電工學(xué)及電器設(shè)備第1章課件

電工學(xué)及電氣設(shè)備

電工學(xué)及電氣設(shè)備

1參考書目電工學(xué)及電氣設(shè)備（第四版）侯樹文主編水利水電出版社，2011電工學(xué)及電氣設(shè)備，華孝敏，中國水利水電出版社，2004。參考書目電工學(xué)及電氣設(shè)備（第四版）侯樹文主編水利2第一章電路分析基礎(chǔ)第一章電路分析基礎(chǔ)3第一節(jié)電路的基礎(chǔ)概念一、電路的組成及作用

組成：電工設(shè)備和器件（電源、負載、中間環(huán)節(jié)）第一節(jié)電路的基礎(chǔ)概念一、電路的組成及作用4作用：1.電能的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配；發(fā)電廠的發(fā)電機組把水能或熱能轉(zhuǎn)換成電能，通過變壓器、輸電線路傳送給各用戶，用戶又把電能轉(zhuǎn)換成機械能、熱能或光能。2.信號的傳遞和處理。電視機接受各發(fā)射臺發(fā)出的不同信號并進行放大、處理，轉(zhuǎn)換成聲音和圖像

作用：5二、電路的基本物理量

1、電流

大?。河秒娏鲝姸葋砗饬?，電流強度工程上簡稱電流

符號：I或i。

I

表示直流電，i表示交流電。

單位：安培(A)，簡稱安。用單位有mA(毫安)、uA(微安)、

kA(千安)。

二、電路的基本物理量62、電位及電壓

電壓：電路中兩點之間的電位差。符號：U或u。

單位：伏特(V)，簡稱V。

常用電位：千伏(KV)、毫伏(mV)、微伏(uV)2、電位及電壓7電位：定義：相對于確定的參考點來說，參考點至關(guān)重要，電路中某點A的電位是指單位正電荷在電場力作用下，自該點沿任意路徑移動到參考點所做的功。符號：A點電位VA參考點的選?。褐荒苓x取一個，通常選擇接地點為參考點，用符號“〨”表示，在電子線路中常取若干導(dǎo)線交匯點或機殼作為參考點，用“〦”表示。電位：83、電動勢

定義：指單位正電荷在電源力作用下，自低電位端電源內(nèi)部移動到高電位端所做的功。符號：e或E單位：伏特(V)3、電動勢94、功率定義：單位時間內(nèi)電場力所做的功。符號：p或P表示單位：瓦特(W)，常用單位：千瓦(KW)、毫瓦(mW)

4、功率10三、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向1、電流的參考方向

正電荷的運動的方向為電流的方向。在分析計算電路的問題時，必須先假定某一元件電流的方向作為參考方向（正方向）。當電流的參考方向確定以后，如果計算出的電流為正值，說明實際方向與參考方向一致；若計算出的電流為負值，則說明電流的實際方向與參考方向相反。三、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向112、電壓的參考方向

電壓的方向，是從高位端指向低位端的方向，即電位降的方向在分析電路的問題時，要假定電壓的參考方向。當電壓的參考方向確定后，分析或計算出的電壓若為正值，說明電壓的實際方向與參考方向是一致的；若為負值，說明電壓的實際方向和參考方向相反。圖（電壓的參考方向）2、電壓的參考方向123、電動勢的參考方向電動勢的方向指電位升高的方向，從低電位指向高電位的方向，與電壓的方向相反。電壓與電勢的關(guān)系：3、電動勢的參考方向134、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向

一般來說，電壓、電流的參考方向可以任意假定，但為方便計算，負載元件選取電壓的參考方向與電流的參考方向一致，即關(guān)聯(lián)參考方向。歐姆定律：關(guān)聯(lián)：U=IR非關(guān)聯(lián)：U=-IR當P=UI>0時，表明該段電路吸收（消耗）功率，視為負載當P=UI<0時，表明該段電路發(fā)出（釋放）功率，視為電源4、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向14第二節(jié)電壓源、電流源及等效變換一、電壓源及伏安特性1、理想電壓源電源的端電壓與輸出電流無關(guān)，是給定的時間函數(shù)，u=us(t)=e(t)，稱為理想電壓源，理想電壓源的電流取決于外電路中負載的大小，如果是常數(shù)us(t)=US，稱為直流電壓源（又名恒壓源）。理想電壓源及伏安特性第二節(jié)電壓源、電流源及等效變換一、電壓源及伏安特性理想電壓152、實際電壓源特性實際電路中，理性電壓源是不存在的，總存在著電源內(nèi)阻，可用下圖等效：

電阻上消耗的電功率與負載上小號的電功率之和為電壓源消耗的功率。實際電壓源及伏安特性2、實際電壓源特性電阻上消耗的電功率與負載上小號的電功16二、電流源及伏安特性1、理想電流源電源輸出的電流端電壓與無關(guān)，電流是給定的時間函數(shù)，I=Is(t)，稱為理想電流源，

理想電流源的電壓取決于外電器中負載的大小，如果是常數(shù)is(t)=IS，稱為直流電流源（又名恒流源）。理想電流源及伏安特性二、電流源及伏安特性理想電流源及伏安特性172、實際電流源特性實際電路中，理性電流源是不存在的，總存在著電源內(nèi)阻，可用下圖等效：實際電流源及伏安特性2、實際電流源特性實際電流源及伏安特性18三、電壓源與電流源的等效變換

等效條件：三、電壓源與電流源的等效變換19四、電路的工作狀態(tài)四、電路的工作狀態(tài)20短路與短接電路中任一部分電路被電阻為零的導(dǎo)線直接接通，使兩端電壓降為零叫端接；電源在輸出端被端接，稱為短路。短路與短接21第三節(jié)基爾霍夫定律基本概念：節(jié)點：電路中三條或三條以上的連接點稱為節(jié)點。支路：電路中一個或若干個元件串聯(lián)而成的一段電路。回路：由若干條支路所組成的閉合路徑稱為回路第三節(jié)基爾霍夫定律基本概念：22一、基爾霍夫電流定律（KCL）

內(nèi)容：任一時刻，對電路中任一節(jié)點，所有支路電流的代數(shù)和恒等于零，又名節(jié)點電流定律，簡稱KCL。

∑i(t)=0一、基爾霍夫電流定律（KCL）23廣義節(jié)點廣義節(jié)點24二、基爾霍夫電壓定律（KVL）

內(nèi)容：任一時刻，沿閉合回路繞行一周，各支路元件電壓的代數(shù)和恒等于零，又名回路電壓定律，簡稱KVL。

∑u(t)=0二、基爾霍夫電壓定律（KVL）25第四節(jié)電路的基本分析方法一、支路電流法支路電流法是以支路電流為網(wǎng)絡(luò)變量，根據(jù)KCL和KVL及歐姆定律，直接列出電路中的節(jié)點電流方程和回路電壓方程，然后聯(lián)立求解，求出個支路電流。步驟：1、假設(shè)各支路電流的參考方向和網(wǎng)孔（回路）的繞行方向，并

對各節(jié)點標上符號。2、列n-1個獨立的KCL方程。3、列m個獨立的回路電壓方程4、所列上述方程聯(lián)立求解，即可求出各支路電流。第四節(jié)電路的基本分析方法一、支路電流法26該電路有3條支路，兩個節(jié)點，兩個網(wǎng)孔，電路中電阻、電壓均已知，計算各支路電流該電路有3條支路，兩個節(jié)點，兩個網(wǎng)孔，電路中電阻、電壓均已知27支路電流法舉例支路電流法舉例28支路電流法舉例支路電流法舉例29二、節(jié)點電壓法

節(jié)點電壓法先定義節(jié)點的電壓為求解對象，根據(jù)基爾霍夫電流定律建立方程組，解出各節(jié)點電壓，然后由支路電壓電流關(guān)系最后求解出各支路電流。二、節(jié)點電壓法30電工學(xué)及電器設(shè)備第1章課件31注意事項：各支路電流的參考方向與所列節(jié)點電壓方程中各量的正、負號無關(guān)。與電流源串聯(lián)的電阻在方程中不出現(xiàn)，對結(jié)果無影響。如果支路中只有理想電壓源，而沒有串聯(lián)電阻時，則該節(jié)點的電壓為已知，此時，可少列一個節(jié)點電壓方程。注意事項：各支路電流的參考方向與所列節(jié)點電壓方程中各量的正、32節(jié)點電壓法舉例節(jié)點電壓法舉例33節(jié)點電壓法舉例節(jié)點電壓法舉例34第五節(jié)電路的基本定理一、疊加原理在線性電路中，當有兩個或兩個以上的獨立電源同時作用時，任意支路的電流或電壓，都可以看成是由電路中的各個獨立電源單獨作用時，在該支路中產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。

第五節(jié)電路的基本定理一、疊加原理35電工學(xué)及電器設(shè)備第1章課件36除源規(guī)則：

電壓源所在位置短路，電流源所在位置開路。除源規(guī)則：

電壓源所在位置短路，電流源所在位置開路。37疊加定理法舉例疊加定理法舉例38疊加定理法舉例疊加定理法舉例39二、二端網(wǎng)絡(luò)及戴維南定理

1、二端網(wǎng)絡(luò)

有源二端網(wǎng)絡(luò)和無源二端網(wǎng)絡(luò)

二、二端網(wǎng)絡(luò)及戴維南定理40任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，都可以用一個等效電壓源來代替。

難點：等效電壓和等效內(nèi)阻的求取2、戴維南定理任何一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，都可以2、戴維南定理41戴維南定理解題步驟戴維南定理解題步驟42戴維南定理解題舉例戴維南定理解題舉例43求等效內(nèi)阻除源：

電壓源所在位置短路，電流源所在位置開路。求等效內(nèi)阻除源：

電壓源所在位置短路，電流源所在位置開路。44電工學(xué)及電氣設(shè)備

電工學(xué)及電氣設(shè)備

45參考書目電工學(xué)及電氣設(shè)備（第四版）侯樹文主編水利水電出版社，2011電工學(xué)及電氣設(shè)備，華孝敏，中國水利水電出版社，2004。參考書目電工學(xué)及電氣設(shè)備（第四版）侯樹文主編水利46第一章電路分析基礎(chǔ)第一章電路分析基礎(chǔ)47第一節(jié)電路的基礎(chǔ)概念一、電路的組成及作用

組成：電工設(shè)備和器件（電源、負載、中間環(huán)節(jié)）第一節(jié)電路的基礎(chǔ)概念一、電路的組成及作用48作用：1.電能的轉(zhuǎn)換、傳輸和分配；發(fā)電廠的發(fā)電機組把水能或熱能轉(zhuǎn)換成電能，通過變壓器、輸電線路傳送給各用戶，用戶又把電能轉(zhuǎn)換成機械能、熱能或光能。2.信號的傳遞和處理。電視機接受各發(fā)射臺發(fā)出的不同信號并進行放大、處理，轉(zhuǎn)換成聲音和圖像

作用：49二、電路的基本物理量

1、電流

大小：用電流強度來衡量，電流強度工程上簡稱電流

符號：I或i。

I

表示直流電，i表示交流電。

單位：安培(A)，簡稱安。用單位有mA(毫安)、uA(微安)、

kA(千安)。

二、電路的基本物理量502、電位及電壓

電壓：電路中兩點之間的電位差。符號：U或u。

單位：伏特(V)，簡稱V。

常用電位：千伏(KV)、毫伏(mV)、微伏(uV)2、電位及電壓51電位：定義：相對于確定的參考點來說，參考點至關(guān)重要，電路中某點A的電位是指單位正電荷在電場力作用下，自該點沿任意路徑移動到參考點所做的功。符號：A點電位VA參考點的選取：只能選取一個，通常選擇接地點為參考點，用符號“〨”表示，在電子線路中常取若干導(dǎo)線交匯點或機殼作為參考點，用“〦”表示。電位：523、電動勢

定義：指單位正電荷在電源力作用下，自低電位端電源內(nèi)部移動到高電位端所做的功。符號：e或E單位：伏特(V)3、電動勢534、功率定義：單位時間內(nèi)電場力所做的功。符號：p或P表示單位：瓦特(W)，常用單位：千瓦(KW)、毫瓦(mW)

4、功率54三、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向1、電流的參考方向

正電荷的運動的方向為電流的方向。在分析計算電路的問題時，必須先假定某一元件電流的方向作為參考方向（正方向）。當電流的參考方向確定以后，如果計算出的電流為正值，說明實際方向與參考方向一致；若計算出的電流為負值，則說明電流的實際方向與參考方向相反。三、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向552、電壓的參考方向

電壓的方向，是從高位端指向低位端的方向，即電位降的方向在分析電路的問題時，要假定電壓的參考方向。當電壓的參考方向確定后，分析或計算出的電壓若為正值，說明電壓的實際方向與參考方向是一致的；若為負值，說明電壓的實際方向和參考方向相反。圖（電壓的參考方向）2、電壓的參考方向563、電動勢的參考方向電動勢的方向指電位升高的方向，從低電位指向高電位的方向，與電壓的方向相反。電壓與電勢的關(guān)系：3、電動勢的參考方向574、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向

一般來說，電壓、電流的參考方向可以任意假定，但為方便計算，負載元件選取電壓的參考方向與電流的參考方向一致，即關(guān)聯(lián)參考方向。歐姆定律：關(guān)聯(lián)：U=IR非關(guān)聯(lián)：U=-IR當P=UI>0時，表明該段電路吸收（消耗）功率，視為負載當P=UI<0時，表明該段電路發(fā)出（釋放）功率，視為電源4、電壓、電流的關(guān)聯(lián)參考方向58第二節(jié)電壓源、電流源及等效變換一、電壓源及伏安特性1、理想電壓源電源的端電壓與輸出電流無關(guān)，是給定的時間函數(shù)，u=us(t)=e(t)，稱為理想電壓源，理想電壓源的電流取決于外電路中負載的大小，如果是常數(shù)us(t)=US，稱為直流電壓源（又名恒壓源）。理想電壓源及伏安特性第二節(jié)電壓源、電流源及等效變換一、電壓源及伏安特性理想電壓592、實際電壓源特性實際電路中，理性電壓源是不存在的，總存在著電源內(nèi)阻，可用下圖等效：

電阻上消耗的電功率與負載上小號的電功率之和為電壓源消耗的功率。實際電壓源及伏安特性2、實際電壓源特性電阻上消耗的電功率與負載上小號的電功60二、電流源及伏安特性1、理想電流源電源輸出的電流端電壓與無關(guān)，電流是給定的時間函數(shù)，I=Is(t)，稱為理想電流源，

理想電流源的電壓取決于外電器中負載的大小，如果是常數(shù)is(t)=IS，稱為直流電流源（又名恒流源）。理想電流源及伏安特性二、電流源及伏安特性理想電流源及伏安特性612、實際電流源特性實際電路中，理性電流源是不存在的，總存在著電源內(nèi)阻，可用下圖等效：實際電流源及伏安特性2、實際電流源特性實際電流源及伏安特性62三、電壓源與電流源的等效變換

等效條件：三、電壓源與電流源的等效變換63四、電路的工作狀態(tài)四、電路的工作狀態(tài)64短路與短接電路中任一部分電路被電阻為零的導(dǎo)線直接接通，使兩端電壓降為零叫端接；電源在輸出端被端接，稱為短路。短路與短接65第三節(jié)基爾霍夫定律基本概念：節(jié)點：電路中三條或三條以上的連接點稱為節(jié)點。支路：電路中一個或若干個元件串聯(lián)而成的一段電路?；芈罚河扇舾蓷l支路所組成的閉合路徑稱為回路第三節(jié)基爾霍夫定律基本概念：66一、基爾霍夫電流定律（KCL）

內(nèi)容：任一時刻，對電路中任一節(jié)點，所有支路電流的代數(shù)和恒等于零，又名節(jié)點電流定律，簡稱KCL。

∑i(t)=0一、基爾霍夫電流定律（KCL）67廣義節(jié)點廣義節(jié)點68二、基爾霍夫電壓定律（KVL）

內(nèi)容：任一時刻，沿閉合回路繞行一周，各支路元件電壓的代數(shù)和恒等于零，又名回路電壓定律，簡稱KVL。

∑u(t)=0二、基爾霍夫電壓定律（KVL）69第四節(jié)電路的基本分析方法一、支路電流法支路電流法是以支路電流為網(wǎng)絡(luò)變量，根據(jù)KCL和KVL及歐姆定律，直接列出電路中的節(jié)點電流方程和回路電壓方程，然后聯(lián)立求解，求出個支路電流。步驟：1、假設(shè)各支路電流的參考方向和網(wǎng)孔（回路）的繞行方向，并

對各節(jié)點標上符號。2、列n-1個獨立的KCL方程。3、列m個獨立的回路電壓方程4、所列上述方程聯(lián)立求解，即可求出各支路電流。第四節(jié)電路的基本分析方法一、支路電流法70該電路有3條支路，兩個節(jié)點，兩個網(wǎng)孔，電路中電阻、電壓均已知，計算各支路電流該電路有3條支路，兩個節(jié)點，兩個網(wǎng)孔，電路中電阻、電壓均已知71支路電流法舉例支路電流法舉例72支路電流法舉例支路電流法舉例73二、節(jié)點電壓法

節(jié)點電壓法先定義節(jié)點的電壓為求解對象，根據(jù)基爾霍夫電流定律建立方程組，解出各節(jié)點電壓，然后由支路電壓電流關(guān)系最后求解出各