电工学-电子技术(-第七版-秦增煌)课件-第1章ppt.ppt

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1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。或电路元件按一定方式组合而成。 发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电源电源: 提供提供电能的装置电能的装置负载负载: 取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间

2、环节：传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页直流电源直流电源: 提供能源提供能源信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等负载负载信号源信号源: 提供信息提供信息放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒 电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一

3、页电路的组成：电源，负载和中间环节电路的组成：电源，负载和中间环节电源：将非电能转换成电能的装置，电源：将非电能转换成电能的装置， 例如：发电机、干电池例如：发电机、干电池负载：将电能转换成非电能的装置负载：将电能转换成非电能的装置 例如：电动机、电炉、灯例如：电动机、电炉、灯中间环节：连接电源和负载的部分，起传输和分中间环节：连接电源和负载的部分，起传输和分 配电能的作用。例如：输电线路配电能的作用。例如：输电线路下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页简单电路：简单电路：S电源电源中间环节中间环节负载负载E下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页复杂电路

4、：复杂电路： 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页发电机发电机 电灯电灯电动机电动机 电炉电炉 升压升压变压器变压器 降压降压变压器变压器 输电线输电线 电源电源中间环节中间环节 负载负载 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页我们常将具有一定功能的电路视为一个系统。我们常将具有一定功能的电路视为一个系统。 对一个系统而言，电源（或信号源）的作对一个系统而言，电源（或信号源）的作用称为激励，由激励引起的结果（如某个元件用称为激励，由激励引起的结果（如某个元件上的电流上的电流、 电压）称为响应。电

5、压）称为响应。 激励和响应的关系就是作用和结果的关系，激励和响应的关系就是作用和结果的关系，往往对应着输入与输出的关系。往往对应着输入与输出的关系。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 分析 “电路” 问题的 核心点 任何电路，都是在电动势、电压或电流的作用下进行工作的，对于电路的分析和计算就是要讨论电压、电动势和电流状态以及它们之间的关系。即讨论即讨论响应响应的的状态状态及与及与激励激励的的关系关系下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页（circuit model) 为了便于用数学方法分析电路为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路一般要将实际电

6、路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电路模型。相对应的电路模型。l实实际电路际电路都是根据人们的需要将实际的电路元都是根据人们的需要将实际的电路元件或器件搭接起来，以完成人们的预想要求。件或器件搭接起来，以完成人们的预想要求。l如如发电机、变压器、电动机、电阻器及电容器发电机、变压器、电动机、电阻器及电容器等，但是，实际元器件的电磁特性十分复杂。为等，但是，实际元器件的电磁特性十分复杂。为便于对电路的分析和数学描述，常将实际元器件便于对电

7、路的分析和数学描述，常将实际元器件理想化（即模型化）理想化（即模型化）下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页实际电路实际电路实际器件（电阻器、电容器、实际器件（电阻器、电容器、电感线圈、晶体管、集成电路等）电感线圈、晶体管、集成电路等）电路模型电路模型抽象抽象近似近似理想电路元件（电阻元件、电容元件、理想电路元件（电阻元件、电容元件、电感元件、电源、理想运放等）电感元件、电源、理想运放等） 器件建模：器件建模：1.1.保留主要电磁特性保留主要电磁特性2.2.一个器件可由多个元件模型表示一个器件可由多个元件模型表示电路的建模过程电路的建模过程下一页下一页总目录总目录 章目录章

8、目录返回返回上一页上一页理想电路元件：理想电路元件： 在一定条件下，突出其主要电磁性，忽略在一定条件下，突出其主要电磁性，忽略次要因素，将实际电路元件理想化（模型化）次要因素，将实际电路元件理想化（模型化）。电路模型：电路模型： 由理想电路元件所组成的电路，就是实由理想电路元件所组成的电路，就是实 际际电路的电路模型。电路的电路模型。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页手电筒的电路模型手电筒的电路模型R+RoES+UI电池电池导线导线灯泡灯泡开关开关 手电筒由电池、灯手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。泡、开关和筒体组成。 理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、理想电路元

9、件主要有电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。电容元件和电源元件等。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页R+RoES+UI电池电池导线导线灯泡灯泡开关开关 电池电池是电源元件，其是电源元件，其参数为电动势参数为电动势 E 和内阻和内阻Ro； 灯泡灯泡主要具有消耗电能主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，的性质，是电阻元件，其参数为电阻其参数为电阻R； 筒体筒体用来连接电池和灯用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。为是无电阻的理想导体。 开关开关用来控制电路的通用来控制电路的通断。断。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返

10、回上一页上一页电路与电路模型 实际电路： 电路模型：导线开关电池灯泡+R0R开关E干电池电珠S导线开关电池+R0R开关E干电池电珠SI下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电阻电阻(resistance)R电感电感(inductance)L电容电容(capacitance)C电压源电压源(voltage source)电流源电流源(current source)Is常用理想元件如下：常用理想元件如下：E下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 电路的基本物理量1.电流(current)概念:电荷有规则的定向运动大小:单位时间通过导体横截 面的电荷量方向:正

11、电荷移动的方向单位:安培(A) 毫安(mA) 微安(A) abSIab i =dq / dt I = q / t (直流)下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2. 电压电压(voltage) ab两点间的电压两点间的电压Uab 在数值上等于电场力把单在数值上等于电场力把单位正电荷从位正电荷从a点移到点移到b点所点所做的功。做的功。abEbaIUabUab=Va-Vb l单位单位：伏特：伏特(V) 千伏千伏(kV) 毫伏毫伏(mV)下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3. 电位电位（electric potential) 电路中某点的电位就是该点到参考

12、点之间的电路中某点的电位就是该点到参考点之间的电压，数值上等于电场力把单位正电荷从该点移电压，数值上等于电场力把单位正电荷从该点移到参考点所做的功。参考点用到参考点所做的功。参考点用 或或 表示。表示。 Va=Uao下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页4.电动势电动势（electromotive force)abEbaIUab电源的电动势电源的电动势 Eba 在数值上在数值上等于电场力把单位正电荷从等于电场力把单位正电荷从电源的低电位端电源的低电位端 b 经电源内经电源内部移到高电位端部移到高电位端 a 所做的功。所做的功。单位：电动势与电压的单位相同。为伏特单位：电动势

13、与电压的单位相同。为伏特(V)下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页物理量物理量实实 际际 方方 向向电流电流 I正电荷运动的方向正电荷运动的方向电动势电动势E ( (电位升高的方向电位升高的方向) ) 电压电压 U( (电位降低的方向电位降低的方向) )高电位高电位 低电位低电位 单单 位位kA 、A、mA、A低电位低电位 高电位高电位kV 、V、mV、VkV 、V、mV、V下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电路分析中的电路分析中的假设假设正方向正方向（参考方向）（参考方向）问题的提出问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量在复杂电路中难于判断

14、元件中物理量 的实际方向，电路如何求解？的实际方向，电路如何求解？电流方向电流方向AB？电流方向电流方向BA？U1ABRU2IR下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页解决方法解决方法(1) 在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；(3) 根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致；若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。(2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关根据电路的定律、定理，列出物理

15、量间相互关 系的代数表达式；系的代数表达式；下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电流：电流：Uab 双下标双下标电压：电压：IE+_ 在分析与计算电路时，对在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。电量任意假定的方向。Iab 双下标双下标aRb箭箭 标标abRI正负极性正负极性+abU U+_下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致，电流，电流(或电压或电压)值为值为正值正值；实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反，电流，电流(或电压或电压)值为值为负值负值。注意：注意： 在参考方向选定后，电流在参考方向

16、选定后，电流 ( 或电压或电压 ) 值才有正负值才有正负之分。之分。 若若 I = 5A，则电流从则电流从 a 流向流向 b；例：例：若若 I = 5A，则电流从，则电流从 b 流向流向 a 。abRIabRU+若若 U = 5V，则电压的实际方向，则电压的实际方向从从 a 指向指向 b；若若 U= 5V，则电压的实际方向，则电压的实际方向从从 b 指向指向 a 。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页参考方向：人为规定的方向。参考方向：人为规定的方向。关联的参考方向：关联的参考方向： U=IR 非关联的参考方向：非关联的参考方向： U= -IR UIUI下一页下一页总目录

17、总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页abaaabbbII+-+-+-UU+实际实际方向方向实际实际方向方向实际实际极性极性实际实际极性极性I0I0U0 表明元件是吸收功率是表明元件是吸收功率是负载负载 若若 P 0 时时, , 则说明则说明 U、I 的实际的实际方向一致，此部分电路消耗电功率，方向一致，此部分电路消耗电功率，为为负载负载。 所以，从所以，从 P 的的 + + 或或 - - 可以区分器件的性质，可以区分器件的性质，或是电源，或是负载。或是电源，或是负载。结结 论论在进行功率计算时，在进行功率计算时，如果假设如果假设 U U、I I 正方向一致正方向一致。 当计算的当计算的 P

18、 0 时时, , 则说明则说明 U、I 的实际方的实际方向相反，此部分电路发出电功率，向相反，此部分电路发出电功率，为电源为电源。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页UIUIUIUI下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页因为因为P2 = P1 + PR，所以电路的功率平衡。所以电路的功率平衡。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页额定值额定值: 电气设备在正常运行时的规定使用值电气设备在正常运行时的规定使用值： I IN ，P IN ，P PN 额定工作状态：额定工作状态： I = IN ，P = PN 1. 额定值反映电气设备的使

19、用安全性；额定值反映电气设备的使用安全性；2. 额定值表示电气设备的使用能力。额定值表示电气设备的使用能力。例：例：灯泡：灯泡：UN = 220V ，PN = 60W电阻：电阻： RN = 100 ，PN =1 W 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例：如图，已知例：如图，已知U1=14V, I1=2A, U2=10V, I2=1A, U3= - 4V, I4= - 1A, 求各方可框电路中的功率，求各方可框电路中的功率， 并说明是吸收功率还是发出功率。并说明是吸收功率还是发出功率。342U1I1U3I4I2U21下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一

20、页解：解： P1= U1I1= - 142= 28 W P2=U2I2=10 1=10 WP3= - U3I1= - (-4) 2=8 WP4= - U2I4= - 10 (-1)=10 WP1+P2+P3+P4=(-28)+10+8+10=0验算：验算：满足满足 P=0: 结果正确结果正确 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页特征特征: 开关开关 断开断开I = 0电源端电压电源端电压 ( 开路电压开路电压 )负载功率负载功率U = U0 = EP = 01. 开路处的电流等于零；开路处的电流等于零； I = 02. 开路处的电压开路处的电压 U 视电路情况而定。视电路

21、情况而定。电路中某处断开时的特征电路中某处断开时的特征: :I+U有有源源电电路路IRoR EU0 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电源外部端子被短接电源外部端子被短接 特征特征:0SREII U = 0 PE = P = IR0P = 01.1. 短路处的电压等于零；短路处的电压等于零； U = 02. 2. 短路处的电流短路处的电流 I 视电路情况而定。视电路情况而定。I+U有有源源电电路路IR0R EU0 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页【思考与练习】1-5-2 额定值为1W、100的碳膜电阻，在使用时电流和电压不得超过多大值？l答：由

22、功率答：由功率P与电阻与电阻R的关系公式的关系公式P = I2 R 或或 P= U2/Rl可得：电流可得：电流 I =P/R = (1/100)1/2=0.1Al同理：电压同理：电压U =PR = (1100)1/2=10V下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页【思考与练习】1-5-5 有一台直流发电机，其名牌上标有40kW、230V、174A。试问：什么是发电机的空载运行、轻载运行、满载运行和过载运行？负载的大小，一般指什么而言？l答：答：空载运行空载运行 指发电机对外开路，无功率输出；指发电机对外开路，无功率输出； 轻载运行轻载运行 指发电机所带负载取用功率小于或远小于

23、额指发电机所带负载取用功率小于或远小于额定功率的定功率的40kW，或输出电流小于或远小于，或输出电流小于或远小于174A； 满载运行满载运行 发电机所带负载取用功率基本与发电机额定发电机所带负载取用功率基本与发电机额定功率功率(40kW)相当；相当； 过载运行过载运行 负载从发电机取用的功率大于发电机的额定负载从发电机取用的功率大于发电机的额定功率，这种情况对发电机的运行有较大危害。功率，这种情况对发电机的运行有较大危害。负载的大小负载的大小 一般指负载从电源取用功率的大小。一般指负载从电源取用功率的大小。 显然，此时显然，此时R愈小负载愈大，反之亦然。愈小负载愈大，反之亦然。下一页下一页总目

24、录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页支路：支路：电路中的每一个分支。电路中的每一个分支。 一条支路流过一个电流，称为支路电流。一条支路流过一个电流，称为支路电流。三条或三条以上支路的联接点。三条或三条以上支路的联接点。由支路组成的闭合路径由支路组成的闭合路径。内部不含支路的回路。内部不含支路的回路。I1I2I3ba E2R2 R3R1E11 12 23 3下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页Kirchhoff s current law(KCL) 在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结在任一瞬间，流向任一

25、结点的电流等于流出该结点的电流。点的电流。 实质实质: 或或: = 0I1I2I3ba E2R2 R3R1E1对结点对结点 a： I1+I2 = I3或或 I1+I2I3= 0下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页I =?例例:广义结点广义结点I = 0IA + IB + IC = 0ABCIAIBIC2 +_+_I5 1 1 5 6V12V下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页Kirchhoff s voltage law(KVL)即：即： U = 0 在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个

26、方向上电位升之和等于电位降之和。周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。对回路对回路1：对回路对回路2： E1 = I1 R1 +I3 R3I2 R2+I3 R3=E2或或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0 或或 I2 R2+I3 R3 E2 = 0 I1I2I3ba E2R2 R3R1E11 12 2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例：电路如图，应用基尔霍夫电压定律列例：电路如图，应用基尔霍夫电压定律列 出回路方程。出回路方程。+-I3R3E3R2I2E2I1R1解：解：- I1R1 E2+I2R2+E3 I3R3=0 或或 - I1R1+I2R2 I3R

27、3=E2 E3 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页推广应用于部分电路推广应用于部分电路 R0+-IUEU=E IR0下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1列方程前列方程前标注标注回路循行方向；回路循行方向； 电位升电位升 = 电位降电位降 E2 =UBE + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + UBE = 02应用应用 U = 0项前符号的确定：项前符号的确定： 3. 开口电压可按回路处理开口电压可按回路处理 注意：注意：1 1对回路对回路1：E1UBEE+B+R1+E2R2I2_下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页对网

28、孔对网孔abda：对网孔对网孔acba：对网孔对网孔bcdb：R6I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0对回路对回路 adbca，沿逆时针方向循行，沿逆时针方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0应用应用 U = 0列方程列方程对回路对回路 cadc，沿逆时针方向循行，沿逆时针方向循行： I2 R2 I1 R1 + E = 0adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返

29、回上一页上一页2. 举例举例 求图示电路中求图示电路中各点的电位各点的电位: :Va、Vb、Vc、Vd 。解：解：设设 a为参考点，为参考点， 即即Va=0V设设 b为参考点，即为参考点，即Vb=0Vbac20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页bca20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d+90V20 5 +140V6 cd下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页图示电路，计算开关图示电路，计算开关S S 断开和闭合时断开和闭合时A点点 的电位的电位VA解解: (1)当开关当开关S S断开时断开时(2) 当开关闭合时当开关闭合时, ,电路电路 如图（如图（b）电流电流 I2 = 0，电位电位 VA = 0V 。电流电流 I1 = I2 = 0，电位电位 VA = 6V 。电流在闭合电流在闭合路径中流通路径中流通2K A+I I1 12k I I2 26V(b)2k +6VA2k SI I2 2I I1 1(a)下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A+12V12VBRPR1R212V 12V BARPR2R1I下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页