的線性電路中,各支路的電流或電壓等于各電源單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。?適用范圍：線性電路。?電源單獨(dú)作用：不作用的電源除源處理,即理想電壓源短路處理,理想電流源開(kāi)路處理。?僅能疊加電流、電壓,是不能疊加功率的。?代數(shù)和：若分電流與總電流方向一致時(shí),分電流取"+",反之取"－"。二、證明：如下圖所示電路或以兩電源作用的單回路為例。用節(jié)點(diǎn)電壓法得：=,當(dāng)US1作用時(shí)：當(dāng)US2作用時(shí),能看出,。例4-1：如下圖所示,求各支路電流與U32,已知US=10V,IS=2A,R1=5Ω,R2=3Ω,R3=3Ω,R4=2Ω。解：原圖可分解為：圖：當(dāng)US作用時(shí),,,,,,；；第八節(jié)戴維南定理與諾頓定理學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．掌握有源二端網(wǎng)絡(luò)和無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的概念2．掌握用戴維寧定理和諾頓定理來(lái)求解出某條支路的電流。重點(diǎn)：1．有源二端網(wǎng)絡(luò)和無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的概念2．求開(kāi)路電壓和等效電阻3．用戴維寧和諾頓定理來(lái)求解除某條支路的電流。難點(diǎn)：求開(kāi)路電壓和等效電阻一、無(wú)源線性二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻：分類：有源二端網(wǎng)絡(luò)和無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)等效：無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)都可等效為一個(gè)電阻；有源二端網(wǎng)絡(luò)可等效為一個(gè)實(shí)際電壓源,即與串聯(lián)組合。如圖4-1所示：圖4-1二、戴維寧定理：<等效發(fā)電機(jī)原理>?內(nèi)容：任何一個(gè)線性有源電阻性二端網(wǎng)絡(luò),可以用與串聯(lián)的電路模型來(lái)替代,且<開(kāi)路端電壓>；=除源后的等效電阻。?等效圖為：如上圖所示。?對(duì)外電路等效,對(duì)內(nèi)電路不等效?應(yīng)用較廣的為求某條支路上的電壓電流。?證明：?當(dāng)S開(kāi)時(shí),<2>當(dāng)S合時(shí),<3>若用等效：,則<2>、<3>相同,對(duì)于線性有源二端網(wǎng)絡(luò),戴維寧定理正確。三、計(jì)算步驟：?將電路分為兩部分,一部分是待求支路,另一部分則是有源二端網(wǎng)絡(luò)；?將開(kāi)路,求；?將中除源,<理想電壓源短路處理,理想電流源開(kāi)路處理>,求等效電阻；?將、待求支路連上,求未知量。例4-2：如下圖所示電路,求、。解：電路分成有源二端網(wǎng)絡(luò)〔如虛框所示和無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)兩部分。對(duì)于<b>圖所示的有源二端網(wǎng)絡(luò),則有：,,,四、諾頓定理：用一個(gè)電阻與理想電流源并聯(lián)組合代替。：有源二端網(wǎng)絡(luò)短路后得到的電流。如圖4-2圖4-2作業(yè)：p63：4-8、4-10、4-14第五章正弦穩(wěn)態(tài)電路第一節(jié)正弦量的基本概念學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握正弦量的三要素。2．掌握正弦量的相位關(guān)系。３.掌握有效值的定義。４．掌握正弦量的有效值與最大值的關(guān)系。重點(diǎn)：正弦量的三要素、相位關(guān)系、有效值與最大值的關(guān)系難點(diǎn)：相位一．正弦交流電的特點(diǎn)大小和方向隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電流稱為正弦交變電流,簡(jiǎn)稱交流〔ac或AC。我們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)中,大量使用的電能都是正弦交流電。正弦交流電具有以下特點(diǎn)：1．交流電壓易于改變。在電力系統(tǒng)中,應(yīng)用變壓器可以方便地改變電壓,高壓輸電可以減少線路上的損耗；降低電壓以滿足不同用電設(shè)備的電壓等級(jí)。2．交流發(fā)電機(jī)比直流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。二．正弦量的三要素區(qū)別不同的正弦量需要從它們變化的快慢、變化的先后和變化的幅度三方面考慮。1．變化的快慢----用周期、頻率或角頻率描述。<1>周期：T,秒。<2>頻率：,Hz。。<3>角頻率：*周期越短、頻率〔角頻率越高,交流電變化越快。*工頻,,2．變化的先后----用初相角描述<1>相位角：<2>初相角：t=0時(shí)正弦量的相位角稱作初相角。*的大小和正負(fù)與計(jì)時(shí)起點(diǎn)有關(guān)。*規(guī)定*當(dāng)正弦量的初始值為正時(shí),角為正；初始值為負(fù)時(shí),角為負(fù)。*如果正弦量零點(diǎn)在縱軸的左側(cè)時(shí),角為正；在縱軸右側(cè)時(shí),角為負(fù)。3．變化的幅度----用最大值來(lái)描述〔1瞬時(shí)值：用小寫(xiě)字母表示,如e、u、i?！?最大值：也稱振幅或峰值,通常用大寫(xiě)字母加下標(biāo)m表示,如。一個(gè)正弦量與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系可用它的頻率、初相位和振幅三個(gè)量表示,這三個(gè)量就叫正弦量的三要素。對(duì)一個(gè)正弦交流電量來(lái)說(shuō),可以由這三個(gè)要素來(lái)唯一確定：三、相位差與相位關(guān)系1．相位差——兩個(gè)正弦交流電在任何瞬時(shí)相位角之差稱相位差。*兩個(gè)同頻正弦量的相位差等于它們的初相之差。規(guī)定。2．相位關(guān)系圖5-1相位關(guān)系①超前、滯后關(guān)系；②同相關(guān)系〔；③反相關(guān)系；④正交關(guān)系四、正弦量的有效值一、有效值的引入正弦量的瞬時(shí)值是隨時(shí)間變化的,這對(duì)正弦量大小的計(jì)量帶來(lái)一定的困難。同時(shí),電路的一個(gè)重要作用是電能的轉(zhuǎn)換,而正弦量的瞬時(shí)值又不能確切反映能量轉(zhuǎn)換的效果。因此,在電工技術(shù)中用有效值來(lái)反映正弦量的大小。字母I、U、E分別表示正弦電流、電壓和電動(dòng)勢(shì)的有效值。二、有效值的定義周期性變化的交流電的有效值是根據(jù)它的熱效應(yīng)來(lái)確定的。設(shè)周期電流和直流電流I分別流入兩個(gè)阻值相同的電阻R。如在一個(gè)周期內(nèi),它們各自產(chǎn)生的熱量彼此相等,則直流電流的數(shù)值稱為該交流電的有效值。根據(jù)有效值的定義可得：有效值又稱為方均根值。三、正弦量的有效值設(shè)正弦交流電流,則它的有效值即正弦交流電的有效值等于它的最大值的〔或0.707倍。同理因?yàn)檎伊康挠行е岛妥畲笾涤泄潭ǖ谋稊?shù)關(guān)系,所以也可以用有效值代替最大值作為正弦量的一個(gè)要素。這樣正弦量的數(shù)學(xué)表達(dá)式可寫(xiě)為。在工程上,一般所說(shuō)的正弦電壓、電流的大小都是指有效值。例如交流測(cè)量?jī)x表所指示的讀數(shù)、交流電氣設(shè)備銘牌上的額定值都是指有效值。我國(guó)所使用的單相正弦電源的電壓U=220V,就是正弦電壓的有效值,它的最大值Um＝U＝1.414×220＝311V。應(yīng)當(dāng)指出,并非在一切場(chǎng)合都用有效值來(lái)表征正弦量的大小。例如,在確定各種交流電氣設(shè)備的耐壓值時(shí),就應(yīng)按電壓的最大值來(lái)考慮。例５-１：已知求它的有效值I。解：圖５－２例５-２：已知一周期性變化的電壓波形如圖５-２所示,求它的有效值。解：此電壓是非正弦的周期性交流電壓,T=16s,寫(xiě)出此電壓的解析式。根據(jù)有效值的定義式可得：此題說(shuō)明非正弦周期量的最大值與有效值之間不是簡(jiǎn)單的0.707關(guān)系。例５-３：填空1正弦交流電的三個(gè)基本要素是,,．2我國(guó)工業(yè)及生活中使用的交流電頻率為、周期為。3已知正弦交流電壓,它的最大值為V,頻率為Hz,周期T=S,角頻率ω=rad/s,初相位為。4已知兩個(gè)正弦交流電流：則的相位差為,超前。作業(yè)：ｐ６８5-1-3、5-1-4第二節(jié)正弦量的相量表示法學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握復(fù)數(shù)的基本知識(shí)。2．掌握正弦量的相量表示法。重點(diǎn)：正弦量的相量表示法。難點(diǎn)：相量圖一個(gè)正弦量可以用三角函數(shù)式表示,也可以用正弦曲線表示。但是用這兩種方法進(jìn)行正弦量的計(jì)算是很繁瑣的,有必要研究如何簡(jiǎn)化。由于在正弦交流電路中,所有的電壓、電流都是同頻率的正弦量,所以要確定這些正弦量,只要確定它們的有效值和初相就可以了。相量法就是用復(fù)數(shù)來(lái)表示正弦量。使正弦交流電路的穩(wěn)態(tài)分析與計(jì)算轉(zhuǎn)化為復(fù)數(shù)運(yùn)算的一種方法。一、復(fù)數(shù)1．復(fù)數(shù)：形如的式子稱為復(fù)數(shù),為復(fù)數(shù)的實(shí)部,為復(fù)數(shù)的虛部,、均為實(shí)數(shù),為虛數(shù)單位。圖5-3復(fù)數(shù)的圖示法2．復(fù)數(shù)的圖示法式中為復(fù)數(shù)A的模,為復(fù)數(shù)A的輻角。3．復(fù)數(shù)的表示形式及其相互轉(zhuǎn)換其中代數(shù)式常用于復(fù)數(shù)的加減運(yùn)算,極坐標(biāo)式常用于復(fù)數(shù)的乘除運(yùn)算。4．復(fù)數(shù)的運(yùn)算法則①相等條件：實(shí)部和虛部分別相等〔或模和輻角分別相等。②加減運(yùn)算：實(shí)部和實(shí)部相加〔減,虛部和虛部相加〔減。③乘法運(yùn)算：模和模相乘,輻角和輻角相加。④除法運(yùn)算：模和模相除,輻角和輻角相減。5．共軛復(fù)數(shù)----實(shí)部相等、虛部互為相反數(shù)〔或模相等、輻角互為相反數(shù)二、用復(fù)數(shù)表示正弦量1．正弦量與復(fù)數(shù)的關(guān)系=sin<ψ>=[]=[]正弦電壓等于復(fù)數(shù)函數(shù)的虛部,該復(fù)數(shù)函數(shù)包含了正弦量的三要素。2．相量——分有效值相量和最大值相量①有效值相量：=/ψ②最大值相量：=/ψ3．相量圖在復(fù)平面上用一條有向線段表示相量。相量的長(zhǎng)度是正弦量的有效值I,相量與正實(shí)軸的夾角是正弦量的初相。這種表示相量的圖稱為相量圖。例5-4：。寫(xiě)出表示1和2的相量,畫(huà)相量圖。解：1=100/60°V2=50/-60°V相量圖見(jiàn)圖5-4。例5-5:已知1=100sinA,2=100sin<-120°>A,試用相量法求1+2,畫(huà)相量圖。解：1=100/0°A2=100/-120°A1+2=100/0°+100/-120°=100/-60°A1+2=100sin<-60°>A相量圖見(jiàn)圖5-5。圖5-4圖5-5作業(yè)：p72:5-2-2、5-2-3、5-2-4第三節(jié)電阻元件伏安關(guān)系的相量形式學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．掌握電阻元件的相量形式2．掌握電阻兩端電壓和電流之間的相量關(guān)系重點(diǎn)：電阻兩端電壓和電流之間的相量關(guān)系難點(diǎn)：相量關(guān)系和相量圖一、電阻元件的電壓與電流如圖5-6,設(shè),則有：,可得：當(dāng)和都用相量表示時(shí),有結(jié)論：①純電阻的電壓與電流的瞬時(shí)值、有效值、最大值和相量均符合歐姆定律,即圖5-6②純電阻的電壓與電流同相。第四節(jié)電感元件及其伏安關(guān)系的相量形式學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解感抗的概念。2．掌握電感電壓與電流之間的相量關(guān)系關(guān)系。重點(diǎn)：L元件電壓電流相量式。一、電感元件的電壓與電流如圖5-7,設(shè),則有：圖5-7可得：則由可知：二：結(jié)論：①電感兩端的電壓與電流的有效值和最大值符合歐姆定律形式,即*式中為感抗,與電阻R性質(zhì)類似,單位也為Ω。但感抗與頻率成正比,當(dāng)〔直流時(shí),,說(shuō)明電感元件在直流電路中相當(dāng)于短路；而當(dāng)時(shí),,說(shuō)明電感元件在高頻線路中相當(dāng)于開(kāi)路；也就是說(shuō),電感線圈具有"通低頻、阻高頻"的特性。②電感兩端的電壓超前電流90°〔關(guān)聯(lián)時(shí)。③電感電壓與電流相量符合：第五節(jié)電容元件及其伏安關(guān)系的相量形式學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解容抗的概念。2．掌握電容電壓與電流之間的相量關(guān)系關(guān)系。重點(diǎn)：C元件電壓電流相量式。一、電容元件的電壓與電流如圖5-8,設(shè),則圖5-8可得：由可知或二、結(jié)論：①電容兩端的電壓與電流的有效值和最大值符合歐姆定律形式,即*式中稱為容抗,單位是Ω,與感抗相似,但容抗與角頻率成反比。當(dāng)時(shí),,說(shuō)明電容元件在直流電路中相當(dāng)于開(kāi)路；而當(dāng)時(shí),說(shuō)明電容元件在高頻線路中相當(dāng)于短路；也就是說(shuō),電容具有"隔直通交"作用。②電容兩端的電壓在相位上滯后電流90°〔關(guān)聯(lián)時(shí)。③電容電壓與電流相量符合：。例5-6：流過(guò)50Ω電阻的電流相量,求電阻兩端的電壓相量及瞬時(shí)值表達(dá)式。解：例5-7：加在電感元件兩端的電壓,電感量,電壓電流取關(guān)聯(lián)參考方向,求電流。解：例5-8：加在25μF的電容元件上的電壓有效值為10V,設(shè)電壓電流取關(guān)聯(lián)參考方向,電壓初相,求。；解：第六節(jié)基爾霍夫定律的相量形式學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握相量形式的KCL和KVL。2．熟練應(yīng)用相量形式的KCL和KVL解題方法。重點(diǎn)：相量形式的KCL和KVL?；鶢柣舴蚨蛇m用于任意瞬間的任意電路。任一瞬間,流入電路任一節(jié)點(diǎn)的各電流瞬時(shí)值的代數(shù)和恒等于零,即正弦交流電路中,各電流都是與電源同頻率的正弦量,把這些同頻率的正弦量用相量表示即為這就是基爾霍夫電流定律的相量形式。它表明在正弦交流電路中,流入任一節(jié)點(diǎn)的各電流相量的代數(shù)和恒等于零。同理可得基爾霍夫電壓定律的相量形式為它表明在正弦交流電路中,沿著電路中任一回路所有支路的電壓相量和恒等于零。圖5-9例5-9：如圖5-9,已知流入節(jié)點(diǎn)A的電流求流出節(jié)點(diǎn)A的電流。解：由已知條件可得：由相量形式的KCL可知：例5-10：如圖5-10所示電路,已知,求電壓表的讀數(shù)U。圖5-10解：由已知條件可得：由相量形式的KVL可知：所以電壓表的讀數(shù)U=0。第七節(jié)R、L、C串聯(lián)電路及復(fù)阻抗形式學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．掌握R、L、C串聯(lián)電路的電流關(guān)系及電壓三角形。2．掌握電路的性質(zhì)。3．掌握阻抗及其三角形重點(diǎn)難點(diǎn)：電壓三角形、阻抗電壓電流關(guān)系如圖5-11所示R、L、C串聯(lián)電路。根據(jù)KVL可得：由R、L、C三元件的伏安關(guān)系圖5-11可得即圖5-12式中稱為復(fù)阻抗。以電流相量為參考相量,作相量圖如圖5-12所示。從相量圖可見(jiàn),三者組成一個(gè)直角三角形,稱為電壓三角形,三者之間滿足一：復(fù)阻抗1．復(fù)阻抗的計(jì)算〔1直接計(jì)算式中圖5-13之間符合阻抗三角形關(guān)系,見(jiàn)圖5-13?！?間接計(jì)算阻抗三角形即阻抗模是電壓有效值與電流有效值的比,它的幅角等于電壓與電流的相位差。2．阻抗角與電路性質(zhì)①當(dāng)時(shí),電壓超前電流,電路呈感性；②當(dāng)時(shí),電流超前電壓,電路呈容性；③當(dāng)時(shí),電壓與電流同相,電路呈電阻性；二、特例1．R-L串聯(lián)2．R-C串聯(lián)例5-11：R、L、C串聯(lián)電路中,已知電源頻率。試求電路復(fù)阻抗Z。若電源頻率,重求復(fù)阻抗Z。解：①當(dāng)時(shí)②當(dāng)時(shí)圖5-14例5-12：電路如圖5-14<a>所示,,電源頻率,求：①電流及總復(fù)阻抗Z；②總電壓、電感及電容電壓的有效值；③畫(huà)相量圖。解：①求總電流及復(fù)阻抗；②求各電壓；③畫(huà)相量圖,見(jiàn)圖5-14<b>。例5-13：移相電路如圖5-15所示,,欲使輸入電壓滯后輸出電壓,求電感量L及輸出電壓。圖5-15解：設(shè)電流相量為,電路為RL串聯(lián)電路,電壓超前電流。因此作相量圖如圖5-15〔b所示。根據(jù)題意則電路的復(fù)阻抗阻抗角因此由構(gòu)成的直角三角形可知第八節(jié)R、L、C并聯(lián)電路及復(fù)導(dǎo)納學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握R、L、C并聯(lián)電路的電壓電流關(guān)系及電流三角形。2掌握導(dǎo)納及其三角形。重點(diǎn)難點(diǎn)：電流三角形、導(dǎo)納一、電壓電流關(guān)系圖5-16如圖5-16所示R、L、C并聯(lián)電路。根據(jù)KCL可得：由R、L、C三元件的伏安關(guān)系可得即式中稱為復(fù)導(dǎo)納。以電壓相量為參考相量,作相量圖如圖5-17所示。從相量圖可見(jiàn),三者組成一個(gè)直角三角形,稱為電流三角形,三者之間滿足：圖5-17二、復(fù)導(dǎo)納1．復(fù)導(dǎo)納的計(jì)算〔1直接計(jì)算式中圖5-18之間符合導(dǎo)納三角形關(guān)系,見(jiàn)圖5-18?！?間接計(jì)算2．導(dǎo)納角與電路性質(zhì)①當(dāng)時(shí),電流超前電壓,電路呈容性；②當(dāng)時(shí),電壓超前電流,電路呈感性；③當(dāng)時(shí),電壓與電流同相,電路呈電阻性；三、特例1．R-L并聯(lián)2．R-C并聯(lián)例5-14：電路如圖5-19。已知U=10V,求各支路電流,畫(huà)出相量圖。解：令端電壓為參考相量,則由可得各支路電流分別為并聯(lián)電路的復(fù)導(dǎo)納為則總電流為圖5-19第九節(jié)無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的等效復(fù)阻抗和復(fù)導(dǎo)納學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握復(fù)阻抗串、并聯(lián)電路的計(jì)算,注意與直流電路的區(qū)別。2．掌握復(fù)阻抗與復(fù)導(dǎo)納的等效變換。重點(diǎn)難點(diǎn)：復(fù)阻抗串、并聯(lián)。一、復(fù)阻抗的串并聯(lián)1．阻抗的串聯(lián)圖5-20如圖5-20,由KVL和相量形式的歐姆定律可知：即幾個(gè)阻抗串聯(lián)后的等效阻抗為幾個(gè)阻抗之和。分壓公式：2．阻抗的并聯(lián)如圖5-211,由KCL和相量形式的歐姆定律可知：等效阻抗分流公式：3．阻抗的混聯(lián)例5-15：電路相量模型如圖5-22所示。已知。求：①電路的等效阻抗Z；②電流源兩端電壓相量和兩支路電流；③畫(huà)出相量圖。解：①等效阻抗∥②圖5-22③相量圖如圖5-22<b>所示。二、無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路及復(fù)阻抗與復(fù)導(dǎo)納的等效變換交流電路中的實(shí)際負(fù)載的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,電工技術(shù)中常常用等效阻抗或等效導(dǎo)納來(lái)表示它。所謂等效,指在電源作用下該負(fù)載端口的電壓、電流量值和初相位與某一阻抗〔導(dǎo)納在同一電源作用下產(chǎn)生的電壓、電流量值和初相位分別相等,稱此阻抗〔導(dǎo)納與該負(fù)載等效。例5-16：用示波器測(cè)出某負(fù)載的電壓、電流分別為：試求：①等效阻抗及等效參數(shù)；②等效導(dǎo)納及等效參數(shù)。解：①等效電路如圖5-23<a>所示。②等效電路如圖5-23<b>所示。圖5-23第十節(jié)實(shí)際元件的電路模型〔略不講第十一節(jié)正弦電流電路的分析計(jì)算學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握復(fù)雜交流電路的分析方法。難點(diǎn)：復(fù)雜交流電路的計(jì)算。通過(guò)前幾節(jié)分析,我們知道正弦交流電路引入電壓、電流相量以及阻抗〔導(dǎo)納的概念后,得出了相量形式的歐姆定律和基爾霍夫定律。然后根據(jù)這兩個(gè)定律又導(dǎo)出了阻抗串、并聯(lián),分壓及分流公式。這些公式在形式上與直流電路中相應(yīng)的公式相對(duì)應(yīng),由此可以推知：分析直流電路的各種方法和定理在形式上同樣能適用于分析復(fù)雜交流電路。本節(jié)通過(guò)例題說(shuō)明如何應(yīng)用回路法、節(jié)點(diǎn)法等來(lái)分析復(fù)雜正弦交流電路。圖5-24例5-17:見(jiàn)圖5-24所示電路。已知V,/90°V,,,,試用回路電流法求各支路電流。解：選定回路電流參考方向如圖5-24所示。列出回路電流方程代入數(shù)據(jù)得：對(duì)以上方程求解得：/-56.3°A/-115.4°A各支路電流為/-56.3°A/-115.4°A/11.9°A例5-18:電路如圖5-24所示,用節(jié)點(diǎn)法求支路電流3。解：以b為參考點(diǎn)列出節(jié)點(diǎn)電壓方程〔彌爾曼定理/11.9°V/11.9°A

A例5-19:電路如圖5-24所示,用戴維南定理求支路電流。圖5-25解：整理后電路如圖5-25所示?！?先求開(kāi)路電壓/-21.8°V〔2求入端阻抗〔將電壓源,短路處理〔3求電流。29.9/11.9°A第十二節(jié)正弦交流電路中電阻、電感、電容元件的功率學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握電阻的功率計(jì)算。2．掌握電感、電容的無(wú)功功率及平均儲(chǔ)能。重點(diǎn)難點(diǎn)：無(wú)功功率一、電阻元件的功率1．瞬時(shí)功率設(shè)電壓電流關(guān)聯(lián),,則,從上式可見(jiàn),說(shuō)明電阻元件始終都在消耗功率,是耗能元件。2．平均功率單位：瓦,符號(hào)：W二、電感元件的功率1．瞬時(shí)功率設(shè)電壓電流關(guān)聯(lián),,則,2．平均功率即電感元件不消耗功率,是儲(chǔ)能元件。3．無(wú)功功率為了衡量電源與電感元件間的能量交換的大小,把電感元件瞬時(shí)功率的最大值稱為無(wú)功功率,用表示。單位：乏,符號(hào)：var三、電容元件的功率1．瞬時(shí)功率設(shè)電壓電流關(guān)聯(lián),,則,2．平均功率即電容元件不消耗功率,是儲(chǔ)能元件。3．無(wú)功功率單位：乏,符號(hào)：var第十三節(jié)二端網(wǎng)絡(luò)的功率學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握二端網(wǎng)絡(luò)電路的各種功率的計(jì)算。2．掌握功率因數(shù)的概念。3．掌握功率三角形。重點(diǎn)難點(diǎn)：各種功率的物理意義及計(jì)算。一、瞬時(shí)功率電路在任一瞬間吸收的功率稱為瞬時(shí)功率。設(shè)正弦交流電路二端網(wǎng)絡(luò)的端口電壓與電流取關(guān)聯(lián)參考方向,它們分別為,,則上式表明,