《建筑電工學(xué)》電工教研室

主講：肖寧電信學(xué)院辦公室：教2-5141課程總體安排總學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)講課：22實(shí)驗(yàn)：8考試：2上課時(shí)間：每周三1-2節(jié)2本學(xué)期實(shí)驗(yàn)安排第一次實(shí)驗(yàn)：日光燈和功率因數(shù)提高

第9周10月30日（周三）1-2節(jié)

第二次實(shí)驗(yàn)：三相交流電路

第10周11月6日（周三）1-2節(jié)

第三次實(shí)驗(yàn)：常用低壓電氣設(shè)備及電動(dòng)機(jī)典型控制

第14周12月4日（周三）1-2節(jié)

第四次實(shí)驗(yàn)：電動(dòng)機(jī)及其繼電接觸器控制

第15周12月11日（周三）1-2節(jié)

3教材及參考書—《電工學(xué)》教材：《建筑電工學(xué)》2007王佳主編中國機(jī)械工業(yè)出版社《電工技術(shù)與電子技術(shù)》

（上冊(cè)）1991王鴻明主編清華大學(xué)出版社參考書：《電工學(xué)》（上冊(cè)）（第六版）秦曾煌主編高等教育出版社4主要教學(xué)內(nèi)容電工技術(shù)電路分析電機(jī)與控制直流電路交流電路變壓器電動(dòng)機(jī)工業(yè)控制建筑供電5學(xué)習(xí)《電工學(xué)》1.掌握電路的基本原理及分析方法,

為學(xué)習(xí)電子技術(shù)打下基礎(chǔ)。2.學(xué)習(xí)交流電路的基本原理，掌握正確及安全用電方法，培養(yǎng)工作技能。3.學(xué)習(xí)電動(dòng)機(jī)的基本原理和控制技術(shù)。4.通過實(shí)驗(yàn),學(xué)習(xí)各種實(shí)驗(yàn)室常規(guī)電子儀器的使用方法,鍛煉電工方面的動(dòng)手能力。6電工技術(shù)

應(yīng)用舉例(1)工業(yè)控制電機(jī)控制機(jī)床控制生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制......電工技術(shù)的應(yīng)用電工技術(shù)

應(yīng)用舉例(2)信號(hào)檢測(cè)壓力、溫度、水位、流量等的測(cè)量與調(diào)節(jié)電子儀器醫(yī)療儀器......家用電器電燈、電話廣播、電視冰箱、洗衣機(jī)家庭影院......電工技術(shù)

應(yīng)用舉例(3)樓宇電梯的控制電工技術(shù)

應(yīng)用舉例(4)汽車電子汽車電子電源發(fā)動(dòng)機(jī)控制行駛裝置報(bào)警與安全裝置旅居性儀表娛樂通訊收音機(jī)、汽車電話、業(yè)余電臺(tái)點(diǎn)火裝置、燃油噴射控制、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制車速控制、間歇刮水、除霧裝置、車門緊鎖….安全帶、車燈未關(guān)報(bào)警、速度報(bào)警、安全氣囊….空調(diào)控制、動(dòng)力窗控制里程表、數(shù)字式速度表、出租車用儀表….電工技術(shù)

應(yīng)用舉例(5)11機(jī)電機(jī)電一體化EV充電系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)汽車照明、電動(dòng)轉(zhuǎn)向、空調(diào)、音響、雨刷、安全報(bào)警、電動(dòng)門窗…….電子機(jī)械驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)12汽車電子強(qiáng)電弱電電機(jī)驅(qū)動(dòng)逆變電源電力電子…...電機(jī)與電器控制信號(hào)處理（DSP）計(jì)算機(jī)、單片機(jī)…...13

課程性質(zhì):技術(shù)基礎(chǔ)課服務(wù)對(duì)象:非電專業(yè)課程特點(diǎn)：內(nèi)容豐富，技術(shù)更新快，緊密聯(lián)系實(shí)際，應(yīng)用非常廣泛。本課是非電專業(yè)一切電類后續(xù)課程（電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)原理、自動(dòng)控制等）的基礎(chǔ)。學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多，不能輕視。否則，對(duì)以后的學(xué)習(xí)將會(huì)造成很大影響。

主要教學(xué)環(huán)節(jié)習(xí)題獨(dú)立完成作業(yè)，按時(shí)交作業(yè)。緊跟老師講課思路，搞清基本概念，注意解題方法和技巧。課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)注意理論聯(lián)系實(shí)際，掌握常用儀器、儀表的使用方法，驗(yàn)證與探索相結(jié)合。15希望和要求:教學(xué)形式:課堂上，多媒體授課；

課后，網(wǎng)上查尋。意見要求及時(shí)反饋大家支持共創(chuàng)佳績(jī)教師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)學(xué)生積極配合建議希望踴躍發(fā)表16“電路”是電類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，該課程的學(xué)習(xí)為后續(xù)課程和學(xué)生將來工作需要準(zhǔn)備必要的基礎(chǔ)知識(shí)。課程性質(zhì)17主要研究電路中發(fā)生的電磁現(xiàn)象，并用電流i、電壓u和功率p等物理量來描述其中的過程。(1)進(jìn)行能量的傳送和轉(zhuǎn)換。(2)進(jìn)行信號(hào)的傳遞和處理。研究?jī)?nèi)容電路的功能18電路分析(analysis)：在給定的激勵(lì)(excitation)下，求結(jié)構(gòu)已知的電路的響應(yīng)(response)。電路已知激勵(lì)給定響應(yīng)待求re電路綜合(synthesis)：在特定的激勵(lì)下，為了得到預(yù)期的響應(yīng)而研究如何構(gòu)成所需的電路。電路未知激勵(lì)已知目標(biāo)給定re電路理論的體系：19實(shí)際電路電路模型電路分析分析結(jié)果電路分析的過程：20(1)線性(linear)電路與非線性(nonlinear)電路(2)時(shí)變(time-varying)與時(shí)不變(定常)(time-invariance)電路(3)穩(wěn)態(tài)(steadystate)和暫態(tài)(transientstate)電路(4)集總參數(shù)(lumpedparameter)和分布參數(shù)(distributedparameter)電路…本課程研究的主要對(duì)象：線性、時(shí)不變、集總參數(shù)電路。電路的分類：21第1章電路基礎(chǔ)221.1

電路的基本概念1.2

電路的基本定律1.3疊加原理及戴維南定理本章主要內(nèi)容23

本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)1。電壓和電流的正方向2。電路的基本定律——基爾霍夫定律3。關(guān)于電位的計(jì)算4。戴維南定理24

§1.1

電路的基本概念

電路：是電流的通路，它是為了某種需要由某些電工設(shè)備或元件按一定方式組合起來的。

251.1.1電路的組成：電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)三部分。電源：將非電能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，例如：發(fā)電機(jī)、干電池負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)換成非電能的裝置，例如：電動(dòng)機(jī)、電爐、燈中間環(huán)節(jié)：連接電源和負(fù)載的部分，其傳輸和分配電能的作用。例如：輸電線路發(fā)電機(jī)電燈電動(dòng)機(jī)電爐升壓變壓器降壓變壓器輸電線電源中間環(huán)節(jié)負(fù)載26電路的作用在電力系統(tǒng)中，電路是實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。在電子電路中，電路的作用是傳遞和處理信號(hào)。27首先畫出電路模型電池?zé)襞葚?fù)載電源理想電路元件：主要有電阻、電感、電容元件、電源元件。電路模型：由理想電路元件所組成的電路，就是實(shí)際電路的電路模型。EIRU+_+_1.1.2電路的基本物理量28電路的物理量電流電壓電位電功率電池?zé)襞葚?fù)載電源EIRU+_+_電路的基本物理量29電路中電流、電壓的方向電壓和電流方向：實(shí)際方向參考方向?qū)嶋H方向：物理中對(duì)電量規(guī)定的方向。參考方向：在分析計(jì)算時(shí)，對(duì)電量人為規(guī)定的方向。30物理量的實(shí)際方向31電路分析中的正方向（參考方向）問題的提出：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量的實(shí)際方向，電路如何求解？電流方向AB？電流方向BA？E1ABRE2IR32(1)在解題前先設(shè)定一個(gè)正方向，作為參考方向；解決方法(3)根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向：若計(jì)算結(jié)果為正，則實(shí)際方向與假設(shè)方向一致；若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則實(shí)際方向與假設(shè)方向相反。(2)根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān)系的代數(shù)表達(dá)式；33例已知：UE

=2V,R=1Ω問：當(dāng)U分別為3V和1V時(shí)，IR=?解：(1)假定電路中物理量的參考方向如圖所示；(2)列電路方程：UE

IRRabU+_+_UR+_34UE

(3)數(shù)值計(jì)算（實(shí)際方向與參考方向一致）（實(shí)際方向與參考方向相反）IRRabU+_+_UR+_35(3)為了避免列方程時(shí)出錯(cuò)，習(xí)慣上把

I

與U

的方向按相同方向假設(shè)。(1)“實(shí)際方向”是物理中規(guī)定的，而“參考方向”則是人們?cè)谶M(jìn)行電路分析計(jì)算時(shí),任意假設(shè)的。(2)在以后的解題過程中，注意一定要先假定物理量的參考方向，然后再列方程計(jì)算。缺少“參考方向”的物理量是無意義的.提示36電位的計(jì)算符號(hào)：；單位：V

首先選定參考點(diǎn)，參考點(diǎn)的電位為零，電路中某點(diǎn)的電位即為該點(diǎn)到參考點(diǎn)的電壓。電位計(jì)算電壓計(jì)算37電功率aIRUb功率的概念：設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為

U,流入此部分電路的電流為I，則這部分電路消耗的功率為:功率有無正負(fù)？如果UI方向不一致結(jié)果如何？38

在U、I正方向選擇一致的前提下，

IRUab或IRUab“吸收功率”（負(fù)載）“發(fā)出功率”（電源）若P=UI0若P=UI0IUab+-根據(jù)能量守衡關(guān)系P（吸收）=P（發(fā)出）39當(dāng)計(jì)算的P>0

時(shí),則說明U、I

的實(shí)際方向一致，此部分電路消耗電功率，為負(fù)載。

所以，從P的+或-可以區(qū)分器件的性質(zhì)，或是電源，或是負(fù)載。功率的結(jié)論在進(jìn)行功率計(jì)算時(shí)，如果假設(shè)U、I

正方向一致。當(dāng)計(jì)算的P<0

時(shí),則說明U、I

的實(shí)際方向相反，此部分電路發(fā)出電功率，為電源。40

方法二：由U、I參考方向判別參考方向?qū)嶋H方向(1)當(dāng)U和I參考方向選擇一致的前提下若P=UI0“吸收功率”（負(fù)載）aUb+_IR(２)當(dāng)U和I參考方向選擇不一致的前提下若P=UI0“發(fā)出功率”（電源）aIUb+-+_“吸收功率”（負(fù)載）aUb+_IR若P=UI0IUb+-+_若P=UI0“發(fā)出功率”（電源）41§1.2

電路的基本定律1.2.1歐姆定律1.2.2基爾霍夫定律

KCL電流定律

KVL電壓定律42注意：用歐姆定律列方程時(shí)，一定要在圖中標(biāo)明

參考方向。歐姆定律1.2.11.內(nèi)容：流過電阻R的電流與電阻兩端的電壓U成正比。2.表達(dá)式：

I與

U的方向一致（1）RIU+

_43

I與

U

的方向不一致（2）（3）“+”“-”號(hào)的含義：式中“+”“-”號(hào)是對(duì)電壓電流參考方向是否一致而言；同時(shí)，I、U

本身數(shù)值也有“+”“-”號(hào)之分，是由物理量所設(shè)參考方向與實(shí)際方向是否一致決定。

RUI_+RUI+_441.2.2基爾霍夫定律用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系,其中包括克氏電流和克氏電壓兩個(gè)定律。名詞注釋：節(jié)點(diǎn)：三個(gè)或三個(gè)以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)支路：電路中每一個(gè)分支回路：電路中任一閉合路徑45支路：ab、ad、…...

（共6條）回路：abda、bcdb、

…...

（共7個(gè)）節(jié)點(diǎn)：a、b、…...(共4個(gè)）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-461、KCL電流定律（節(jié)點(diǎn)電流定律）對(duì)任何節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，流入節(jié)點(diǎn)的電流等于由節(jié)點(diǎn)流出的電流?；蛘哒f，在任一瞬間，一個(gè)節(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和為0。I1I2I3I4KCL電流定律的依據(jù)：電流的連續(xù)性I=0即：例或：47電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。例I1+I2=I3例I=0KCL電流定律的擴(kuò)展—廣義節(jié)點(diǎn)I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R482、KVL電壓定律—回路電壓定律

對(duì)電路中的任一回路，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其電位升等于電位降?；?，電壓的代數(shù)和為

0。例如：回路a-d-c-a電位升電位降即：或：I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-49電位升電位降E+_RabUabI推廣：KVL電壓定律也適合開口電路。注意：電路開口，但電壓回路閉合。例50關(guān)于獨(dú)立方程式的討論問題的提出：在用基爾霍夫電流定律或電壓定律列方程時(shí)，究竟可以列出多少個(gè)獨(dú)立的方程？例aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1分析以下電路中應(yīng)列幾個(gè)電流方程？幾個(gè)電壓方程？51基爾霍夫電流方程：節(jié)點(diǎn)a：節(jié)點(diǎn)b：獨(dú)立方程只有1個(gè)基爾霍夫電壓方程：#1#2#3獨(dú)立方程只有2個(gè)aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE152設(shè)：電路中有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，B個(gè)支路N=2、B=3bR1R2E2E1+-R3+_a小結(jié)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)電流方程有

(N-1)個(gè)獨(dú)立的回路電壓方程有

(B-N+1)個(gè)則：（一般為網(wǎng)孔個(gè)數(shù)）獨(dú)立電流方程：１個(gè)獨(dú)立電壓方程：２個(gè)53討論題求：I1、I2

、I3

能否很快說出結(jié)果？1++--3V4V11+-5VI1I2I354電源的基本狀態(tài)

有載工作、空載、短路55伏安特性IUUE電源有載工作（開關(guān)閉合）

1.電壓與電流關(guān)系

R0?R時(shí)，UUE

IUROUERdc+-ba+_R0?R56單位：W、kW式中：PE=UEI--是電源產(chǎn)生的功率

P=R0I2--是電源內(nèi)阻上所損耗的功率

P=UI--是電源輸出的功率

2.功率與功率平衡

IUROUERdc+-ba+_57電源開路（開關(guān)斷開）I=0U=U0=UEP=0

IUROUERdc+-ba+_PE=0，P=0開路電壓58電源短路

U=0I=IS=UE/R0P=0

PE=P=R0I2,

IUROUERdc+-ba+_短路電流59

§1.3基本分析方法60對(duì)于簡(jiǎn)單電路，通過串、并聯(lián)關(guān)系即可求解。如：+-２RUE+-R２RRR２R２R２RUE61對(duì)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。

E4E3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_如：62未知數(shù)：各支路電流解題思路：根據(jù)基氏定律，列節(jié)點(diǎn)電流和回路電壓方程，然后聯(lián)立求解。支路電流法63基本定理§1.41.4.2等效電源定理

1戴維南定理

2諾頓定理1.4.1疊加定理641.4.1疊加定理在多個(gè)電源同時(shí)作用的線性電路(電路參數(shù)不隨電壓、電流的變化而改變)中，任何支路的電流或任意兩點(diǎn)間的電壓，都是各個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)所得結(jié)果的代數(shù)和。+BI2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_原電路I2''R1I1''R2ABE2I3''R3+_E2單獨(dú)作用概念:+_AE1BI2'R1I1'R2I3'R3E1單獨(dú)作用65證明：BR1E1R2AE2I3R3+_+_（以I3為例）I2'I1'AI2''I1''+BI2R1I1E1R2AE2I3R3+_+_E1+B_R1R2I3'R3R1R2ABE2I3''R3+_令：66I3'I3''令：ABR1E1R2E2I3R3+_+_其中:67例+-10I4A20V1010迭加原理用求：I=?I'=2AI"=-1AI=I'+I"=1A+10I′4A1010+-10I"20V1010解：68應(yīng)用疊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.迭加時(shí)只將電源分別考慮，電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不變。暫時(shí)不予考慮的恒壓源應(yīng)予以短路，即令E=0；

暫時(shí)不予考慮的恒流源應(yīng)予以開路，即令I(lǐng)s=0。3.解題時(shí)要標(biāo)明各支路電流、電壓的正方向。原電路中各電壓、電流的最后結(jié)果是各分電壓、分電流的代數(shù)和。=+694.迭加原理只能用于電壓或電流的計(jì)算，不能用來求功率。如：5.運(yùn)用迭加定理時(shí)也可以把電源分組求解，每個(gè)分電路的電源個(gè)數(shù)可能不止一個(gè)。

設(shè)：則：I3R3=+70補(bǔ)充說明齊性定理只有一個(gè)電源作用的線性電路中，各支路的電壓或電流和電源成正比。如：R2+-E1R3I2I3R1I1若E1

增加n倍，各電流也會(huì)增加n倍。顯而易見：71名詞解釋：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1.4.2等效電源定理二端網(wǎng)絡(luò)：若一個(gè)電路只通過兩個(gè)輸出端與外電路相聯(lián)，則該電路稱為“二端網(wǎng)絡(luò)”。 （Two-terminals=Oneport）ABAB72等效電源定理的概念有源二端網(wǎng)絡(luò)用電源模型替代，便為等效電源定理。有源二端網(wǎng)絡(luò)用電壓源模型替代

-----戴維南定理有源二端網(wǎng)絡(luò)用電流源模型替