第1章電路及其分析方法(1)11

1、信息學(xué)院電子信息工程系信息學(xué)院電子信息工程系 尹洪東尹洪東公共郵箱公共郵箱密碼密碼cupdgdz2016Tel: 89731868(辦辦) 辦公室：綜合樓辦公室：綜合樓422室室課程名稱：電工電子學(xué)課程名稱：電工電子學(xué) ELECTROTECHNICS AND ELECTRONICELECTROTECHNICS AND ELECTRONIC 教材名稱教材名稱： 電工學(xué)簡(jiǎn)明教程電工學(xué)簡(jiǎn)明教程第二版第二版 秦曾煌秦曾煌 主編主編 高等教育出版社高等教育出版社 2007 2007 電工學(xué)電工學(xué)上、下冊(cè)上、下冊(cè) 第六版第六版 秦曾煌秦曾煌 主編主編 高等教育出版社高等教育出版社 20042004 參考教

2、材參考教材： 上篇參考：上篇參考：電路電路 邱關(guān)源邱關(guān)源 編著編著 高等教育出版社高等教育出版社 19991999下篇參考：下篇參考：電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分、數(shù)字部分模擬部分、數(shù)字部分康華光康華光 編著編著 高等教育出版社高等教育出版社總成績(jī)總成績(jī)平時(shí)平時(shí)30%=+期末期末70%v平時(shí)成績(jī)考核方法：v課后作業(yè)20（包括隨機(jī)的課堂練習(xí)、每章測(cè)試）v出勤記錄（隨機(jī)）10使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，獲得電工電子技術(shù)獲得電工電子技術(shù)必要的基本理論，基本知識(shí)和基本技能，必要的基本理論，基本知識(shí)和基本技能，了解了解電工技術(shù)的應(yīng)用和電工事業(yè)的發(fā)展概況。電工技術(shù)的應(yīng)用和電工事業(yè)

3、的發(fā)展概況。為學(xué)習(xí)后續(xù)課程為學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及從事與本專業(yè)有關(guān)的工程以及從事與本專業(yè)有關(guān)的工程技術(shù)等工作打下一定的基礎(chǔ)。技術(shù)等工作打下一定的基礎(chǔ)。因此，本課程在因此，本課程在非電專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中占有重要地位和作用。非電專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中占有重要地位和作用。內(nèi)容簡(jiǎn)介電路分析（電路分析（1、2、3）模擬電路（模擬電路（9、10、11）數(shù)字電路（數(shù)字電路（13、14）電機(jī)拖動(dòng)（電機(jī)拖動(dòng)（4、5） v 保持良好的課堂秩序保持良好的課堂秩序 v 嚴(yán)格遵守上課紀(jì)律嚴(yán)格遵守上課紀(jì)律 （隨機(jī)點(diǎn)名（隨機(jī)點(diǎn)名5次曠課次曠課 取消考試資格）取消考試資格） v 認(rèn)真完成課后作業(yè)認(rèn)真完成課后作業(yè) （作業(yè)缺（作業(yè)缺1/3取消

4、考試取消考試 資格）資格） v 認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)第第 1 章章 電路及其分析方法電路及其分析方法 學(xué)習(xí)重點(diǎn)提示學(xué)習(xí)重點(diǎn)提示 本章是電工技術(shù)全課程的基本章是電工技術(shù)全課程的基礎(chǔ)，應(yīng)深入理解，熟練掌握。礎(chǔ)，應(yīng)深入理解，熟練掌握。 電路是電路是電流的通路電流的通路，是為了實(shí)現(xiàn)某種應(yīng)用目的，是為了實(shí)現(xiàn)某種應(yīng)用目的, ,由電工設(shè)備或電路元件按一定方式連接而成的。由電工設(shè)備或電路元件按一定方式連接而成的。 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)：傳輸和分傳輸和分配電能的作用配電能的作用電力系統(tǒng)示意圖電力系統(tǒng)示意圖1. 電路的電路的組成組成

5、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)載接受和轉(zhuǎn)換信號(hào)接受和轉(zhuǎn)換信號(hào)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(1) 實(shí)現(xiàn)電能的傳輸與轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電能的傳輸與轉(zhuǎn)換(2)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理2. 電路的作用電路的作用擴(kuò)音機(jī)電路示意圖擴(kuò)音機(jī)電路示意圖 電源或信號(hào)源的電壓或電流稱為電源或信號(hào)源的電壓或電流稱為激勵(lì)激勵(lì)，它推動(dòng)，它推動(dòng)電路工作；由激勵(lì)所產(chǎn)生的電壓和電流稱為電路工作；由激勵(lì)所產(chǎn)生的電壓和電流稱為響應(yīng)響應(yīng)。 電路分析：電路分析：名詞解釋

6、名詞解釋激勵(lì)與響應(yīng)激勵(lì)與響應(yīng): 已知電路的結(jié)構(gòu)和元件參已知電路的結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)，討論電路的數(shù)，討論電路的激勵(lì)與響應(yīng)之激勵(lì)與響應(yīng)之間的關(guān)系。間的關(guān)系。 1.2.1 1.2.1 電路模型電路模型 1.2.2 1.2.2 電路中的元件電路中的元件 1.2.31.2.3 電路中的物理量電路中的物理量電源負(fù)載連接導(dǎo)線電路實(shí)體電路實(shí)體SER電路模型電路模型用用理想理想電路元件組成的電路，電路元件組成的電路，稱為實(shí)際電路的稱為實(shí)際電路的電路模型電路模型。電源電源負(fù)載負(fù)載 電路元件的模型化電路元件的模型化( (符號(hào)及參數(shù)符號(hào)及參數(shù)) )：實(shí)際電路元件（復(fù)雜的電磁性質(zhì)）實(shí)際電路元件（復(fù)雜的電磁性質(zhì)）理想電路元件

7、（單一的電或磁的性質(zhì)）理想電路元件（單一的電或磁的性質(zhì)）實(shí)際實(shí)際電路電路由理想由理想電路元電路元件組成件組成電阻電阻電感電感電源電源電容電容電路電路模型模型理想理想電路元件電路元件理想理想有源元件有源元件理想理想無源元件無源元件理想理想電壓源電壓源理想理想電流源電流源電電阻阻R電電感感L電電容容C+-一、電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)一、電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)1.1.電流：電流：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，通過某一導(dǎo)體橫截面的電荷量。單位時(shí)間內(nèi)，通過某一導(dǎo)體橫截面的電荷量。 i=dq/dti=dq/dt（交流）（交流） I=q/tI=q/t（直流）（直流） 單位：安培單位：安培 2.2.電壓：電壓：兩點(diǎn)間的電位差兩點(diǎn)間的電位

8、差 u uabab=v=va a-v-vb b（交流）（交流） U Uabab= =V Va a- -V Vb b（直流）（直流） 單位：伏單位：伏3.3.電動(dòng)勢(shì)：電動(dòng)勢(shì)：電源力把單位正電荷從電源的電源力把單位正電荷從電源的低低電位端經(jīng)電電位端經(jīng)電 源內(nèi)部移到源內(nèi)部移到高高電位端所作的功。電位端所作的功。 e e（交流）（交流） E E （直流）（直流） 單位：同電壓?jiǎn)挝唬和妷?.2.3 1.2.3 電路中的物理量電路中的物理量實(shí)際方向：正電荷移動(dòng)的方向?qū)嶋H方向：正電荷移動(dòng)的方向（A）kAmAA高電位高電位低電位低電位實(shí)際方向：電位降落的方向?qū)嶋H方向：電位降落的方向（V）kVmVV實(shí)際方向：

9、實(shí)際方向：電源驅(qū)動(dòng)正電荷的電源驅(qū)動(dòng)正電荷的方向方向低電位低電位 高電位高電位電池電池?zé)襞轃襞軺ab_+正負(fù)號(hào)正負(fù)號(hào)abUab（高電位在前，高電位在前， 低電位在后）低電位在后） 雙下標(biāo)雙下標(biāo)箭箭 頭頭Uabab電壓電壓電流電流：IRUabE+_abU+_Iab 雙下標(biāo)雙下標(biāo)箭箭 標(biāo)標(biāo)abRI電路分析中的電路分析中的假設(shè)假設(shè)正方向正方向（參考方向）（參考方向）問題的提出問題的提出：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量在復(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？的實(shí)際方向，電路如何求解？電流方向電流方向AB？電流方向電流方向BA？U1ABRU2IR(1) (1) 在解題前任選某一個(gè)方向

10、為參考方向（或稱正在解題前任選某一個(gè)方向?yàn)閰⒖挤较颍ɑ蚍Q正 方向）；方向）； (3) (3) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向：根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向： 若計(jì)算結(jié)果為若計(jì)算結(jié)果為正正，則實(shí)際方向與參考方向一致；，則實(shí)際方向與參考方向一致； 若計(jì)算結(jié)果為若計(jì)算結(jié)果為負(fù)負(fù)，則實(shí)際方向與參考方向相反。，則實(shí)際方向與參考方向相反。(2) (2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān)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；系的代數(shù)表達(dá)式；解決方法解決方法實(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，

11、電流，電流(或電壓或電壓)值為值為負(fù)值負(fù)值。注意：注意： 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 。abRIabRU+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 。例如：例如：E=3V，若假定電壓的參，若假定電壓的參考方向?yàn)樯峡挤较驗(yàn)樯稀?”下下“”，則則U=3V或或UAB=3V反之，若假定電壓的參考方向

12、為上反之，若假定電壓的參考方向?yàn)樯稀啊毕孪隆?”，則，則U= 3V或或UBA= 3VERUIAB參考方向參考方向 在分析計(jì)算時(shí)人為規(guī)定的方向。在分析計(jì)算時(shí)人為規(guī)定的方向。U、I 參考方向相同時(shí)，參考方向相同時(shí)， U、I 參考方向相反時(shí)，參考方向相反時(shí)，RU+IRU+I 表達(dá)式中有兩套正負(fù)號(hào)：表達(dá)式中有兩套正負(fù)號(hào)： 式前的正負(fù)號(hào)由式前的正負(fù)號(hào)由U、I 參考方向的關(guān)系確定；參考方向的關(guān)系確定； U、I 值本身的正負(fù)則說明實(shí)際方向與參考值本身的正負(fù)則說明實(shí)際方向與參考 方向之間的關(guān)系。方向之間的關(guān)系。 通常取通常取 U、I 參考方向相同。參考方向相同。（關(guān)聯(lián)方向）關(guān)聯(lián)方向）U = I R U = I

13、R應(yīng)用歐姆定律對(duì)下圖電路列出式子。應(yīng)用歐姆定律對(duì)下圖電路列出式子。表達(dá)式表達(dá)式U 、I參考方向相同參考方向相同U、 I參考方向相反參考方向相反圖圖B中若中若I= 2A，R=3 ，則，則U= (2)3=6VUIURI（a）UIURI（b）UIURI（c）例例1.1解解326= = = =IUR (a)(a)326= =- - -= =- -= =IUR (b)(b)326= =- - -= =- -= =IUR (c)(c)RU6VI2A(a)U6VI2A(b)RRU6VI2A(c)應(yīng)用應(yīng)用歐姆定律歐姆定律對(duì)下圖的電路列出式子，并求電阻對(duì)下圖的電路列出式子，并求電阻R R例例1.2 小結(jié)小結(jié)1.

14、1.電壓電流電壓電流“實(shí)際方向?qū)嶋H方向”是客觀存在的物理是客觀存在的物理現(xiàn)象，現(xiàn)象，“參考方向參考方向” 是人為假設(shè)的方向。是人為假設(shè)的方向。4.4.為方便列電路方程，習(xí)慣假設(shè)為方便列電路方程，習(xí)慣假設(shè)I I與與U U 的參的參 考方向一致（關(guān)聯(lián)正方向）。考方向一致（關(guān)聯(lián)正方向）。 2. 2.方程方程U/I=RU/I=R 只適用于只適用于R R 中中U U、I I參考方向一參考方向一 致的情況。即歐姆定律表達(dá)式含有正負(fù)號(hào)，致的情況。即歐姆定律表達(dá)式含有正負(fù)號(hào)， 當(dāng)當(dāng)U U、I I參考方向一致時(shí)為正，否則為負(fù)。參考方向一致時(shí)為正，否則為負(fù)。 3. 3.在解題前，在解題前，一定先假定電壓電流的一定

15、先假定電壓電流的“參考方參考方 向向 ”，然后再列方程求解。即然后再列方程求解。即 U U、I I為代數(shù)為代數(shù) 量，也有正負(fù)之分。當(dāng)參考方向與實(shí)際方量，也有正負(fù)之分。當(dāng)參考方向與實(shí)際方 向一致時(shí)為正，否則為負(fù)。向一致時(shí)為正，否則為負(fù)。 1、 開關(guān)閉合開關(guān)閉合,接通電源與負(fù)載接通電源與負(fù)載 特征特征:開關(guān)開關(guān)閉合閉合ER0+U-RIabdc有載有載開關(guān)開關(guān)斷開斷開開路開路cdcd短接短接短路短路IR0R+ + - -EU+ + - -I 電流的大小由負(fù)載決定。電流的大小由負(fù)載決定。 在電源有內(nèi)阻時(shí)，在電源有內(nèi)阻時(shí)，I U 。電源的外特性電源的外特性EUI0由由歐姆定律歐姆定律可列圖中的電流可列圖

16、中的電流RREI+=0負(fù)載電阻兩端電壓負(fù)載電阻兩端電壓RIU =IREU0-=由上兩式得由上兩式得將式將式U = E IRo的兩端同的兩端同時(shí)乘以電流時(shí)乘以電流I即得到下式即得到下式UI = EI IRo 電源輸出的功率由負(fù)載決定。電源輸出的功率由負(fù)載決定。IR0R+ + - -EU+ + - -IP =PE P 功率的單位：瓦功率的單位：瓦特特(W)或千瓦或千瓦(KW)=+P = PE P4 4、功率的正負(fù)、功率的正負(fù)電源與負(fù)載的判別電源與負(fù)載的判別aIRUb.物理學(xué)中的定義物理學(xué)中的定義：設(shè)電路任意兩點(diǎn)間的電壓為：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流入此部分電路的電流

17、為 I， 則則 這部分電路消耗的功率為這部分電路消耗的功率為:(W) IUP=功率有無正負(fù)？功率有無正負(fù)？如果如果U I正方不一致正方不一致結(jié)果如何？結(jié)果如何？直流：直流：P=UI（關(guān)聯(lián)）（關(guān)聯(lián)） P= - UI（非關(guān)聯(lián)）（非關(guān)聯(lián)）p的正負(fù)反映元件不同工作狀態(tài)：的正負(fù)反映元件不同工作狀態(tài)： p0 吸收能量吸收能量 p0 產(chǎn)生能量產(chǎn)生能量aIRUbaIRUb4 4、功率的正負(fù)、功率的正負(fù)電源與負(fù)載的判別電源與負(fù)載的判別解：解：P=UI = (2)3= 6W因?yàn)榇死须妷?、電流的參考方向相同因?yàn)榇死须妷骸㈦娏鞯膮⒖挤较蛳嗤鳳為負(fù)值，所以為負(fù)值，所以N發(fā)出功率是發(fā)出功率是電源電源已知：已知：U

18、AB=3VI = 2A求：求：N的功率，并說明它的功率，并說明它是電源還是負(fù)載是電源還是負(fù)載NABI例例1.4解解(1)(1)電源電源 UE1 U1E1IR0101E E1 1UR0101I2202200.60.65=2235=223V （2 2）負(fù)載）負(fù)載UE2 U2E2R02IE2UR02I220 0.65 R01217V如圖，如圖，U220220V，I5 5A，內(nèi)阻，內(nèi)阻R0101R02020.60.6 (1)(1)求電源的電動(dòng)勢(shì)求電源的電動(dòng)勢(shì)E1 1和負(fù)載的反電動(dòng)勢(shì)和負(fù)載的反電動(dòng)勢(shì)E2 2；(2)(2)試說明試說明功率的平衡功率的平衡E1-U1+U2-E2+_R01R02+_+U_I電源負(fù)載例例1.3（2 2）PE1= - 2235= - 1115WPE2 2175= 1085WPR01 0.60.65 52 2 = =15WPR02 0.60.65 52 2 = =15W電源：電源：負(fù)載：負(fù)載： PE1= PE2+ PR01+ PR02E1-U1+U2-E2+_R01R02+_+U_I電源負(fù)載特征特征: 開關(guān)開關(guān) 斷開斷開I = 0電源端電壓電源端電壓 ( 開路電壓開路電壓 )負(fù)載功率負(fù)載功率U = U0 = EP = 01. 開路處的電流等于零；開路處