吉林大學電工電子技術(shù)課件(很詳細的)

1、電工電子技術(shù),通信工程學院電工電子教學中心 徐卓君,第一節(jié) 電路和電路模型 第二節(jié) 電路的基本物理量及其參考方向 第三節(jié) 理想電路元件 第四節(jié) 基爾霍夫定律 第五節(jié) 電路中的電位及其計算,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,一、電路 二、電路模型,返回,一、電 路,電路是由某些電氣元件按一定方 式連接起來的總體，它提供了電 流流通的路徑。,電路主要由電源、負載和中間環(huán) 節(jié)三部分組成。,1.定義:,2.組成:,返回,例如：手電筒電路,電源,中間環(huán)節(jié),負載,* 一般不希望中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生能量或 信號的轉(zhuǎn)換,返回,返回,2. 常見的理想電路元件,返回,3. 手電筒的電路模型,電源,

2、中間環(huán)節(jié),負載,電路模型只反映實際電路的作用及其相互的連接方式，不反映實際電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、幾何形狀及相互位置。,返回,S,第二節(jié) 電路的基本物理量及其參考方向,一、電流及其參考方向 二、電壓及其參考方向 三、關(guān)聯(lián)參考方向 四、電能和電功率,返回,一、電流及其參考方向,1. 定義：,在電場的作用下，電荷有規(guī)則的定向移動形成電流，我們把單位時間內(nèi)通過導體橫截面積的電荷量定義為電流強度。,i = dq/dt,大小和方向都隨時間改變的叫交流 用i 表示 大小和方向都不隨時間改變的叫直流 用I 表示,返回,2. 單位：,1安培（A）=1000毫安(mA) 1毫安(mA)=1000微安(A),4. 參考方

3、向 ：在分析和計算電路時往往任意選定某一方向作為電流的正方向，也稱參考方向。,返回,二、電壓及其參考方向,* 參考方向與實際方向的關(guān)系 在規(guī)定的參考方向下，若計算結(jié)果 I 0 參考方向與實際方向一致 I 0 參考方向與實際方向一致 U 0，說明元件在吸收功率，一定是負載， 求出的P 0，說明元件在發(fā)出功率，一定是電源。,返回,例、,圖中五個元件代表電源或負載。參考方向如圖所示。已知：I1=4A、I2=6A、U1=140V、U2=90V、U3=60V、U4=80V、U5=30V。 （1）試標出各電流和電壓的實際方向；（2）判斷哪些元件是電源，哪些是負載；（3）計算各元件功率。,U,I,電流、電壓

4、同相 負載 電流、電壓反相 電源,元件1、2 電源 元件3、4、5 負載,P1=140V4A560W P290V6A540W P480V4A320W P530V6A180W P3(560 + 540320180)W 600W,返回,第三節(jié) 理想電路元件,一、無源理想元件 二、有源理想元件,返回,1. 電阻元件,i,u,R, 電壓與電流關(guān)系 u = i R 滿足歐姆定律 R=u / i,若R為常數(shù)稱為線性電阻 若R隨u，i的變化而變化稱為非 線性電阻 只有線性電阻才滿足歐姆定律, 功率,返回,一、 無源理想元件,* P總是大于0 即 P 0 電阻是耗能元件。 (一般電阻上電壓與電流取關(guān)聯(lián)參考方向

5、。),返回,=Li L=i L單位是亨利(H) L為常數(shù)稱為線性電感 L不是常數(shù)稱為非線性電感,返回,* 若i = I ，uL=0 電感對直流相當于短路,* 它是一種儲能元件 不消耗能量,返回,WL=,1,2,L i 2,返回,返回, 電壓與電流關(guān)系,i =,dq,dt,=,C,duC,dt,若 uCUC 則 i0 * 電容元件對直流相當于開路,返回,WC=,t,0,P dt,=,C uC,2,1,2,電容是一種儲能元件,不消耗電能,電路中能量轉(zhuǎn)換過程 電阻 耗能元件 電 電感 源 儲能元件 電容,返回,常用電阻,常用電感,1. 電壓源 理想電壓源(恒壓源),US,I,U,返回,二、 有源理想

6、元件, 實際電壓源,US,U,R0,U = US I R0,I,當R0 R時，R00, U= US,返回,2. 電流源 理想電流源(恒流源),I,IS,U,返回, 實際電流源,IS,I,U,R0,I= IS UR0,返回,例1、電路如圖，求理想電壓源和理想電流源的功率。,US 1V,R 1,IS 1A,解: 該電路為串聯(lián)電路 各元件的電流均為IS.,PUS = US IS=1W PR = IS2 R = 1W PIS = (PUS +PR) = 2W,此時電壓源吸收功率(負載),返回,在電路中起電源作用，但其大小和方向受 電路中其它支路的電流或電壓控制，這種電源 稱為受控源。,VCVS,CCV

7、S,VCCS,CCCS,u1,r i1,i1,g u1,常見的受控電流源和電壓源，如下圖,3. 受控源,返回,電流控制的電流源,Ii,ri,Ii,I0,r0,電壓控制的電壓源,ri,r0,ui,u0,ui,返回,第四節(jié) 基爾霍夫定律,一、基爾霍夫電流定律（KCL) 二、基爾霍夫電壓定律 （KVL),返回,幾個概念 支路: 電路中的每一分支叫做支路。一個支路通 過同一個電流。 節(jié)點: 由三條或三條以上的支路相連接的點叫 做節(jié)點。 回路:電路中的任一閉合路徑叫做回路。,返回,圖中有6個節(jié)點,圖中有4個節(jié)點,圖中有6條支路,圖中有8條支路,圖中有3個回路,圖中有7個回路,一、基爾霍夫電流定律(KCL

8、) 對于電路中的任 一節(jié)點，在任一瞬間 流入節(jié)點的電流之和 一定等于流出該節(jié)點 的電流之和。(第一 定律),如圖： I1 I2 I3,對電路中的任一節(jié)點，在任一瞬間，該節(jié)點 上電流代數(shù)和等于零。 I 如圖 I1 I2 I3 ,規(guī)定流入節(jié)點的電流取正,流出節(jié)點的電流取負。,返回,Ii IO,推廣：適用于封閉面,IB,IC,IE,IB IC IE 滿足三極管電流分配關(guān)系,返回,例：標出圖中未知電流大小。,2A 8A,3A,3,4,6A,1A,5A,二、基爾霍夫電壓定律(KVL) 在任一瞬間，沿任一閉合回路繞行一周，各部分電壓降的代數(shù)和等于零，即 U。與繞向一致的電壓取正，反之取負。,返回,R1,R

9、2,U1,U2,I1,I2,US1,US2,a,U1US1US2U2 = 0 I1 R1US1US2I2 R20,在電路中任意回路 繞行方向上電動勢 的代數(shù)和等于電阻 上電壓降的代數(shù)和 US IR,規(guī)定 與繞向一致的電壓 和電流取正，反之取負。,US1 US2 I1 R1 I2 R2,返回,推廣: 適用于開口電路 U開=U,說明:上述兩定律適用于任何變化的電壓和電流。,例1. 已知E1=7V，E2=16V，E3=14V，R1=16 R2=3，R3=9。求：K打開時，Uab=？ K閉合時，I3=？,1、K打開，I3=0 UR3=0,E1+Uab+E3E2= 0 Uab=714+16=9V,2、K閉合，Uab=0 E1+E3E2 + I3R3= 0 I3=(E1E3 + E2) R3 =99=1A,返回,第五節(jié) 電路中的電位及其計算,一、電位 二、電源的習慣畫法,返回,一、電位 電路中某點的電位等于該點到參考點之間的 電壓，參考點就是零電位點。,Ue=0 I=9/9A=1A Ua=5V Ub=5V2V=3V Uc=5V6V= 1V Ud=4V Uab=2V,返回,e,5V,4V,a,b,c,d,3,2,4,若參考點選在d點則： Ua = 9V U