北理工電氣工程基礎(chǔ)課件-第一章

北理工電氣工程基礎(chǔ)課件-第一章目錄電氣工程概述電路的基本概念電路的分析方法電路的暫態(tài)分析交流電路的分析01電氣工程概述電氣工程是研究電能的產(chǎn)生、傳輸、分配、轉(zhuǎn)換和利用的工程學(xué)科。定義電氣工程涉及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，包括電力系統(tǒng)、電機與電力電子、控制理論等，是一門綜合性強的學(xué)科。特點電氣工程的定義與特點

電氣工程的發(fā)展歷程早期階段從19世紀末到20世紀初，電氣工程開始起步，主要涉及發(fā)電機和電動機的發(fā)明與應(yīng)用。中期階段從20世紀中期到晚期，隨著半導(dǎo)體技術(shù)和計算機科學(xué)的興起，電氣工程逐漸向數(shù)字化和自動化方向發(fā)展?，F(xiàn)代階段進入21世紀，電氣工程與信息科學(xué)、物理科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的交叉融合更加緊密，呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢。新能源與可再生能源隨著環(huán)保意識的提高，新能源與可再生能源成為電氣工程的重要應(yīng)用領(lǐng)域，涉及到太陽能、風(fēng)能、水能等領(lǐng)域的研發(fā)和應(yīng)用。電力系統(tǒng)包括發(fā)電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)，涉及到發(fā)電廠、變電站、電網(wǎng)和用戶等方面的技術(shù)和管理。電機與電力電子電機是電氣工程的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一，涉及到電動機和發(fā)電機的設(shè)計、控制和應(yīng)用。電力電子則涉及到電力系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換和控制系統(tǒng)?？刂评碚摽刂评碚撌请姎夤こ痰暮诵膶W(xué)科之一，涉及到自動化系統(tǒng)、智能控制、運動控制等方面的理論和應(yīng)用。電氣工程的應(yīng)用領(lǐng)域02電路的基本概念電源負載開關(guān)導(dǎo)線電路的組成與元件01020304提供電能，將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能。消耗電能，將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量?？刂齐娐返耐〝唷鬏旊娔?。03通路電路中存在正常電流流過。01開路電路中無電流流過。02短路電路中電流很大，可能造成嚴重后果。電路的狀態(tài)與參數(shù)電流與電壓成正比，與電阻成反比。歐姆定律基爾霍夫定律戴維南定理電流和電壓在電路中的關(guān)系，包括基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律。一個復(fù)雜電路可以等效為一個簡單的電壓源與電阻串聯(lián)的電路。030201電路的基本定律03電路的分析方法歐姆定律描述了電路中電壓、電流和電阻之間的關(guān)系，即電壓等于電流乘以電阻（V=IR）?；鶢柣舴蚨砂ɑ鶢柣舴螂娏鞫桑↘CL）和基爾霍夫電壓定律（KVL），是電路分析的基本定律。歐姆定律與基爾霍夫定律以節(jié)點電壓為未知量，通過列方程求解電路中各支路電流的方法。節(jié)點電壓法以回路電流為未知量，通過列方程求解電路中各支路電流的方法?；芈冯娏鞣ü?jié)點電壓法與回路電流法線性電路中，多個電源同時作用時，任一支路的電流（或電壓）等于各個電源單獨作用于該支路所產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和。將一個有源線性二端網(wǎng)絡(luò)等效為一個電壓源的方法，其中電壓源的電壓等于網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，內(nèi)阻等于網(wǎng)絡(luò)中所有獨立源置零后的等效電阻。疊加定理與戴維南定理戴維南定理疊加定理04電路的暫態(tài)分析電路從一個穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個穩(wěn)定狀態(tài)的過程。暫態(tài)過程描述電路過渡過程快慢的參數(shù)，通常由電路元件的物理性質(zhì)決定。時間常數(shù)電路達到的一種穩(wěn)定狀態(tài)，此時電路中的電流和電壓不再隨時間變化。穩(wěn)態(tài)暫態(tài)過程的基本概念零狀態(tài)響應(yīng)在給定的初始狀態(tài)下，電路對輸入信號的響應(yīng)。零輸入響應(yīng)沒有輸入信號的情況下，電路從初始狀態(tài)向穩(wěn)態(tài)過渡的過程。一階RC電路由一個電阻和一個電容組成的電路，用于模擬一階電路的響應(yīng)。一階電路的響應(yīng)二階電路在受到輸入信號激勵時，會產(chǎn)生振蕩并逐漸衰減至零。阻尼振蕩二階電路在沒有外部能量補充的情況下，會持續(xù)振蕩。無阻尼振蕩由一個電阻、一個電感和一個電容組成的電路，用于模擬二階電路的響應(yīng)。二階RLC電路二階電路的響應(yīng)05交流電路的分析正弦交流電的定義正弦交流電是指隨時間按正弦規(guī)律變化的電壓或電流信號。正弦交流電的三要素幅值、頻率和相位是描述正弦交流電的三要素。正弦交流電的相位差當(dāng)兩個正弦交流電的頻率相同但初相不同時，它們之間的相位差是它們初相之差。正弦交流電的基本概念阻抗三角形和功率三角形利用阻抗三角形和功率三角形的性質(zhì)，方便計算正弦交流電路中的電壓、電流和功率。串聯(lián)和并聯(lián)諧振分析正弦交流電路中的串聯(lián)和并聯(lián)諧振現(xiàn)象，了解其產(chǎn)生條件和影響。相量法通過引入復(fù)數(shù)相量來描述正弦交流電，簡化計算過程。正弦交流電路的分析方法三相電源由三個相位差為120度的正弦交流電源組成。三相電源的組成根據(jù)三相負載的性