電子電工學(xué)章

電子電工學(xué)課件章1第一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一電能機械能、熱能、光能……2.便于輸送3.便于控制電子技術(shù)的優(yōu)點：計算機……二.課程安排理論課:54學(xué)時實驗課:19學(xué)時(9個實驗)緒論一.概述電的優(yōu)點:1.便于轉(zhuǎn)換水能、熱能、原子能……電能2第二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一三.基本要求1.掌握所學(xué)內(nèi)容2.重視實驗3.做好習(xí)題:每次課后必有題，每星期交一次作業(yè);注意：上課前交。遲交一小節(jié)作業(yè)扣13分。作業(yè)要求：(1)抄題抄圖，字跡工整，清晰，字不要太小；(2)對于計算題：未知數(shù)=公式=代入數(shù)值=得數(shù)四.成績評定方法1、原始平時成績原始平時成績=(作業(yè)總平均成績+3次測驗成績之和+考勤成績2+實驗成績2)83第三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一其中：(1)考勤成績滿分為100分。從第1周起，每曠課一大節(jié)扣18分(即每曠課一小節(jié)扣6分)。遲到20分鐘以內(nèi)扣分折半，遲到達(dá)20分鐘或以上者視為曠課。因事請假扣分折半。病假扣分1/6(即每大節(jié)3分，每小節(jié)1分)。(2)期中測驗期中測驗共實行3次，閉卷。隨堂考試。(3)作業(yè)總平均成績

作業(yè)平均成績=所有作業(yè)成績的平均值2、最終平時成績

將原始平時成績從高到低排序，并按高分到低分及其一定的比例評定最終平時成績。3、期評成績期評成績=最終平時成績40%+期末考試成績60%4第四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一實驗名稱(化藥092)時間地點實驗一:觸電現(xiàn)場的緊急救護(hù)第4周第大節(jié)實驗樓七樓電工實驗室實驗二:電位、電壓與戴維南定理第9周第大節(jié)實驗三:單相交流電路及功率因數(shù)的提高第12周第大節(jié)實驗四:三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制第13周第大節(jié)實驗五:常用電子儀器的使用第15周第大節(jié)實驗樓七樓電子實驗室實驗六:直流穩(wěn)壓電源第16周第大節(jié)實驗七:集成運算放大器第17周第大節(jié)實驗八:組合邏輯電路的設(shè)計與測試第18周第大節(jié)實驗九:計數(shù)器第19周第大節(jié)5第五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一請班長、學(xué)習(xí)委員盡快到“電工學(xué)實驗室”“電子學(xué)實驗室”領(lǐng)：1、《電工技術(shù)實驗》指導(dǎo)書2、《電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書》

以上每本5元左右。6第六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一實驗安排結(jié)束7第七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一第一章直流電路重點:1.理解電壓與電流參考方向的意義；2.理解電路的基本定律并能正確應(yīng)用；3.掌握實際電源的兩種模型。會計算電路中各點的電位；4.

掌握支路電流法、疊加原理和戴維寧定理等電路的基本分析方法。8第八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一§1.1電路的作用和組成一.電路1.電源(供電裝置)

變壓器、開關(guān)、電線電燈二.電路的組成巖灘、大化等干電池符號(恒壓源)恒流源符號Is恒壓源符號+US-+

E-9第九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一3.中間環(huán)節(jié)

sTrER+_IS三、最簡單的電路模型2.負(fù)載(用電設(shè)備)

+-IR線性電阻符號：10第十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一§1.2、§1.3、§1.4電路的基本物理量有方向:電流、電壓、電動勢無方向:功率、電能一、電流:定義：電荷有規(guī)律運動形成的電子流I、i大小:若：dq/dt＝常數(shù)，則用大寫字母I

來表示

——稱為恒定電流、直流單位：A、mA、uA、nA、kA1A=103mA=106uA=109nA1kA=103Adqdt

dqi＝—dt11第十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一IRE+_用參考方向計算得到的結(jié)果，若：I＞0，則參考方向與實際方向相同；I＜0，則參考方向與實際方向相反；今后講課、作業(yè)中的電流方向均為參考方向。電流方向的表示方法：用箭頭表示方向:實際方向:正電荷的運動方向參考方向:任選方向12第十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一二、電壓、電位：u、U(直流電壓)(1)電位

(2)電壓兩點之間的電位差:單位：V、mV、V、kV⊕·oAdq.B參考點則O點電位：uo＝0若將電荷dq自A點沿任意路徑移到參考點O所做的功為dw，則A點電位：

dwuA＝—dq

dwABuAB＝uA-

uB＝——dq13第十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一方向:實際方向:高電位“+”→低電位“-”參考方向:任意選擇的方向用參考方向計算得到的結(jié)果，若：u＞0,則參考方向與實際方向相同；u＜0,則參考方向與實際方向相反；今后講課、作業(yè)均為參考方向電壓、電位參考方向的表示方法:

雙下標(biāo)Uab(高電位在前,低電位在后)-+正負(fù)號ab箭頭ab14第十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一四、功率

p、P(1)定義:在dt時間內(nèi)電場力做功為dw，則功率：此外,uAB

則表示你選擇的參考方向為A指向B。A點電位uA表示你選擇的參考方向為A指向參考點。三、電動勢e、E——恒壓源兩端的電壓。如：+

E-15第十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一(2)功率單位:W、mW、kW(3)電壓、電流的關(guān)聯(lián)正方向所耗電能：w＝pdt(J焦耳)＝u·i方向關(guān)聯(lián)方向不關(guān)聯(lián)IU+-IU-+16第十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一(4)功率正負(fù)的意義參考方向關(guān)聯(lián)用公式P=+u

i

參考方向不關(guān)聯(lián)用公式P=－u

i

i+u

－i－u+當(dāng)計算結(jié)果P>0時：該元件“吸收功率”(負(fù)載)當(dāng)計算結(jié)果P<0時：該元件“發(fā)出功率”(電源)(5)功率平衡方程式在任一個電路中：|P吸收|＝|P產(chǎn)生|

或：P＝0結(jié)果＞0＜0結(jié)果＞0＜017第十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一§1.6電路的基本定律一.歐姆定律流過線性電阻上的電流與該電阻兩端的電壓成正比,與電阻值成反比。RUI注意：使用歐姆定律時，一定要在圖中標(biāo)明參考方向。RUI方向關(guān)聯(lián)：方向不關(guān)聯(lián)：18第十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一二.克希荷夫定律(基爾霍夫定律)1、名詞注釋支路：電路中每一個分支節(jié)點：三個或三個以上支路的聯(lián)結(jié)點回路：電路中任一閉合路徑網(wǎng)孔：沒有支路穿過的回路例1支路：ab、ad、…...(共6條)節(jié)點：a、b、…...(共4個)回路：abda、bcdb、…...(共7個)網(wǎng)孔：abda、bcdd、adca(共3個)I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-19第十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一2、克氏電流定律KCL(1)定義

對任何節(jié)點，在任一瞬間，流入該節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和。I1＋I(xiàn)3＝I2＋I(xiàn)4

即：或：在任一瞬間，一個節(jié)點上電流的代數(shù)和為0。I1I2I3I4例2I＝0

I入＝I出又：

I1＋I(xiàn)3－I2－I4＝0即：20第二十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一I1+I2=I3I=0(2)克氏電流定律的擴展應(yīng)用電流定律還可以擴展到電路的任意封閉面。

I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R廣義節(jié)點例3例421第二十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一2、克氏電壓定律KVL(1)定義：在任一瞬間，對電路中的任一回路，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其電壓的代數(shù)和恒等于0。即：注意：U

：當(dāng)U

的參考方向與繞行方向一致時取“＋”IR：當(dāng)I的參考方向與繞行方向一致時,IR取“＋”電動勢:當(dāng)作電壓看待(＋→－)寫在方程左邊。當(dāng)方向與繞行方向一致時取“＋”例如：回路a-d-c-aI3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-

+E4－I5R5＋I(xiàn)3R3－I4R4－E3=0U＋I(xiàn)R＝022第二十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一E+_RabUab=?I(2)克氏電壓定律的擴展應(yīng)用克氏電壓定律也適合開口電路。例5Uab＋I(xiàn)·R－E＝0Uab＝E

－I·R23第二十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一§1.5理想電路元件一、無源元件1.電阻R、r(1)圖形符號R(或r)i+u-(3)伏安特性——元件上u~i關(guān)系iuui本課只討論線性電阻(2)常用單位、k、M——線性電阻——非線性電阻24第二十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一(4)電阻的串聯(lián)RR=R1+R2+……分壓公式……………UIR1R2…U1U2此外：25第二十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一(5)電阻的并聯(lián)R可寫成：R＝R1//R2//……//Rn分流公式……I2In……R1R2RnUII126第二十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一兩電阻并聯(lián)時分流公式:RR1R2UI1I2I——注意電流方向27第二十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一N2.電感ui(1)圖形符號L無鐵心L有鐵心＝constant若：稱此線圈為線性定常電感元件。L——稱為電感元件的自感系數(shù)。(2)單位H(亨)(Henry,亨利)，常用H,mH表示。28第二十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一(3)電感中電流、電壓的關(guān)系L＋

u－iL＋

u－i電磁感應(yīng)定律∵

＝Li當(dāng)i＝I(直流)時,在直流電路中電感相當(dāng)于短路。u＝0di/dt＝0(4)電感的串聯(lián)和并聯(lián)電感串聯(lián)時，總電感：L＝L1＋L2＋……電感并聯(lián)時，總電感的倒數(shù)：29第二十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一3.電容++++----+q-qui(1)圖形符號(2)單位F(Farad，法拉),常用F，pF等表示。C無極性C+有極性稱此元件為線性定常電容元件。C——稱為電容器的容量。＝constant若：30第三十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一C＋

u－iC＋

u－i∵q＝Cu當(dāng)u＝U(直流)時,在直流電路中電容相當(dāng)于斷路。電容有隔斷直流作用。i＝0du/dt＝0(3)電容中電流、電壓的關(guān)系(4)電容的串聯(lián)和并聯(lián)電容串聯(lián)時，總電容的倒數(shù)：電容并聯(lián)時，總電容：C＝C1＋C2＋……31第三十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一二、電源元件1、電壓源(1)實際電壓源U＝E－IRo(2)理想電壓源(恒壓源)

——Ro=0時的電壓源IE+_UUIRo+-E特點:(a)輸出電壓不變，其值恒等于電動勢,即UE;(b)恒壓源中的電流由外電路決定。

32第三十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一2、電流源(1)實際電流源ISRoabUabI(2)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,即:I=IS(2)恒流源兩端電壓由外電路決定。abIUabIs33第三十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一電壓源中的電流如何決定？電流源兩端的電壓等于多少？例1Uab=?原則：Is不能變，E不能變。電壓源中的電流:I=IS恒流源兩端的電壓Uab＝I·R－EER_+abIsI=?34第三十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一10V+-2A2I討論題哪個答案對???××35第三十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一E+-2RE+-R2RRR2R2R2R§1.7支路電流法對于簡單電路，通過串、并聯(lián)關(guān)系即可求解。如：I=?I總I總36第三十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一對于復(fù)雜電路（如下圖）僅通過串、并聯(lián)無法求解，必須經(jīng)過一定的解題方法，才能算出結(jié)果。如：E4-I4+_E3+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I337第三十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一支路電流法

一、解題思路:根據(jù)克氏定律，列獨立節(jié)點電流和回路電壓方程，然后聯(lián)立求解。二、支路電流法解題步驟:1.對每一支路假設(shè)一未知電流,并設(shè)參考方向。設(shè)網(wǎng)孔繞行方向。例1E4E3-+R3R6R4R5R1R2+_2.列電流方程若電路中有n個節(jié)點,則可列出(n－1)個KCL獨立方程。例1電路節(jié)點數(shù)n=4，只能列3個KCL方程。I2I5I6I1I4I338第三十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_bacd節(jié)點a：I3＋I(xiàn)4＝I1節(jié)點c：I2＝I5＋I(xiàn)3節(jié)點b：I1＋I(xiàn)6＝I23.列電壓方程若電路中有m個網(wǎng)孔,則可列出m個KVL獨立方程。本電路有3個網(wǎng)孔，可列出3個KVL方程。abda:I4R4＋I(xiàn)1R1－I6R6－E4

＝0bcdb:I2R2＋I(xiàn)5R5＋I(xiàn)6R6＝0adca:－I4R4－I5R5＋I(xiàn)3R3－E3＋E4＝039第三十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一4.解聯(lián)立方程組電壓、電流方程聯(lián)立求得：I1~I6I3＋I(xiàn)4＝I1I1＋I(xiàn)6＝I2I2＝I5＋I(xiàn)3I4R4＋I(xiàn)1R1－I6R6－E4

＝0I2R2＋I(xiàn)5R5＋I(xiàn)6R6＝0－I4R4－I5R5＋I(xiàn)3R3－E3＋E4＝0三、支路電流法的優(yōu)缺點:優(yōu)點：能解決所有復(fù)雜電路。缺點：電路中網(wǎng)孔、節(jié)點數(shù)多時，所需方程的個數(shù)較多，求解不方便。40第四十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一n=4m=3例2四、支路中含有恒流源的情況電流方程:a：I1＋I(xiàn)3S＝I2b：

I4＋I(xiàn)5＝I2c：

I6＋I(xiàn)3S＝I4電壓方程:abda:I1R1＋I(xiàn)2R2＋I(xiàn)5R5－E＝0bcdb:I4R4＋I(xiàn)6R6－I5R5＝0abca:I2R2＋I(xiàn)4R4－Ux

＝0結(jié)果:5個電流+1個電壓=6個未知數(shù),由6個方程求解。+Ux-dE+_bcI1I2I4I5I6R5R4R2R1aI3sR641第四十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一I2R1I1E1R2E2I3R3+_+_原電路+

§1.8迭加定理一、概念——在多個電源同時作用的線性電路中，任何支路的電流(或電壓),都是各個電源單獨作用時在此支路中所產(chǎn)生的電流(或電壓)的代數(shù)和。I1＝I1'

－I1''I2＝-I2'

＋I(xiàn)2''I3＝I3'

＋I(xiàn)3''I1'+_E1I2'R1R2I3'R3E1單獨作用I2''R1I1''R2E2I3''R3+_E2單獨作用＝42第四十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一二、迭加定理應(yīng)用步驟(以求I1為例)1.畫分電路。有幾個獨立電源就畫幾個分電路。每一個分電路只有一個獨立電源單獨作用，其余的恒壓源短接，恒流源斷開，電阻(包括內(nèi)阻)留下。I2R1I1E1R2E2I3R3+_+_原電路+I1'+_E1I2'R1R2I3'R3E1單獨作用I2''R1I1''R2E2I3''R3+_E2單獨作用＝43第四十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一2.求分電路中的分量I2R1I1E1R2E2I3R3+_+_原電路+I1'+_E1I2'R1R2I3'R3E1單獨作用I2''R1I1''R2E2I3''R3+_E2單獨作用＝44第四十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一

3.求原電壓或原電流。原電流(或電壓)＝所有分電流(或電壓)的代數(shù)和。代數(shù)和中分量的正負(fù)取法：當(dāng)分量的參考方向與原量的一致時取“+”，相反時取“–”。如本例中：I1＝I1'

－I1''I2R1I1E1R2E2I3R3+_+_原電路+I1'+_E1I2'R1R2I3'R3E1單獨作用I2''R1I1''R2E2I3''R3+_E2單獨作用＝45第四十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一例+-R210IIS4AE20VRS10R110迭加原理用求：I=?I=I'–I"=1A+R2I'ISRSR1解：+-R2I"ERSR146第四十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一三、應(yīng)用迭加定理要注意的問題1.迭加定理只適用于線性電路(電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變)。2.功率不能疊加(功率為電壓和電流的乘積，為電源的二次函數(shù))。P≠P'+P''+……3.電壓(或電流)疊加時要注意各分量的參考方向。4.分電路不一定只含有一個獨立電源。但每個獨立電源在分電路必須出現(xiàn)一次，而且也只能出現(xiàn)一次。例如：47第四十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一+－－+E1E2IS1R1R2R3R4IS2I4＝＋+－－+E1E2R1R2R4

I4'IS1R3R4IS2R1R2I4''48第四十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一一、名詞解釋二端網(wǎng)絡(luò)：若一個電路只通過兩個輸出端與外電路相聯(lián)，則該電路稱為“二端網(wǎng)絡(luò)”。§1.9等效電源定理

戴維南定理諾頓定理無源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)中沒有電源有源二端網(wǎng)絡(luò)：二端網(wǎng)絡(luò)中含有電源ABAB49第四十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一二、戴維南定理1、概念任何一個有源二端線性網(wǎng)絡(luò)都可用一個恒壓源U0和一個內(nèi)阻R0相串來等效。其中U0等于端口開路電壓，R0等于端口的輸入電阻(將有源二端網(wǎng)絡(luò)的獨立電源處理為0)。有源二端線性網(wǎng)絡(luò)外電路AB外電路U0R0+_AB等效50第五十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一R0=從二端網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的電阻。(恒壓源短路，恒流源斷路)U0=有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓；ES=0IS=0變成無源二端網(wǎng)絡(luò)ABR0有源二端線性網(wǎng)絡(luò)ABU0+－有源二端線性網(wǎng)絡(luò)外電路AB外電路U0R0+_AB等效51第五十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一(1)畫等效電路用戴維寧定理求U例12、戴維南定理應(yīng)用步驟+-UoRoABRL+U-R14R24R350RS533ABIS1AR