1、電 工 與 電 子 技 術 1緒 論一、課程的地位和主要內容電子電工技術研究電工技術和電子技術的理論及其應用的科學技術。電工技術 電工電子技術（電工學）電子技術 電路分析基礎 磁路與電機模擬電子技術 數(shù)字電子技術 2電工技術 直流電路（1、2、3）；交流電路（4 、5）；磁路和變壓器（6）；交流電動機（7）。 模擬電子技術二極管和晶體管（14）；根本放大電路（15）；集成運算放大器（16）；電子電路中的反應（17）；直流穩(wěn)壓電源（18）。數(shù)字電子技術門電路和組合邏輯電路（20）；觸發(fā)器和時序邏輯電路（21）3二、電工電子技術的開展與應用現(xiàn)狀容量大型化器件小型化功率電子技術微電子技術設計自動化E

2、DA技術1785年，庫侖確定電荷間的作用力；1826年，歐姆提出“歐姆定律”；1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象；1834年，雅可比造出第一臺電動機；1864年，麥克斯韋提出電磁波理論；1895年，馬可尼和波波夫實現(xiàn)第一次無線電通信；1904年，弗萊明發(fā)明第一只電子管（二極管）；1946年，誕生第一臺電子計算機；1947年，貝爾實驗室發(fā)明第一只晶體管；1958年，德克薩斯公司發(fā)明第一塊集成電路。 ：發(fā) 展快速發(fā)展原因電能易轉換易傳輸易控制4 電能的應用非常廣泛，一個國家的電力開展水平標志了其生產開展的 水平。 在工業(yè)中在農業(yè)中 在國防科技中：在現(xiàn)代信息技術中：在日常生活中： 在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)：其

3、他：為什么學習電工學1、電能的應用5 在工業(yè)上的各種生產機械機床、起重機、軋鋼機、鍛壓和鑄造設備、鼓風機、水泵等都是用電來驅動的。 在機械制造工藝上電鍍、電焊、高頻淬火、電路冶煉金屬、電蝕加工、超聲波加工、電子束和離子束加工等都離不開電能。 在自動控制系統(tǒng)中的某些物理量的測量和控制都可以通過電的方法來實現(xiàn)如測量和控制長度、溫度、速度、壓力、水位、流量等。 在工業(yè)中： 在冶金工業(yè)如電解、電鍍和電冶煉等等6 計算機檢測控制系統(tǒng)原理框圖微機傳感器伺服機構模擬信號處理功率放大模數(shù)轉換數(shù)模轉換數(shù)字接口數(shù)字接口 被 測 控 對 象干擾、噪聲、漂移、非線性電工電子技術的典型應用模擬電子技術數(shù)字電子技術電機7

4、在農業(yè)中： 在農業(yè)生產的現(xiàn)代化進程中電力也是其主要動力。 大型農場的機械化、自動化播種、收割、儲藏和加工。 農業(yè)水利設施的修建和農田的自動灌溉等等。8在現(xiàn)代信息技術中： 計算機和整個INTERNET網(wǎng)絡都是由電能來支持的，一旦沒有了電能，整個網(wǎng)絡都將處于癱瘓狀態(tài)。 任何一個與信息技術有關的行業(yè)和用戶，如果沒有了電能，其工作也將無法開展證卷公司將不能營業(yè)，各局部的信息也不能流動9在日常生活中： 在我們日常的生活中，電能就更是不能缺少的了。 例如：我們生活中的最根本的要求就是照明，此外，為了提高物質生活水平，有空調、冰箱、洗衣機、微波爐、電飯煲等。豐富精神生活的電視機、音響、家用PC等。10 所以

5、說，電工電子水準是現(xiàn)代化的一個重要標志，直接影響到工業(yè)、農業(yè)、科學技術和國防建設也直接影響到億萬人民的物質、文化生活，關系著廣闊群眾的切身利益。 11電能具有其他能量形式無法比較的優(yōu)越性電能熱能光能聲能電能風能核能水位能機械能太陽能化學能便于轉換1、電能的特點12電能具有其他能量形式無法比較的優(yōu)越性便于輸送 由于發(fā)電廠通常建于能源產地，而用電單位常常位于能量匱乏的大城市，電力的輸送通過電纜實現(xiàn)。如果輸送能源，則會很不方便。 電能可以方便地被輸送到遠方，而且輸電設備簡單，輸電效率很高。 此外，電能也可以不通過導線而以電磁波的形式傳播。 13電能具有其他能量形式無法比較的優(yōu)越性便于控制 利用電能可

6、以到達高度自動化。例如，控制生產過程或設備，實現(xiàn)程序控制、最正確狀態(tài)控制；檢測生產過程的各種參數(shù)，轉換成一定的電信號，實現(xiàn)自動調節(jié)和管理自動化。同時： 可方便的控制其大小可方便的控制其形式可方便的控制其有無14三、如何學好電工電子技術課程特點：內容多且廣、學時相對少1、注意掌握“三基：2、注重綜合分析與設計 注重工程化素質培養(yǎng)根本原理、根本分析方法、根本應用3、提高學習效率、培養(yǎng)自學能力課堂、答疑、作業(yè)、自學、討論、實驗15學習是一個完整的過程課前：預習（Presentation & Design）課中：積極的思維課后：總結復習(Presentation & Journal)16本課程的考核方

7、式本課程考核由期末考試、實驗(含實驗報告) 、平時（作業(yè)及考勤）三局部組成。其中，期末考試占總成績的70%，實驗(含實驗報告)占總成績的10%，平時成績占總成績的20%。 171.1 電路的作用與組成局部1.2 電路模型1.3 電壓和電流的參考方向1.4 歐姆定律1.5 電源有載工作、開路與短路1.6 基爾霍夫定律1.7 電路中電位的概念及計算 第1章 電路的根本概念與根本定律18電池燈泡EIRU+_負載電源電路：電路是電流的通路。是為了某種需要由電工設備或電路元件按一定方式組合而成。 1.1 電路的作用與組成局部19 (1) 實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉換 (2)實現(xiàn)信號的傳遞與處理放大器揚聲器

8、話筒1. 電路的作用發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐.輸電線t1：熱端t2：冷端mVt1t2熱電偶202. 電路的組成局部電源: 提供電能的裝置負載: 取用電能的裝置中間環(huán)節(jié)：傳遞、分配和控制電能的作用發(fā)電機升壓變壓器降壓變壓器電燈電動機電爐.輸電線21直流電源直流電源: 提供能源信號處理：放大、調諧、檢波等負載信號源: 提供信息2.電路的組成局部放大器揚聲器話筒鼓勵：電源或信號源的電壓或電流，推動電路工作;響應: 由鼓勵所產生的電壓和電流;電路分析：在電路結構、電源和負載等參數(shù)的條件下，討論鼓勵和響應之間的關系。221. 2 電路模型 為了便于用數(shù)學方法分析電路，將實際電路模型化，用

9、足以反映其電磁性質的理想電路元件或其組合來模擬實際電路中的器件，從而構成與實際電路相對應的電路模型。實際電路實際器件（電阻器、電容器、電感線圈、晶體管、集成電路等）電路模型抽象近似理想電路元件（電阻元件、電容元件、電感元件、電源、理想運放等） 器件建模：1.保存主要電磁特性2.一個器件可由多個元件模型表示電路的建模過程23 今后分析的都是指電路模型，簡稱電路圖。在電路圖中，各種電路元件都用規(guī)定的圖形符號表示。電池燈泡EIRU+_負載電源241.3 電壓和電流的參考方向物理量實 際 方 向電流 I正電荷運動的方向電動勢E (電位升高的方向) 電壓 U(電位降低的方向)高電位 低電位 單 位kA

10、、A、mA、A低電位 高電位kV 、V、mV、VkV 、V、mV、V 物理中對根本物理量規(guī)定的方向1. 電路根本物理量的實際方向25電路分析中的參考方向（正方向）問題：在復雜電路中難于判斷元件中物理量 的實際方向，電路如何求解？電流方向AB？電流方向BA？E1AR3E2IR3B26(1) 在解題前先人為地設定一個正方向，作為參考方向。(3) 根據(jù)計算結果確定實際方向。(2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關系的 代數(shù)表達式。解決方法1、正方向（參考方向）的定義： 在分析計算時，對電量人為規(guī)定的方向27(2) 參考方向的表示方法電流：Uab 雙下標電壓： (1) 參考方向（正方向）的定義

11、IE+_ 在分析與計算電路時，對電量任意假定的方向。一種分析方法。Iab 雙下標aRb箭 標abRI正負極性+abU U+_關聯(lián)參考方向負載 U、I參考方向相同；電源 I參考方向與E方向相同。2、電路根本物理量的參考方向28實際方向與參考方向一致，電流(或電壓)值為正值；實際方向與參考方向相反，電流(或電壓)值為負值。(3) 實際方向與參考方向的關系注意： 在參考方向選定后，電流 ( 或電壓 ) 值才有正負之分。 若 I = 5A，則電流從 a 流向 b；例：若 I = 5A，則電流從 b 流向 a 。abRIabRU+若 U = 5V，則電壓的實際方向從 a 指向 b；若 U= 5V，則電壓

12、的實際方向從 b 指向 a 。29例：E=2V, R=1問： 當U分別為 3V 和 1V 時，IR=?E IRRURabU解：(1) 假定電路中物理量的正方向如圖所示；(2) 列電路方程：30(3) 數(shù)值計算（實際方向與假設方向一致）（實際方向與假設方向相反）E IRRURabU31(3) 為了防止列方程時出錯，習慣上在負載兩端把 I 與 U 的方向設為相關聯(lián)正方向。(4) 許多方程式，如U/I=R 僅適用于假設正方向一致的情況。(1) “實際方向是物理中規(guī)定的，而“參考方向（正方向）則是人們在進行電路分析計算時,任意假設的。(2) 在以后的解題過程中，注意一定要先假定“正方向，然后再列方程計

13、算。3、正方向小結32 IRURab假設: 與 的方向一致例假設: 與 的方向相反 IRURab331.4 歐姆定律U、I 參考方向相同時，U、I 參考方向相反時，RU+IRU+I 表達式中有兩套正負號： 式前的正負號由U、I 參考方向的關系確定； U、I 值本身的正負則說明實際方向與參考 方向之間的關系。 通常取 U、I 參考方向相同。U = I R U = IR34解：對圖(a)有, U = IR例：應用歐姆定律對以下圖電路列出式子，并求電阻R。對圖(b)有, U = IRRU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A35電路端電壓與電流的關系稱為伏安特性。 遵循歐姆定律的電阻稱為線性電阻

14、，它表示該段電路電壓與電流的比值為常數(shù)。I/AU/Vo線性電阻的伏安特性線性電阻的概念： 線性電阻的伏安特性是一條過原點的直線。36一、電源有載工作aE+-bIUabRORLRL越小，I越大，RL小稱為負載重、RL大稱為負載輕電源提供的電流I由外電路決定；電源兩端的電壓Uab隨著輸出電流I的增大而下降。IUabE伏安特性Ro越大斜率越大1.5 電源有載工作、開路與短路37（負載端電壓）U = RI （1）特征: 電流的大小由負載決定。 在電源有內阻時，I U ?；?U = E RoIUI = EI RoIP = PE P負載取用功率電源產生功率內阻消耗功率 電源輸出的功率由負載決定。負載大小的

15、概念: 負載增加指負載取用的電流和功率增加(電壓一定)。aE+-bIUabRORL38（2）電氣設備的額定值額定值: 電氣設備在正常運行時的規(guī)定使用值（3）電氣設備的三種運行狀態(tài)欠載（輕載）： I IN ，P IN ，P PN (設備易損壞)額定工作狀態(tài)： I = IN ，P = PN (經(jīng)濟合理平安可靠) 額定值反映電氣設備的使用安全性； 額定值表示電氣設備的使用能力。例：燈泡：UN = 220V ，PN = 60W電阻： RN = 100 ，PN =1 W 39二、電源開路aE+-bIUabRORLaE+-bISRO三、 短路狀態(tài)Uab0該狀態(tài)為事故，應防止！用電壓表測有源二端網(wǎng)絡的開路電

16、壓就是有源二端網(wǎng)絡內部的E40四、電功率aIRUb1、功率的概念：設電路任意兩點間的電壓為 U ,流入此局部電路的電流為 I， 則這局部電路消耗的功率為:功率有無正負？如果U I方向不一致結果如何？41 在 U、 I 正方向選擇一致的前提下， IRUab或IRUab“吸收功率 （負載）“發(fā)出功率 （電源）若 P = UI 0若 P = UI 0IUab+-根據(jù)能量守衡關系P（吸收）= P（發(fā)出）（I和實際方向相反因此為負值）42 當計算的 P 0 時, 則說明 U、I 的實際方向一致，此局部電路消耗電功率，為負載。 所以，從 P 的 + 或 - 可以區(qū)分器件的性質，或是電源，或是負載。2、結論

17、在進行功率計算時，如果假設 U、I 正方向一致。 當計算的 P 0 時, 則說明 U、I 的實際方向相反，此局部電路發(fā)出電功率，為電源。43例1：方框代表電源或負載，U = 220V，I = -1A試問：哪些方框是電源，哪些是負載？UI+-(a)UI+-(b)UI-+(c)UI-+(d)解：(a) 電流從“+流出，故為電源；(b) 電流從“+流入，故為負載；(c) 電流從“+流入，故為負載 ；(d) 電流從“+流出，故為電源。44例2：U1 = 9V，I = -1A，R = 3 求：元件1、2分別是電源還是負載，并驗證 電路功率是否平衡？解：I1R+ -U1+ -U22因為U2 = -RI +

18、 U1 = 12V所以電流從元件1的“+流入，從元件2的“+流出，故元件1為負載，元件2為電源。電源產生功率：P2 =U2I= 12W負載取用功率：P1 + PR =U1I+R I2 = 9+3 = 12W因為P2 = P1 + PR ，所以電路的功率平衡。45 基爾霍夫電流和基爾霍夫電壓兩個定律及歐姆定律是用來描述電路中各局部電壓或各局部電流之間的關系。名詞注釋：節(jié)點：三個或三個以上支路的聯(lián)結點支路：電路中每一個分支回路：電路中任一閉合路徑 1. 6 基爾霍夫定律46支路：ab、ad、ac 、ad 、cd 、bd （共6條）回路：abda、abcda、abca 、adca 、abdca 、

19、bcdb、bdcab （共7 個）節(jié)點：a、 b、c 、d. (共4個）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-471.6.1 基爾霍夫電流定律(KCL) 對任何節(jié)點，在任一瞬間，流入節(jié)點的電流等于由節(jié)點流出的電流。或者說，在任一瞬間，一個節(jié)點上電流的代數(shù)和為 0。 I1I2I3I4基爾霍夫電流定律的依據(jù)：電流的連續(xù)性例流入取正、流出取負。或: = 0 即: 入= 出 基爾霍夫電流定律（KCL）反映了電路中任一結點處各支路電流間相互制約的關系。48電流定律還可以擴展到電路的任意封閉面。例I1+I2=I3例I=0基爾霍夫電流定律的擴展I=?I1I2I3E2E3E

20、1+_RR1R+_+_R491.6.2 基爾霍夫電壓定律(KVL) 對電路中的任一回路，沿任意循行方向轉一周，其電位升等于電位降。或，電壓的代數(shù)和為 0。例如： 回路 a-d-c-a即：或：I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-I和E的正方向和循行方向相同取正，反之取負U的正方向和循行方向相同取正，反之取負即：50E+_RabUabI基爾霍夫電壓定律也適合開口電路。例更方便，更好用。511列方程前標注回路循行方向； 電位升 = 電位降 E2 =UBE + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + UBE = 02應用 U = 0列方程時，項前符號確實定： 如果

21、規(guī)定電位降取正號，則電位升就取負號。3. 開口電壓可按回路處理。 注意：1對回路1：E1UBEE+B+R1+E2R2I2_521.7 電路中電位的概念及計算電位：電路中某點至參考點的電壓，記為“VX 。 通常設參考點的電位為零。1. 電位的概念 2.電位的計算步驟: (1) 任選電路中某一點為參考點，設其電位為零； (2) 標出各電流參考方向并計算； (3) 計算各點至參考點間的電壓即為各點的電位。某點電位為正，說明該點電位比參考點高；某點電位為負，說明該點電位比參考點低。53例1：求圖示電路中各點的電位:Va、Vb、Vc、Vd 。解：設 a為參考點， 即Va=0VVb=Uba= 106= 60VVc=Uca = 420 = 80 VVd =Uda= 65 = 30 V設 b為參考點，即Vb=0VVa = Uab=106 = 60 VVc = Ucb = E1 = 140 VVd = Udb =E2 = 90 Vbac204A610AE290VE1140V56AdUab = 106 = 60 VUcb = E1 = 140 VUdb = E2 = 90 VUab = 106 = 60 VUcb =