1、1,電 工 電 子 學(xué),2,3,教 材,電工技術(shù) （電工學(xué)1）（第三版） 楊雪巖 主編 電子技術(shù) （電工學(xué)2）（第三版） 劉潤華 主編 石油大學(xué)出版社,電工學(xué) 秦曾煌 主編 高教出版社 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 康華光 主編 高教出版社,參 考 教 材,4,電工技術(shù) 第一章 電路的基本概念、定律及分析方法 12 學(xué)時 第二章 正弦交流電路 8 學(xué)時 第三章 三相正弦交流電路 6 學(xué)時 電子技術(shù) 第一章 半導(dǎo)體分立器件及基本電路 12 學(xué)時 第二章 模擬集成電路及應(yīng)用 10 學(xué)時,課程目錄及學(xué)時分配,總課時56學(xué)時，講課48學(xué)時，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時。,5,課程學(xué)習(xí)的基本要求及注意事項(xiàng),課程總成績=平時成績(10

2、) +實(shí)驗(yàn)成績(20) +期末成績 (70),6,預(yù)祝大家學(xué)有所成！,希望同學(xué)們對教學(xué)和課件提出寶貴建議！,謝謝！,7,1.1 電路的基本概念, 1.2 電路的基本元件,1.3 電路的基本狀態(tài)和電氣設(shè)備的額定值,1.4 電路中電位的概念及計(jì)算, 1.5 基爾霍夫定律, 1.6 電路的分析方法,第一章電路的基本概念、定律及分析方法,8,1.1 電路的基本概念,電路：就是電流所通過的路徑。它是為了某種需要由某些 電工設(shè)備或電路元件按一定方式組合而成的。,電路的作用之一： 實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。,電路的結(jié)構(gòu)形式和所完成的任務(wù)多種多樣，例如：,電路的組成：電源、負(fù)載、中間環(huán)節(jié)三部分,一、電路的組成及作

3、用,9,舉例：（電子電路，即信號電路）,電路的作用之二：傳遞和處理信號。,10,二、電路模型,理想電路元件:在一定條件下,突出其主要電磁性能,忽略 次要因素，將實(shí)際電路元件理想化(模型化)。 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。,11,電路中物理量 的方向：,物理中對電量規(guī)定的方向。,在分析計(jì)算時，對電量人為 規(guī)定的方向。,三、電壓和電流的參考方向,12,物理量的實(shí)際方向,13,物理量的方向,14,電路分析中的參考方向,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

4、？,15,(1) 在解題前先設(shè)定一個方向，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；,16,例,已知：E=2V, R=1 問： 當(dāng)U分別為 3V 和 1V 時，IR=?,17,18,(3) 為了避免列方程時出錯，習(xí)慣上把 I 與 U 的方向 按相同方向假設(shè)關(guān)聯(lián)參考向。,(1) “實(shí)際方向”是物理中規(guī)定的，而“參考方向”則 是人們在進(jìn)行電路分析計(jì)算時, 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

5、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,19,1.定義：元件所吸收或發(fā)出的電能稱為功。 單位時間內(nèi)元件所吸收或發(fā)出的電能，簡稱功率。,2.表達(dá)式：,四、電路中的功和功率,單位: 功： 焦耳（J） 功率： 瓦特（W）,直流情況下：,20, 3、電源與負(fù)載的判別:,U,和的實(shí)際方向相反，電流從電源“+”端 流出，發(fā)出功率。,方法一： 由電壓電流的實(shí)際方向判別（如圖）,和的實(shí)際方向相同，電流從負(fù)載“+”端 流入，吸收功率。,電源：,負(fù)載：,21,方法二、由 U、 I 參考方向判別：,參考方向,實(shí)際方向,(1)當(dāng)U和I參考方向選擇一致的前提下,()當(dāng)U和I參考方向選擇不

6、一致的前提下,P = UI,P = - UI,- UI 0,- UI 0,22,結(jié)論：根據(jù)U、 I 參考方向判別元件是電源或負(fù)載： (1)當(dāng)U和I參考方向是關(guān)聯(lián)參考向時， P = UI (2)當(dāng)U和I參考方向是非關(guān)聯(lián)參考向時， P = -UI 若：P0，為負(fù)載，吸收功率。 P0，為電源，發(fā)出功率。,23,練習(xí)：,在圖示電路中，五個元件代表電源或負(fù)載。電流和電壓的參考方向如圖中所示，通過實(shí)驗(yàn)測得若測量得知 I1= -4A ，I2= 6A， I3= 10A；U1=140V， U2= 90V， U3=60V， U4= 80V， U5= 30V （1）標(biāo)出 各電流的實(shí)際方向和各電壓的實(shí)際極性。 （2）

7、判斷哪些元件是電源？哪些是負(fù)載？ （3）計(jì)算各元件的功率。,解： 1、2是電源； 3、4、5是負(fù)載。,24, 1.2 電路的基本元件,2、電阻的符號及伏安特性：,一、 電阻元件,元器件的相關(guān)知識及檢測方法可查閱“電工之家”或“電子技術(shù)”網(wǎng)站,25,（1）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：,3、歐姆定律,注意：用歐姆定律列方程時，一定要在 圖中標(biāo)明參考方向。,26,“+”“-”號的含義：式中“+”“-”號是對 電壓電流參考方向是否一致而言；同時，I、U 本身數(shù)值也有“+”“-”號之分，是由物理量 所設(shè)參考方向與實(shí)際方向是否一致決定。,27,4、功率的表達(dá)式,例：有一

8、額定值為1/2W、5000的電阻，其額定電流是多少？ 在使用時電壓不能超過多大數(shù)值？,解：,28,單位電壓下存儲的電荷 （單位：F, F, pF）,電容符號,二、電容元件C :,1、定義與符號：,29,30,單位電壓下存儲的電荷 （單位：F, F, pF）,2、電容上電流、電壓的關(guān)系（u、i關(guān)聯(lián)參考向）,二、電容元件C :,(1),(2),31,3、電容的儲能,電容是一種儲能元件, 儲存的電場能量為：,32,單位電流產(chǎn)生的磁鏈（單位：H, mH, H）,三、電感元件 L：,1、定義與符號：,電感符號：,33,2、電感中電流、電壓的關(guān)系（u、i關(guān)聯(lián)參考向）,單位電流產(chǎn)生的磁鏈（單位：H, mH,

9、 H）,三、電感元件 L：,(1),(2),34,電感是一種儲能元件, 儲存的磁場能量為：,3、電感的儲能：,35,R1,L,U為直流電壓時,以上電路等效為,注意 L、C 在不同電路中的作用,36,1、電壓源,伏安特性,電壓源模型,IS=E/R0,四、電源元件：,37,理想電壓源 （恒壓源）: RO= 0 時的電壓源.,特點(diǎn)：(1）輸出電 壓不變，其值恒等于電動勢。 即 Uab E；,（2）電源中的電流由外電路決定。,38,恒壓源中的電流由外電路決定,設(shè): E=10V,當(dāng)R1 、R2 同時接入時: I=10A,例,39,電流源模型,2、電流源,40,理想電流源 （恒流源): RO= 時的電流源

10、.,特點(diǎn)：（1）輸出電流不變，其值恒等于電流源電流 IS；,（2）輸出電壓由外電路決定。,41,恒流源兩端電壓由外電路決定,設(shè): IS=1 A,42,恒壓源與恒流源特性比較,Uab的大小、方向均為恒定， 外電路負(fù)載對 Uab 無影響。,I 的大小、方向均為恒定， 外電路負(fù)載對 I 無影響。,輸出電流 I 可變 - I 的大小、方向均 由外電路決定,端電壓Uab 可變 - Uab 的大小、方向 均由外電路決定,43,練習(xí),原則：Is 不能變，E 不能變。,電壓源中的電流,恒流源兩端的電壓,I= IS,44,一、電路的基本狀態(tài)：,(1) 電壓與電流 關(guān)系,R0RL時，UUs,1.3 電路的基本狀態(tài)

11、和電氣設(shè)備的額定值,1、通路（電源有載工作）（開關(guān)閉合）,45,一、電路的基本狀態(tài)：,1.3 電路的基本狀態(tài)和電氣設(shè)備的額定值,1、通路（電源有載工作）（開關(guān)閉合）,(2) 功率與功率平衡,PE=UsI-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,46,2、開路（開關(guān)斷開）,Ps=0 ， P=0,47,3、短路,48,額定值概念：在實(shí)際電路中，電氣設(shè)備的電壓、電流 都有一個額定值，它是制造廠家綜合考慮了用電設(shè)備的 工作能力、運(yùn)行性能、經(jīng)濟(jì)性、可靠性及其使用壽命等 因素制定的。電路中通常以UN、IN、PN表示。,在使用時應(yīng)盡量使電氣設(shè)備工作在額定狀態(tài)。額

12、定值 通常標(biāo)在電氣設(shè)備或元件的銘牌或?qū)懺诋a(chǎn)品說明書中， 使用時應(yīng)充分考慮額定數(shù)據(jù)。,二、電氣設(shè)備的額定值,49,節(jié)點(diǎn)電位的概念：,電壓的概念：兩點(diǎn)間的電壓就是兩點(diǎn)的電位差,1.4 電路中電位的概念及計(jì)算,50,某點(diǎn)電位值是相對的，參考點(diǎn)選得不同，電路中其它各點(diǎn)的電位也將隨之改變； 電路中兩點(diǎn)間的電壓值是固定的，不會因參考點(diǎn)的不同而改變。,注意：電位和電壓的區(qū)別:,51,Vc Vb =Ucb Vc=Ucb=+140V,例,Uca= 204=80V,Ucb= 140V,以a點(diǎn)為參考點(diǎn):,求：Vc=？,以b點(diǎn)為參考點(diǎn):,Vc Va=Uca Vc=Uca=+80V,52,電位在電路中的表示法,53,參

13、考電位在哪里？,54,節(jié)點(diǎn)：三個或三個以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)。,支路：電路中每一個分支。,回路：電路中任一閉合路徑。, 1.5 基爾霍夫定律,網(wǎng)孔：內(nèi)部不含支路的回路。,55,支路：ab、ad、 . （共6條）,回路：abda、 bcdb、 . （共7 個）,節(jié)點(diǎn)：a 、 b、c 、d (共4個）,網(wǎng)孔：abda、 bcdb、 adca （共3個）,56,對任何節(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。 用于結(jié)點(diǎn),基爾霍夫電流定律（KCL）：,基爾霍夫電壓定律（KVL）：,對電路中的任一回路，沿任意方向循行一周,則在此方向上的電位降之和等于電位升之和。 用于回路,57,對任何節(jié)點(diǎn)，在任一

14、瞬間，流入節(jié)點(diǎn)的電流等于由節(jié)點(diǎn)流出的電流。或者說，在任一瞬間，一個節(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和為 0。,克氏電流定律的依據(jù)：電流的連續(xù)性,一、基爾霍夫電流定律（KCL方程）,58,或：,一、基爾霍夫電流定律（KCL方程）,59,電流定律可以擴(kuò)展到 電路的任意封閉面。,閉合面；I1 +I2=I3,I=0,基爾霍夫電流定律的擴(kuò)展,I=?,60,對電路中的任一回路，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其電位升等于電位降。或，電壓的代數(shù)和為 0。,即：,二、基爾霍夫電壓定律（KVL方程）,61,例如： 回路 a-d-c-a,二、基爾霍夫電壓定律（KVL方程）,或：,62,基爾霍夫電壓定律也適合開口電路。,例,63,一、電路的

15、等效變換,(1) 定義: 若干個電阻元件一個接一個順序相連, 并且流過同一個電流。,(2) 等效電阻: R=R1+R2+Rn=, 1.6 電路的分析方法,1、電阻的串聯(lián),64,一、電路的等效變換,(3) 分壓公式: 各段電壓降與阻值成正比。,功率 P1：P2=R1：R2, 1.6 電路的分析方法,1、電阻的串聯(lián),65,(1)定義: 若干個電阻都連接到同一對節(jié)點(diǎn)上,并聯(lián)時各電阻承受同一電壓。,(2)等效電阻:,2、電阻的并聯(lián),66,(3)分流公式:,電流分配與電阻成反比.,功率P1:P2=R2:R1,2、電阻的并聯(lián),67, 任何一條支路與恒壓源并聯(lián)后，總可等效為一個恒壓源。,3、兩種電源的等效互

16、換,(1).等效恒壓源與等效恒流源,“等效”是指“對外”等效， 對內(nèi)不等效。,68,3、兩種電源的等效互換, 任何一條支路與恒流源串聯(lián)后，總可等效為一個恒流源。,69,3、兩種電源的等效互換,E=E1-E2+E3,(=Ei),E=E1=E2,只有大小、方向相同的恒壓源方可并聯(lián)。,70,3、兩種電源的等效互換,IS=IS1=IS2=IS3,IS=IS1+IS2-IS3,(=ISi), 只有大小、方向相同的恒流源方可串聯(lián)。,71,(2)兩種實(shí)際電源模型的等效互換,72,電壓源,a,b,等效變換公式：,73,等效變換的注意事項(xiàng)：,74,注意轉(zhuǎn)換前后 E 與 Is 的方向,(2),75,（不存在）,7

17、6,(4)進(jìn)行電路計(jì)算時，恒壓源串聯(lián)電阻和恒流源 并聯(lián)電阻兩者之間均可等效變換。RO和 RO不 一定是電源內(nèi)阻。,77,78,3、實(shí)際電源模型的等效互換,例：求電流I。,79,例：求電流I。,80,(接上頁),R1,R3,Is,R2,R5,R4,I3,I1,I,81,(接上頁),IS,R5,R4,I,R1/R2/R3,I1+I3,82,解題思路：根據(jù)克氏定律，列節(jié)點(diǎn)電流和回路電壓方程， 然后聯(lián)立求解各支路電流(未知數(shù))。,二、支路電流法,節(jié)點(diǎn)數(shù) N=4, 支路數(shù) B=6,解題步驟：,1. 對每一支路假設(shè)一未 知電流（I1-I6）,4. 解聯(lián)立方程組,83,列電流方程:,節(jié)點(diǎn)a：,節(jié)點(diǎn)c：,節(jié)點(diǎn)b：,節(jié)點(diǎn)d：,b,a,c,d,列電壓方程:,節(jié)點(diǎn)數(shù) N=4，支路數(shù) B=6,84,N=4 B=6,電壓方程：,I3s,例2 支路中含有恒流源的情況,例2,電流方程:,支路電流未知數(shù)少一個：,是否能少列 一個方程?,85,支路電流法小結(jié),解題步驟,結(jié)論與引申,1,2,對每一支路假設(shè) 一未知電流,1. 假設(shè)未知數(shù)時，正方向可任意選擇。,對每個節(jié)點(diǎn)有,1. 未知數(shù)=B，,4,解聯(lián)立方程組,對每個回路有,根據(jù)未知數(shù)的正負(fù)決定電流的實(shí)際方向。,3,列電流方程：,列電壓方程：,2. 原則上，有B個支路就設(shè)B個未知數(shù)。,（恒流源支路除外）,例外？,(N-1),2. 獨(dú)立回路的