武漢理工大學(xué)出版社電工電子技術(shù)基礎(chǔ)教案

1、本章：8學(xué)時(shí) 重點(diǎn)：重點(diǎn)： 1、電壓電流的參考方向、電壓電流的參考方向 2、關(guān)聯(lián)參考方向的使用、關(guān)聯(lián)參考方向的使用 3、關(guān)聯(lián)參考方向?qū)W姆定律及功律影響、關(guān)聯(lián)參考方向?qū)W姆定律及功律影響 放放 大大 器器 揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器話筒話筒 電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設(shè)備電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設(shè)備 或電路元件按一定方式組合而成?；螂娐吩匆欢ǚ绞浇M合而成。 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 升壓升壓 變壓器變壓器 降壓降壓 變壓器變壓器 電燈電燈 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 電爐電爐 . 輸電線輸電線 電源電源: 提供提供 電能的裝置電能的裝置 負(fù)載負(fù)載: 取用取用 電能的裝置電能的裝置 中間環(huán)節(jié)：中間環(huán)節(jié)：傳

2、遞、分傳遞、分 配和控制電能的作用配和控制電能的作用 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 升壓升壓 變壓器變壓器 降壓降壓 變壓器變壓器 電燈電燈 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 電爐電爐 . 輸電線輸電線 直流電源直流電源: 提供能源提供能源 信號(hào)處理：信號(hào)處理： 放大、調(diào)諧、檢波等放大、調(diào)諧、檢波等 負(fù)載負(fù)載 信號(hào)源信號(hào)源: 提供信息提供信息 放放 大大 器器 揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器話筒話筒 電源或信號(hào)源的電壓或電流稱為激勵(lì)，它推動(dòng)電路電源或信號(hào)源的電壓或電流稱為激勵(lì)，它推動(dòng)電路 工作；由激勵(lì)所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。工作；由激勵(lì)所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)。 手電筒的電路模型手電筒的電路模型 為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路為了便于用數(shù)學(xué)方法

3、分析電路,一般要將實(shí)際電路一般要將實(shí)際電路 模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其 組合來(lái)模擬實(shí)際電路中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路組合來(lái)模擬實(shí)際電路中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路 相對(duì)應(yīng)的電路模型。相對(duì)應(yīng)的電路模型。 r + ro e s + u i 電池電池導(dǎo)線導(dǎo)線 燈泡燈泡 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān) 手電筒由電池、燈手電筒由電池、燈 泡、開(kāi)關(guān)和筒體組成。泡、開(kāi)關(guān)和筒體組成。 理想電路元件主要有理想電路元件主要有 電阻元件、電感元件、電阻元件、電感元件、 電容元件和電源元件等。電容元件和電源元件等。 r + ro e s + u i 電池電池導(dǎo)線導(dǎo)線 燈泡

4、燈泡 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān) 電池電池是電源元件，其是電源元件，其 參數(shù)為電動(dòng)勢(shì)參數(shù)為電動(dòng)勢(shì) e 和內(nèi)阻和內(nèi)阻 ro； 燈泡燈泡主要具有消耗電能主要具有消耗電能 的性質(zhì)，是電阻元件，的性質(zhì)，是電阻元件， 其參數(shù)為電阻其參數(shù)為電阻r； 筒體筒體用來(lái)連接電池和燈用來(lái)連接電池和燈 泡，其電阻忽略不計(jì)，認(rèn)泡，其電阻忽略不計(jì)，認(rèn) 為是無(wú)電阻的理想導(dǎo)體。為是無(wú)電阻的理想導(dǎo)體。 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)用來(lái)控制電路的通用來(lái)控制電路的通 斷。斷。 物理量物理量實(shí)實(shí) 際際 方方 向向 電流電流 i 正電荷運(yùn)動(dòng)的方向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向 電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)e ( (電位升高的方向電位升高的方向) ) 電壓電壓 u ( (電位降低的方向電位降低的方向)

5、) 高電位高電位 低電位低電位 單單 位位 ka 、a、ma、 a 低電位低電位 高電位高電位 kv 、v、mv、 v kv 、v、mv、 v 電流：電流： uab 雙下標(biāo)雙下標(biāo) 電壓：電壓： i e + _ 在分析與計(jì)算電路時(shí)，對(duì)在分析與計(jì)算電路時(shí)，對(duì) 電量任意假定的方向。電量任意假定的方向。 iab 雙下標(biāo)雙下標(biāo) a r b 箭箭 標(biāo)標(biāo) ab r i 正負(fù)極性正負(fù)極性 + a b u u + _ 實(shí)際方向與參考方向?qū)嶋H方向與參考方向一致一致，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為正值正值； 實(shí)際方向與參考方向?qū)嶋H方向與參考方向相反相反，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為負(fù)值負(fù)值。 注意：注意：

6、 在參考方向選定后，電流在參考方向選定后，電流 ( 或電壓或電壓 ) 值才有正負(fù)值才有正負(fù) 之分。之分。 若若 i = 5a，則電流從則電流從 a 流向流向 b；例：例： 若若 i = 5a，則電流從，則電流從 b 流向流向 a 。ab r i ab r u+ 若若 u = 5v，則電壓的實(shí)際方向，則電壓的實(shí)際方向 從從 a 指向指向 b； 若若 u= 5v，則電壓的實(shí)際方向，則電壓的實(shí)際方向 從從 b 指向指向 a 。 參考方向：在分析與計(jì)算電路時(shí)，對(duì)電量任意假參考方向：在分析與計(jì)算電路時(shí)，對(duì)電量任意假 定的方向。當(dāng)實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)，該物定的方向。當(dāng)實(shí)際方向與參考方向一致時(shí)，該物 理

7、量定為正值；相反為負(fù)值。理量定為正值；相反為負(fù)值。 關(guān)聯(lián)參考方向：元件上電壓電流的參考方向一致關(guān)聯(lián)參考方向：元件上電壓電流的參考方向一致 （電流從（電流從高電位（高電位（+）指向指向低電位（低電位（-），稱為），稱為 關(guān)聯(lián)參考方向。關(guān)聯(lián)參考方向。 箭箭 標(biāo)標(biāo) ab r i 正負(fù)極性正負(fù)極性 + a b u 參考方向的使用：參考方向的使用： 1）在計(jì)算電路中電壓，電流時(shí)，必須遵循：）在計(jì)算電路中電壓，電流時(shí)，必須遵循： 先標(biāo)參考方向，后計(jì)算的原則。先標(biāo)參考方向，后計(jì)算的原則。 2）除特殊標(biāo)明，一般只標(biāo)一個(gè)物理量，另）除特殊標(biāo)明，一般只標(biāo)一個(gè)物理量，另 一個(gè)物理量是關(guān)聯(lián)參考方向。一個(gè)物理量是關(guān)聯(lián)參

8、考方向。 -iru iru 非關(guān)聯(lián)參考方向： 關(guān)聯(lián)參考方向： 歐姆定律： r u + ir u + i uipuip uipuip , , 非關(guān)聯(lián)參考方向： 關(guān)聯(lián)參考方向： 功率的單位：功率的單位：w(瓦特瓦特) 當(dāng)當(dāng)p0時(shí)，表示元件吸收功率，是負(fù)載時(shí)，表示元件吸收功率，是負(fù)載 當(dāng)當(dāng)p0時(shí)，表示元件發(fā)出功率，是電源時(shí)，表示元件發(fā)出功率，是電源 （微瓦）（毫瓦）千瓦wmwmwwwkw 333 101 ,101 ,10)(1 電阻的串聯(lián)：電阻的串聯(lián)： 電阻的并聯(lián)：電阻的并聯(lián)： 21 2 1 ,r ,r rrr cb ba 等效電阻： 兩端：電阻 兩端：電阻 21 21 21 2 1 / ,r ,r

9、 rr rr rrr ba ba 等效電阻： 兩端：電阻 兩端：電阻 r1r2ab c r1 r2 a b 重點(diǎn)：重點(diǎn)： 1、kcl 2、kvl 支路：支路：電路中的每一個(gè)分支。電路中的每一個(gè)分支。 一條支路流過(guò)一個(gè)電流，稱為支路電流。一條支路流過(guò)一個(gè)電流，稱為支路電流。 三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。三條或三條以上支路的聯(lián)接點(diǎn)。 由支路組成的閉合路徑由支路組成的閉合路徑。 內(nèi)部不含支路的回路。內(nèi)部不含支路的回路。 i1i2 i3 b a e2 r2 r3 r1 e1 1 1 2 2 3 3 在任一瞬間，流向任一結(jié)點(diǎn)的電流等于流出該結(jié)在任一瞬間，流向任一結(jié)點(diǎn)的電流等于流出該結(jié) 點(diǎn)的電流。點(diǎn)的電流

10、。 實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì): 或或: = 0 i1i2 i3 b a e2 r2 r3 r1 e1 對(duì)結(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)點(diǎn) a： i1+i2 = i3 或或 i1+i2i3= 0 i =? 例例:廣義結(jié)點(diǎn)廣義結(jié)點(diǎn) i = 0 ia + ib + ic = 0 a b c ia ib ic 2 + _ + _ i 5 1 1 5 6v 12v 即：即： u = 0 在任一瞬間，從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，沿回路循行在任一瞬間，從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，沿回路循行 一周，則在這個(gè)方向上電位升之和等于電位降之和。一周，則在這個(gè)方向上電位升之和等于電位降之和。 對(duì)回路對(duì)回路1： 對(duì)回路對(duì)回路2： e1 = i1 r1 +i3 r3 i2

11、r2+i3 r3=e2 或或 i1 r1 +i3 r3 e1 = 0 或或 i2 r2+i3 r3 e2 = 0 i1i2 i3 b a e2 r2 r3 r1 e1 1 12 2 1列方程前列方程前標(biāo)注標(biāo)注回路循行方向；回路循行方向； 電位升電位升 = 電位降電位降 e2 =ube + i2r2 u = 0 i2r2 e2 + ube = 0 2應(yīng)用應(yīng)用 u = 0項(xiàng)前符號(hào)的確定：項(xiàng)前符號(hào)的確定： 3. 開(kāi)口電壓可按回路處理開(kāi)口電壓可按回路處理 注意：注意： 1 1 對(duì)回路對(duì)回路1： e1 ube e + b + r1 + e2 r2 i2 _ 對(duì)網(wǎng)孔對(duì)網(wǎng)孔abda： 對(duì)網(wǎng)孔對(duì)網(wǎng)孔acba：

12、 對(duì)網(wǎng)孔對(duì)網(wǎng)孔bcdb： r6 i6 r6 i3 r3 +i1 r1 = 0 i2 r2 i4 r4 i6 r6 = 0 i4 r4 + i3 r3 e = 0 對(duì)回路對(duì)回路 adbca，沿逆時(shí)針?lè)较蜓?，沿逆時(shí)針?lè)较蜓校?i1 r1 + i3 r3 + i4 r4 i2 r2 = 0 應(yīng)用應(yīng)用 u = 0列方程列方程 對(duì)回路對(duì)回路 cadc，沿逆時(shí)針?lè)较蜓校啬鏁r(shí)針?lè)较蜓校?i2 r2 i1 r1 + e = 0 a d b c e + r3 r4 r1 r2 i2 i4 i6 i1 i3 i 描述消耗電能的性質(zhì)描述消耗電能的性質(zhì) iru 根據(jù)歐姆定律根據(jù)歐姆定律: 0dd 00 tr

13、ituiw t 2 t 電阻的能量電阻的能量 r i u + _ u i + - t i leu l d d 2 2 1 liw 2 00 2 1 ddliilitui ti 即電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)能儲(chǔ)存在線圈中，當(dāng)電即電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)能儲(chǔ)存在線圈中，當(dāng)電 流增大時(shí)，磁場(chǎng)能增大，電感元件從電源取用電流增大時(shí)，磁場(chǎng)能增大，電感元件從電源取用電 能；當(dāng)電流減小時(shí)，磁場(chǎng)能減小，電感元件向電能；當(dāng)電流減小時(shí)，磁場(chǎng)能減小，電感元件向電 源放還能量。源放還能量。 有一電感元件，有一電感元件，l=0.2h,電流電流 i 如圖所示，求如圖所示，求 電感元件中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)電感元件中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)el

14、l和兩端電壓和兩端電壓u的的 波形。波形。 解：當(dāng)解：當(dāng) 4ms0t 時(shí)時(shí) mati 0.2v d d t i lel 則：則： 0.2v l eu所所以以 當(dāng)當(dāng) 6ms4mst 時(shí)時(shí) ma12)2(ti 0.4v2)v(0.2 d d t i lel 246 2 4 /mai /mst o 246 -0.2 0.4 /v l e /mst 246 -0.4 0.2 /vu /mst o o 0.4v l eu所所以以 由圖可見(jiàn)：由圖可見(jiàn)： (1)電流正值增大時(shí)，電流正值增大時(shí)，el為負(fù)，為負(fù)， 電流正值減小時(shí)，電流正值減小時(shí)，el為正；為正； (2)電流的變化率電流的變化率d di/ /d

15、dt大，大，則則el l 大；反映電感阻礙電流變化的大；反映電感阻礙電流變化的 性質(zhì)。性質(zhì)。 (3)電感兩端電壓電感兩端電壓u和通過(guò)它的和通過(guò)它的 電流電流i的波形是不一樣的。的波形是不一樣的。 246 2 4 /mai /mst o 246 -0.2 0.4 /v l e /mst 246 -0.4 0.2 /vu /mst o o 在上例中，試計(jì)算在電流增大的過(guò)程中電感元在上例中，試計(jì)算在電流增大的過(guò)程中電感元 件從電源吸取的能量和在電流減小的過(guò)程中電感元件從電源吸取的能量和在電流減小的過(guò)程中電感元 件向電源放出的能量。件向電源放出的能量。 解：在電流增大的過(guò)程中電感元件從電源吸取的能解：

16、在電流增大的過(guò)程中電感元件從電源吸取的能 量和在電流減小的過(guò)程中電感元件向電源放出的能量和在電流減小的過(guò)程中電感元件向電源放出的能 量是相等的。量是相等的。 j1016 j)10(40.2 2 1 2 1 7 232 liw所所以以 即：即： 4ms t 時(shí)的磁場(chǎng)能時(shí)的磁場(chǎng)能 電容元件儲(chǔ)能電容元件儲(chǔ)能 2 2 1 cuw 將上式兩邊同乘上將上式兩邊同乘上 u，并積分，則得：，并積分，則得： 2 00 2 1 ddcuucutui tu 即電容將電能轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)能儲(chǔ)存在電容中，當(dāng)電壓即電容將電能轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)能儲(chǔ)存在電容中，當(dāng)電壓 增大時(shí)，電場(chǎng)能增大，電容元件從電源取用電能；增大時(shí)，電場(chǎng)能增大，電容元

17、件從電源取用電能； 當(dāng)電壓減小時(shí)，電場(chǎng)能減小，電容元件向電源放還當(dāng)電壓減小時(shí)，電場(chǎng)能減小，電容元件向電源放還 能量。能量。 根據(jù)：根據(jù)： t u ci d d u i c + _ 重點(diǎn)：重點(diǎn)： 1、恒壓源、恒壓源 2、恒流源、恒流源 3、電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換、電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換 4、電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換分析電路、電壓源與電流源的轉(zhuǎn)換分析電路 o s r e i 電壓源電壓源 0 s r u ii 電流源電流源 設(shè)設(shè) is = 10 a，接上，接上rl 后，恒流源對(duì)外輸出電流。后，恒流源對(duì)外輸出電流。 rl i u is o i is u + _ 0 s r e i 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)： 解解

18、: + a b u 2 5v (a) + + a b u 5v (c) + a + - 2v 5v u+ - b 2 (c) + (b) a u 5a 2 3 b + (a) a + 5v3 2 u + a 5a b u3 (b) + a1a 222 28 i 例例3： 解：解： 2 + - + - 6v 4v i 2a 3 4 6 1 2a 3 6 2a i 4 2 1 1a i 4 2 1 1a 2 4a a2a3 12 2 i i 4 2 1 1a 2 4a 1 i 4 2 1a 2 8v + - i 4 1 1a 4 2a i 2 1 3a a10a 1 10 1 1 1 r u ia

19、6a 2 210 2 s1 ii i a i r is b i1 r1 (c) ir1 ir1 r is r3 + _ iu1 + _ uis ur2 + _ u1 a b(a) a ir1 r is + _ u1 b (b) (2)由圖由圖(a)可得：可得： a4a4a2 s1r iii a2a 5 10 3 1 r3 r u i 理想電壓源中的電流理想電壓源中的電流 a6a)4(a2 r1r3u1 iii 理想電流源兩端的電壓理想電流源兩端的電壓 v10v22v61 s2s2is irriiruu a i r is b i1 r1 (c) a ir1 r is + _ u1 b (b) 各個(gè)電阻所消耗的功率分別是：各個(gè)電阻所消耗的功率分別是： w36=61= 22 ripr w16=41= 22 111 ）（ rr irp w8=22= 22 s22 irpr w20=25= 22 333rr irp 兩者平衡：兩者平衡： (60+20)w=(36+16+8+20)w 80w=80w (