整套課件教程：電工電子

1、電工電子模塊一 直流電路模型建立與分析模塊一 直流電路模型建立與分析 電路是電流流通的路徑，電流是按照一定的路徑（電路）進(jìn)行傳輸和運(yùn)行，電路按電源不同分為直流電路和交流電路，而直流電路是電路的最基本形式，直流電路的分析方法是分析其他電路的基礎(chǔ)。知識目標(biāo)：1、了解電路、電路的基本組成、作用及簡單電路模型，理解電路的基本物理量。2、了解電阻、電容、電感等基本電路元器件的功能、外觀、分類、應(yīng)用和特性。3、熟悉電壓源、電流源的基本特性和聯(lián)接方法。4、掌握簡單電阻串、并、混聯(lián)電路特點(diǎn)和電路分析計(jì)算方法。5、掌握基爾霍夫定律和支路電流法。6、掌握戴維南定理。模塊一 直流電路模型建立與分析技能目標(biāo)：1、觀察

2、日常生活中的電路及用電器，會(huì)畫簡單的電路圖。2、會(huì)標(biāo)注電壓電流方向，會(huì)根據(jù)電壓電流參考方向及數(shù)值判斷實(shí)際方向，會(huì)判斷元件或電路是產(chǎn)生功率還是消耗功率。3、會(huì)選擇電壓表和電流表量程、會(huì)連接電壓表和電流表、會(huì)進(jìn)行電壓和電流測量。4、會(huì)識別電阻、電感、電容，會(huì)讀取電阻值、電容量、電感量，會(huì)判斷電阻、電感和電容的好壞。5、會(huì)進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)電路的電壓、電流、電阻和電功率等。6、會(huì)計(jì)算電路不同工作狀態(tài)下的電壓和電流等。7、會(huì)結(jié)合歐姆定律、基爾霍夫定律分析電路，會(huì)利用實(shí)際的電壓源與電流源等效變換分析電路，會(huì)利用戴維南定理分析電路。模塊一 直流電路模型建立與分析任務(wù)安排：序號任務(wù)名稱任務(wù)主要內(nèi)容1認(rèn)識直

3、流電路電路概念、分類、組成和電路原理圖2熟悉直流電源實(shí)際電源與理想電源、類型、特性分析3熟悉直流電路負(fù)載電阻、電容、電感元件的類型、特點(diǎn)4進(jìn)行電路的連接電阻電路的串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)連接方式5了解電路的工作狀態(tài)通路、開路、短路工作狀態(tài)特點(diǎn)6熟悉直流電路的分析方法基爾霍夫定律、支路電流法、電壓源與電流源的等效變換、戴維南定律模塊一 直流電路模型建立與分析任務(wù)1 認(rèn)識直流電路一、任務(wù)導(dǎo)入觀察如下現(xiàn)象并記錄（1）合上開關(guān)S，觀測電壓表、電流表的指示值和方向及燈泡的亮度；（2）改變電源E的極性，觀測電壓表、電流表的指示值和方向及燈泡的亮度；（3）改變電阻R的極性，再觀測電壓表、電流表的指示值和方向及燈泡的

4、亮度。圖1.1.1 照明用直流電路模塊一 直流電路模型建立與分析二、電路作用電路是由各種元器件為實(shí)現(xiàn)某種應(yīng)用目的、按一定方式連接而成的整體，其特征是提供了電流流動(dòng)的通道。實(shí)際應(yīng)用的電路種類繁多，形式和結(jié)構(gòu)也不相同，但其作用大體可分為兩大類：第一類是用于實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換。第二類是用來進(jìn)行信號變換、傳遞與處理。根據(jù)電源提供的電流不同，電路可分為直流電路和交流電路兩種。模塊一 直流電路模型建立與分析三、電路模型 用于組成電路的電工、電子設(shè)備或元器件統(tǒng)稱為實(shí)際電路元件，用實(shí)際元件組成的電路成為實(shí)際電路。圖1.1.2 手電筒實(shí)際電路圖1.1.3 手電筒電路模型模塊一 直流電路模型建立與分析 某

5、一種實(shí)際元件中在一定條件下，常忽略其它現(xiàn)象只考慮起主要作用的電磁現(xiàn)象，也就是用理想元件來替代實(shí)際元件的模型，這種模型稱之為電路元件，又稱理想電路元件。它實(shí)際是一種數(shù)學(xué)模型。 電路中常見的理想元件有理想電阻元件、理想電感元件、理想電容元件、理想電壓源、理想電流源和理想導(dǎo)線等，這樣一個(gè)實(shí)際電路就可以由多個(gè)理想元件的組合來模擬，這樣的電路稱為電路模型，或電路原理圖，即由理想電路元件組成的電路模型與實(shí)際電路是等效的，因此又稱為等效電路。 建立電路模型的意義十分重要。實(shí)際電氣設(shè)備和器件的種類繁多，但理想電路元件只有有限的幾種，因此建立電路模型可以使電路的分析大大簡化。同時(shí)值得注意的是電路模型反映了電路的

6、主要性能，而忽略了它的次要性能，因而電路模型只是實(shí)際電路的近似，二者不能等同。模塊一 直流電路模型建立與分析關(guān)于實(shí)際部件的模型概念還需要強(qiáng)調(diào)說明幾點(diǎn)：1理想電路元件是具有某種確定的電磁性能的元件，是一種理想的模型，實(shí)際中并不存在，但其在電路理論分析與研究中充當(dāng)著重要角色。2不同的實(shí)際電路部件，只要具有相同的主要電磁性能，在一定條件下可用同一模型表示。3同一個(gè)實(shí)際電路部件在不同的應(yīng)用條件下，它的模型也可以有不同的形式。 模塊一 直流電路模型建立與分析四、電路的組成 電路主要由電源、負(fù)載和傳輸環(huán)節(jié)等三部分組成。電源是提供電能或信號的設(shè)備，負(fù)載是消耗電能或輸出信號的設(shè)備，電源與負(fù)載之間通過傳輸環(huán)節(jié)相

7、連接，為了保證電路按不同的需要完成工作，在電路中還需加入適當(dāng)?shù)目刂圃?。模塊一 直流電路模型建立與分析五、電路物理量物理量的名稱符號單位名稱符號電流安【培】電壓伏【特】電位伏【特】電功率瓦【特】電能量焦【耳】或度或 模塊一 直流電路模型建立與分析1.電流 電荷有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)形成電流。電流的大小用電流強(qiáng)度（簡稱電流）來衡量，數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)通過某橫截面的電荷量。直流電（DC），是指電流的大小和方向都不隨時(shí)間變化。交流電（AC），是指電流的大小和方向都有隨時(shí)間變化。 所謂電流的參考方向，是在分析計(jì)算電路時(shí)，先任意選定某一方向，并在電路中用箭頭標(biāo)出，作為待求電流的方向，稱為電流參考方向，然后根

8、據(jù)假定的參考方向進(jìn)行電路計(jì)算。若計(jì)算電流值為正值，表示電流實(shí)際方向與參考方向相同；若計(jì)算電流值為負(fù)值，表示電流實(shí)際方向與參考方向相反。模塊一 直流電路模型建立與分析 在電路計(jì)算中，一定要先標(biāo)出參考方向，參考方向任意選定，然后進(jìn)行計(jì)算，否則計(jì)算值無意義。圖1.1.5表示了電流的參考方向（圖中實(shí)線所示）與實(shí)際方向（圖中虛線所示）之間的關(guān)系。圖1.1.5 電流參考方向與實(shí)際方向【例1-1】如圖1.1.6所示，電流的參考方向已標(biāo)出，并已知I1=1A，I2=1A，試指出電流的實(shí)際方向。 圖1.1.6 例1-1圖模塊一 直流電路模型建立與分析2.電壓 電荷移動(dòng)需要力，推動(dòng)電荷移動(dòng)的這種力稱為電場力。在如圖

9、1.1.7所示電源的兩個(gè)極板 和 上分別帶有正、負(fù)電荷，這兩個(gè)極板間就存在一個(gè)電場，其方向是由 指向 。當(dāng)用導(dǎo)線和負(fù)載將電源的正負(fù)極連接成為一個(gè)閉合電路時(shí)，正電荷在電場力的作用下由正極 經(jīng)導(dǎo)線和負(fù)載流向負(fù)極 （實(shí)際上是自由電子由負(fù)極經(jīng)負(fù)載流向正極），從而形成電流。電壓是衡量電場力做功能力的物理量。 圖1.1.7 電場力對電荷做功模塊一 直流電路模型建立與分析電壓的實(shí)際方向規(guī)定從高電位指向低電位，其方向可用箭頭表示，也可用“+”“-”極性表示，如圖1.1.8所示。若用雙下標(biāo)表示，如 表示a指向b 。顯然（a） （b） （c）圖1.1.8 電壓的參考方向表示法模塊一 直流電路模型建立與分析 與電流

10、相同，電壓也需設(shè)定其參考方向，若電壓計(jì)算值為正，則表示電壓參考方向與實(shí)際方向一致；若計(jì)算值為負(fù)，表示電壓的實(shí)際方向與參考方向相反。 在分析電路時(shí)，一段電路或一個(gè)元件上的電壓參考方向與電流參考方向可以獨(dú)立的任意設(shè)置。但為了運(yùn)算方便，電壓、電流的參考方向盡量取一致，當(dāng)電壓、電流參考方向一致時(shí)，稱為關(guān)聯(lián)參考方向，若電壓、電流參考方向不一致時(shí)，稱非關(guān)聯(lián)參考方向?！纠?-2】如圖1.1.9所示，電壓的參考方向已標(biāo)出，并已知U1=1V，U2=1V，試指出電壓的實(shí)際方向。圖1.1.9 例1-2圖模塊一 直流電路模型建立與分析3.電位 電壓是對電路中某兩點(diǎn)而言的，有時(shí)在電路中選某點(diǎn)作為參考點(diǎn)（如大地、儀器設(shè)備

11、的外殼），把其它各點(diǎn)相對于參考點(diǎn)的電壓稱為該點(diǎn)的電位，用V表示。規(guī)定參考點(diǎn)在電路中電位設(shè)為零又稱為零電位點(diǎn)，在電路圖中參考點(diǎn)用符號 （或 ）表示。在電路計(jì)算時(shí)，參考點(diǎn)可以任意設(shè)定，在電力系統(tǒng)中常以大地為參考點(diǎn)，在電子設(shè)備中常以外殼為參考點(diǎn)。模塊一 直流電路模型建立與分析 電路中各點(diǎn)的電位值與參考點(diǎn)的選擇有關(guān)，當(dāng)所選的參考點(diǎn)變動(dòng)時(shí)，各點(diǎn)的電位值將隨之變動(dòng)，因此，參考點(diǎn)一經(jīng)選定，在電路分析和計(jì)算過程中，不能隨意更改；在電路中不指定參考點(diǎn)而談?wù)摳鼽c(diǎn)的電位值是沒有意義的?！纠?-3】 圖1.1.11所示的電路中，已知各元件的電壓為：U110V，U25V，U38V，U423V。若分別選B點(diǎn)與C點(diǎn)為參考點(diǎn)

12、，試求電路中各點(diǎn)的電位。圖1.1.11 例1-3圖模塊一 直流電路模型建立與分析4.電動(dòng)勢 在電路中，正電荷在電場力的作用下，由高電位移到低電位，形成電流。要維持電流，還必須要有非電場力把單位正電荷從低電位推到高電位。這非電場力就是電源力（在各類電源內(nèi)部就存在著這種力。例如干電池中的化學(xué)力，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的電磁力等），電源力把單位正電荷由低電位點(diǎn)B經(jīng)電源內(nèi)部移到高電位點(diǎn)A克服電場力所做的功，稱為電源的電動(dòng)勢。電動(dòng)勢用E或e表示。模塊一 直流電路模型建立與分析5.電功率和電能 電功率和電能是電路中的重要物理量，也是電器元件、電氣設(shè)備在用電或供電中的重要技術(shù)數(shù)據(jù)?！纠?-4】（1）在圖1.1.12(a

13、)中，若電流均為2A，U11V，U21V，求該兩元件消耗或產(chǎn)生的功率。（2）在圖1.1.12（b）中，若元件產(chǎn)生的功率為4W，求電流I?！纠?-5】有一只 ， 的白熾燈，接在220V電源上，求流過白熾燈的電流。若該白熾燈一天使用4小時(shí)，則30天消耗多少電能？圖1.1.12 例1-4圖模塊一 直流電路模型建立與分析六、電路基本參數(shù)測量1、電路基本參數(shù)的測量電壓、電流和功率是表征電信號能量大小的三個(gè)基本參數(shù)，它們都可以直接用直讀儀表（指針式或數(shù)字式）來測量。測量直流量通常采用磁電系儀表，測量交流量主要采用電磁系儀表，比較精密的測量可以使用電動(dòng)系儀表。直流功率P=UI，即P為電壓U和電流I的乘積，所

14、以可采用電壓表與電流表間接測量。圖1.1.13 測量電路模塊一 直流電路模型建立與分析2、常用測量儀表的使用（1）500型指針萬用表的使用 （2）VC9802數(shù)字萬用表的使用模塊一 直流電路模型建立與分析任務(wù)2 熟悉直流電源 電源是將其它形式的能量(如化學(xué)能、機(jī)械能、太陽能、風(fēng)能等)轉(zhuǎn)換成電能后提供給電路的設(shè)備，常用的電源有：干電池、太陽能電池、火力發(fā)電機(jī)組、水力發(fā)電機(jī)組、核電機(jī)組等。電源有交流電源和直流電源之分，并可分為獨(dú)立電源和受控電源。我們常見的干電池、蓄電池、穩(wěn)壓電源是等能夠獨(dú)立向電路提供電壓、電流的器件、設(shè)備或裝置，屬于獨(dú)立直流電源。模塊一 直流電路模型建立與分析一、任務(wù)導(dǎo)入對日常生

15、活中的電源進(jìn)行仔細(xì)觀察，并查閱相關(guān)資料，并進(jìn)行思考和分析。1、手電筒用的干電池，電子計(jì)算器、電子手表使用的紐扣電池2、智能手機(jī)、電瓶車、筆記本電腦使用的蓄電池3、電工類實(shí)驗(yàn)室用的電源發(fā)生器、振蕩器4、插座電源、便攜式發(fā)電機(jī)以上這些電源的類型是什么，理想電路元件是什么，是如何進(jìn)行應(yīng)用的？模塊一 直流電路模型建立與分析二、直流電源基本模型 發(fā)電機(jī)，電池等都是實(shí)際的電源，它們是具有不變的電動(dòng)勢和較低內(nèi)阻的電源。在電路分析中常用等效電路來代替實(shí)際的元器件。電源的等效電路有兩種表示形式一種是電壓源，一種是電流源。1.直流電壓源直流電壓源是一種以直流電壓形式表示電源的電路模型。它有理想電壓源和實(shí)際電壓源兩

16、種形式。圖1.2.1 直流電壓源 圖1.2.2 直流電壓源的伏安特性曲線模塊一 直流電路模型建立與分析 直流電壓源的特點(diǎn)是電壓的大小取決于電壓源本身的特性，與流過的電流無關(guān)。流過電壓源的電流大小與電壓源外部電路有關(guān)，由外部負(fù)載決定。因此，它稱之為獨(dú)立電壓源。 實(shí)際運(yùn)用時(shí)，電源并不是我們前面分析的理想的模型，所有的電源都有內(nèi)阻，實(shí)際的電壓源的端電壓不是一個(gè)恒定值；同樣，實(shí)際的電流源輸出的電流也不是一個(gè)恒定值。實(shí)際電壓源可以用一個(gè)理想電壓源Us與一個(gè)理想電阻r串聯(lián)組合成一個(gè)電路來表示，如圖1.2.3(a)所示。 (a) 實(shí)際電壓源 (b) 實(shí)際電壓源的伏安特性曲線圖1.2.3 實(shí)際電壓源模型模塊一

17、 直流電路模型建立與分析 當(dāng)理想電源與外電路接通時(shí)，其端電壓 ，端電壓不隨電流而變化，電源外特性曲線是一條水平線。模塊一 直流電路模型建立與分析2.直流電流源 電流源是用電流的形式表示電源的一種模型。電流源也分為理想電流源和實(shí)際電流源兩種。圖1.2.5 電流源 圖1.2.6 直流電流源的伏安特性曲線模塊一 直流電路模型建立與分析實(shí)際電流源可看成是由理想電流源 與電阻 并聯(lián)而成的，如圖1.2.7所示。圖中 為電源的最大輸出電流， 為電源的內(nèi)阻， 為電流源的開路電壓?！纠?-6】 在圖1.2.4中，設(shè)Us=20V，Ri=1,外接電阻 RL=4，求電阻RL上的電流I?！纠?-7】在圖1.2.7中，設(shè)

18、IS =5A，Ri=1,外接電阻 RL =9，求電阻RL上的電壓U。 (a) 實(shí)際電流源 (b) 實(shí)際電流源的伏安特性曲線圖1.2.7 實(shí)際電流源與負(fù)載的連接電路模塊一 直流電路模型建立與分析任務(wù)3 熟悉直流電路中的負(fù)載一、任務(wù)導(dǎo)入查閱相關(guān)資料，了解常用電阻、電容、電感的種類、特點(diǎn)、用途等1、常用電阻舉例模塊一 直流電路模型建立與分析2、常用電容舉例模塊一 直流電路模型建立與分析3、常用電感舉例模塊一 直流電路模型建立與分析二、電阻元件1、認(rèn)識電阻元件 電阻是電路中不可缺少的元件，是反映消耗電能這一物理現(xiàn)象的一個(gè)二端電路元件，它是在不考慮其它電磁現(xiàn)象的情況下，僅剩其電阻性質(zhì)的理想元件。 電阻的

19、性質(zhì)可分線性、非線性。在任何時(shí)刻，對于線性電阻元件，它兩端的電壓與其電流的關(guān)系服從歐姆定律，圖形符號見圖1.3.1。（a）關(guān)聯(lián)參考方向 （b）非關(guān)聯(lián)參考方向圖1.3.1 電壓電流參考方向的關(guān)系模塊一 直流電路模型建立與分析當(dāng)電壓與電流為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)圖（a）， （1-3-1）當(dāng)電壓與電流為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)圖（b）， （1-3-2）根據(jù)國際單位制（SI）中，式中R稱為電阻，單位為歐姆（）。 導(dǎo)體的電阻不僅和導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān)，而且還和導(dǎo)體的尺寸有關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明，同一材料導(dǎo)體的電阻和導(dǎo)體的截面積成反比，而和導(dǎo)體的長度成正比。也就是說，導(dǎo)體的截面積越大，電阻就愈??；導(dǎo)體愈長，電阻就愈大。 為了方便計(jì)算，我

20、們常常把電阻的倒數(shù)用電導(dǎo)G來表示，即 (1-3-3)根據(jù)國際單位制（SI）中，電導(dǎo)G的單位為西門子（S）。 模塊一 直流電路模型建立與分析2、電阻元件的伏安特性對于線性電阻元件，其電路模型如圖1.3.2所示。u、i關(guān)聯(lián) (b) u、i不關(guān)聯(lián) 圖1.3.2 線性電阻的電路模型模塊一 直流電路模型建立與分析 如果電阻元件電壓的參考方向與電流的參考方向相同，對電阻元件的電導(dǎo)，則式（1-3-1）變成 ，如果電阻元件電壓的參考方向與電流的參考方向相反（見圖1-3-3b），則式（1-3-2）變?yōu)?所以，公式必須與參考方向配套使用。圖1.3.3 線性電阻元件伏安特性圖1.3.4 非線性電阻的伏安特性曲模塊一

21、 直流電路模型建立與分析3、電阻元件的電功率在直流電路中， (1-3-5)在直流電路中， (1-3-7) 我們?nèi)粘Ｓ玫碾姸缺砭褪菧y量電能的，電度表每走一個(gè)數(shù)字，就是消耗了一度電或1千瓦時(shí)的電能。【例1-8】 在220V的電源上，接一個(gè)電加熱器，已知通過電加熱器的電流是3.5A，問4小時(shí)內(nèi)，該電加熱器的用了多少度電？模塊一 直流電路模型建立與分析三、電容元件 1、認(rèn)識電容元件工程中，電容器應(yīng)用極為廣泛。電容器雖然品種和規(guī)格很多，都是由兩塊金屬極板間隔以不同的介質(zhì)（如云母、絕緣紙、電解質(zhì)等）所組成。2、電容元件工作原理當(dāng)電容器兩端通上電源后，電容器的兩塊金屬極板上將各自聚集等量的異性電荷，極板間建

22、立起電場并儲存了電場能量；當(dāng)切斷電源時(shí)，電容器極板上聚集的電荷仍然存在，這就是電容器充電的過程。所以電容器是一種能夠儲存電場能量的實(shí)際電路元件，忽略介質(zhì)損耗和漏電流的電容器稱之為理想電容元件。這樣就可以用一個(gè)只儲存電場能量的理想元件電容元件作為它的模型。圖1.3.5 線性電容元件的圖形符號 （1-3-8）模塊一 直流電路模型建立與分析3、電容元件的電路模型電容元件作為儲能元件能夠儲存電場能量，其電路模型如圖1.3.6所示。 (a) u、i關(guān)聯(lián) (b) u、i不關(guān)聯(lián)圖1.3.6 電容器電路模型模塊一 直流電路模型建立與分析 當(dāng)電容極板間電壓 變化時(shí)，極板上電荷 也隨著改變，于是電容器電路中出現(xiàn)電

23、流 。如指定電流參考方向?yàn)榱鬟M(jìn)正極板，也即與電壓 的參考方向一致，如圖1.3.6(a)所示，則電流 （設(shè)u、i關(guān)聯(lián)） （1-3-9）模塊一 直流電路模型建立與分析4、電容元件的電場能量 從電容的充、放電的過程可知，電容是一個(gè)儲能元件，在充電過程中吸收能量；在放電過程中，釋放能量。在電壓和電流的關(guān)聯(lián)參考方向下，線性電容元件吸收的功率為 （1-3-10）模塊一 直流電路模型建立與分析5、電容元件的電容效應(yīng) 電容器是為了獲得一定大小的電容特意制成了元件。但是，電容的效應(yīng)在許多別的場合也存在。如一對架空輸電線之間就有電容，因?yàn)橐粚旊娋€可視做電容的兩個(gè)極板，輸電線之間的空氣則為電容極板間的介質(zhì)，這就相

24、當(dāng)于電容器的作用。又如晶體三極管的發(fā)射極、基極和集電極之間也都存在著電容。就是一只電感線圈，各線匝之間也都有電容，不過這種所謂的匝間電容是很小的，若線圈中電流和電壓隨時(shí)間變化不快時(shí)，其電容效應(yīng)可略去不計(jì)。模塊一 直流電路模型建立與分析四、電感元件1、認(rèn)識電感元件 由導(dǎo)線繞制而成的線圈或把導(dǎo)線繞在鐵芯或磁芯上就構(gòu)成一個(gè)常用的電感器，電感線圈在空調(diào)制冷行業(yè)極為廣泛，如互感器、變壓器等。2、電感元件的磁場效應(yīng)電感元件作為儲能元件能夠儲存磁場能量，其電路模型如圖1.3.7。u、i關(guān)聯(lián) (b) u、i不關(guān)聯(lián) 圖1.3.7 電感器電路模型模塊一 直流電路模型建立與分析 （a）電感器 （b）圖形符號 圖1.

25、3.8 線性電感元件的圖形符號模塊一 直流電路模型建立與分析圖1.3.9 電感線圈當(dāng)電感元件為線性電感元件時(shí)，電感元件的特性方程為 (1-3-13)模塊一 直流電路模型建立與分析3、電感元件的磁場能量 電感是一個(gè)儲能元件，是因?yàn)楫?dāng)電感中電流增加時(shí)，電感吸收能量，并全部轉(zhuǎn)換成磁場能量儲存在電感中；當(dāng)電流減少時(shí)，電感又將磁場能量釋放。在此過程中電感元件沒有消耗能量，只是儲存能量。 （1-3-7） (1-3-8)從上式中可以看出，電感元件在某一時(shí)的儲能僅與當(dāng)時(shí)的電流值有關(guān)。模塊一 直流電路模型建立與分析五、電路元件的實(shí)際模型1、實(shí)際的電阻器是一個(gè)耗能元件，在電路中作分配電壓、電流，用作負(fù)載電阻和阻抗

26、匹配等。由于實(shí)際的電阻器種類很多，有金屬膜電阻器、繞線電阻、碳膜電阻等；又有實(shí)驗(yàn)用的可調(diào)式電阻器，也有電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)用的降壓電阻器等。2、實(shí)際的電感器具有使直流電導(dǎo)通、使交流電阻擋的能力。它在電路中可完成濾波、耦合、匹配、振蕩、補(bǔ)償、調(diào)諧、均衡、延遲等功能。電感器實(shí)際用的電流互感器、電壓互感器、變壓器線圈等。3、實(shí)際的電容器具有使直流隔斷、使交流導(dǎo)通的能力。它在電路中可完成濾波旁路、耦合和振蕩等功能。電容器通常由絕緣介質(zhì)隔開的金屬極板組成。其種類也很多，有云母電容器、紙介電容器、瓷介電器、電解電容器等。值得注意的是，電解電容器只能用在直流電路中，使用時(shí)要注意其正、負(fù)極性，不能接反。4、電阻、電容、

27、電感這三個(gè)名詞，有時(shí)指元件本身，有時(shí)指電路參數(shù)，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，請注意其應(yīng)用場合，并判斷其實(shí)際意義。模塊一 直流電路模型建立與分析任務(wù)4 進(jìn)行電阻電路的連接一、任務(wù)導(dǎo)入 電路中電阻元件可按各種不同要求作各種不同方式的連接，其中最簡單的是串聯(lián)和并聯(lián)，以下給出了直流電路中電阻元件的典型連接方式，通過資料查閱、分析和任務(wù)學(xué)習(xí)，掌握電阻電路的基本連接方式。本任務(wù)以電阻串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)、Y-方式進(jìn)行直流電路模型搭建和電路分析。模塊一 直流電路模型建立與分析二、電阻的串聯(lián)電路1、電阻串聯(lián)的電路模型在電路中，若干個(gè)電阻元件依次相聯(lián)，在各聯(lián)接點(diǎn)都無分支，這種聯(lián)接方式稱為串聯(lián)。圖1.4.1給出了三個(gè)電阻的串聯(lián)

28、電路。 (a)電阻的串聯(lián) (b)等效電路 圖1.4.1 電阻的串聯(lián)模塊一 直流電路模型建立與分析2、電阻串聯(lián)的電路特點(diǎn)電流相等：通過各電阻的電流相等，即 =分壓作用：總電壓等于各電阻上電壓之和，即 等效電阻：等效電阻（總電阻，是指如果用一個(gè)電阻R代替串聯(lián)的所有電阻接到同一電源上，電路中的電流是相同的，如圖1.31（b）等效電路。），即 分壓系數(shù)：在直流電路中，常用電阻的串聯(lián)來達(dá)到分壓的目的。各串聯(lián)電阻兩端的電壓與總電壓間的關(guān)系為 （1-4-1）式中 、 、 稱為分壓系數(shù)，由分壓系數(shù)可直接求得各串聯(lián)電阻兩端的電壓。電壓電阻：由式（1-35）還可知，電阻串聯(lián)時(shí)，各電阻兩端的電壓與電阻的大小成正比，

29、即 功率電阻：各電阻消耗的功率與電阻成正比，即 模塊一 直流電路模型建立與分析【例1-9】現(xiàn)有一表頭，滿刻度電流 ，表頭的電阻 ，若要改裝成量程為10V的電壓表，如圖1.4.2所示，試問應(yīng)串聯(lián)一個(gè)多大的電阻？圖1.4.2 例1-9圖模塊一 直流電路模型建立與分析三、電阻的并聯(lián)電路1、電阻并聯(lián)的電路模型在電路中，若干個(gè)電阻一端聯(lián)在一起，另一端也聯(lián)在一起，使電阻所承受的電壓相同，這種聯(lián)接方式稱為電阻的并聯(lián)。圖1.4.3（a）所示為三個(gè)電阻的并聯(lián)電路。 (a)電阻的并聯(lián) (b)等效電路圖1.4.3 電路的并聯(lián)模塊一 直流電路模型建立與分析2、電阻并聯(lián)的電路特點(diǎn)電壓相等：各并聯(lián)電阻兩端的電壓相等，即

30、限流作用：總電流等于各電阻支路的電流之和，即 等效電阻：等效電阻R的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻倒數(shù)之和，即 ，或者并聯(lián)電路的電導(dǎo)等于各支路電導(dǎo)之和，即 對于只有兩個(gè)電阻 及 并聯(lián)，則等效電阻為模塊一 直流電路模型建立與分析分流系數(shù)：在電路中，常用電阻的并聯(lián)來達(dá)到分流的目的。各并聯(lián)電阻支路的電流與總電流的關(guān)系為 （1-4-2）式中 、 、 稱為分流系數(shù)，由分流系數(shù)可直接求得各并聯(lián)電阻支路的電流。由式（1-4-2）還可知即電阻并聯(lián)時(shí)，各電阻支路的電流與電導(dǎo)的大小成正比。也就是說電阻越大，分流作用就越小。當(dāng)兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)模塊一 直流電路模型建立與分析各電阻消耗的功率與電導(dǎo)成正比，即利用電阻并聯(lián)的分流作用，可

31、擴(kuò)大電流表的量程。在實(shí)際應(yīng)用中，用電器在電路中通常都是并聯(lián)運(yùn)行的，屬于相同電壓等級的用電器必須并聯(lián)在同一電路中，這樣，才能保證它們都在規(guī)定的電壓下正常工作?！纠?-10】有三盞電燈接在110V電源上，其額定值分別為110V、100W,110V、60W,110V、40W，求總功率P、總電流I以及通過各燈泡的電流及等效電阻。模塊一 直流電路模型建立與分析四、電阻的混聯(lián) 求解電阻的混聯(lián)電路時(shí)，首先應(yīng)從電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)電阻串并聯(lián)的特征，分清哪些電阻是串聯(lián)的，哪些電阻是并聯(lián)的，然后應(yīng)用歐姆定律、分壓和分流的關(guān)系求解。圖1.4.4 電阻的混聯(lián)模塊一 直流電路模型建立與分析五、電阻的-連接 在電路中，有時(shí)電阻

32、的聯(lián)接既非串聯(lián)又非并聯(lián)，如圖1.4.5所示電路，等效電阻經(jīng)過電阻的串并聯(lián)運(yùn)算不能直接求出，須經(jīng)過電阻的星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接等效變換才能分析與計(jì)算。圖1.4.5 電阻的星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)模塊一 直流電路模型建立與分析1、電阻的星形聯(lián)接方式（a） （b）圖 1.4.6 電阻的（Y）或（T）聯(lián)結(jié)模塊一 直流電路模型建立與分析2、電阻的三角形聯(lián)接方式（a） （b）圖1.4.7 電阻的（）或（）聯(lián)結(jié)模塊一 直流電路模型建立與分析3、電阻的Y-聯(lián)接的等效變換 星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接都是通過三個(gè)端鈕與外部相聯(lián)。它們之間的等效互換是要求外部性能相同，亦即當(dāng)它們對應(yīng)端鈕間的電壓相同時(shí)，流入對應(yīng)端鈕的電流也必須分

33、別相等。圖1.4.8（a）、（b）分別示出了接到端鈕1、2、3的星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接的三個(gè)電阻。這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)是與電路的其他部分聯(lián)接的，圖中未畫出其他部分。設(shè)在它們對應(yīng)端鈕間的電壓為 ，流入對應(yīng)端鈕的電流為 ，如果它們彼此等效，則必須分別相等，在此條件下推導(dǎo)出如下等效變換公式，且等效化簡簡圖如圖1.4.9所示。（a） （b）圖1.4.8 電阻的Y-等效變換模塊一 直流電路模型建立與分析（a） （b）圖1.4.9 等效化簡示意圖模塊一 直流電路模型建立與分析從已知三角形網(wǎng)絡(luò)的電阻來確定等效星形網(wǎng)絡(luò)的各電阻的關(guān)系式（1-4-3）模塊一 直流電路模型建立與分析從已知的星星網(wǎng)絡(luò)的電阻來確定等效三角形網(wǎng)絡(luò)的

34、各電阻的關(guān)系式（1-4-4）模塊一 直流電路模型建立與分析 若星形網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)電阻相等，即 ，則等效的三角形網(wǎng)絡(luò)的電阻亦相等，它們等于反之，則（1-4-6）（1-4-5）模塊一 直流電路模型建立與分析【例1-11】圖1.4.10(a)所示電路中, 已知 ， ， ， ， ， ， ，求 （a） （b）圖1.4.10 例1-11圖模塊一 直流電路模型建立與分析任務(wù)5 了解電路的工作狀態(tài)一、任務(wù)導(dǎo)入瀏覽新聞、查閱資料，了解由于電路發(fā)生短路、斷路狀態(tài)下的故障危害，思考電路在通路、短路與斷路下的電路特征。1、電線短路引起室內(nèi)液化氣爆炸事故2、汽車線路短路引起自燃事故3、變壓器短路引起電網(wǎng)事故4、電線短路引起

35、可燃物自燃事故5、斷路頻繁引起設(shè)備故障模塊一 直流電路模型建立與分析二、電路的工作狀態(tài) 電路的工作狀態(tài)有三種：開路狀態(tài)、負(fù)載狀態(tài)（通路狀態(tài)）和短路狀態(tài)。這里以燈泡電路為案例進(jìn)行講解。圖1.5.1 手電筒燈泡電路 圖1.5.2 燈泡負(fù)載工作狀態(tài)模塊一 直流電路模型建立與分析1、通路狀態(tài)（負(fù)載狀態(tài)） 燈泡點(diǎn)亮圖1.5.3 通路狀態(tài)模塊一 直流電路模型建立與分析2、開路狀態(tài)（空載狀態(tài)）燈泡熄滅圖1.5.4 開路狀態(tài)模塊一 直流電路模型建立與分析3、短路狀態(tài)燈泡損壞圖1.5.5 短路狀態(tài)模塊一 直流電路模型建立與分析【例1-12】新交通法規(guī)于2013年1月1日施行，駕駛員不系安全帶記3分，罰款100元

36、。汽車上設(shè)置了“安全帶指示燈”，提醒駕駛員系好安全帶。當(dāng)安全帶系好時(shí)，相當(dāng)于閉合開關(guān)，安全帶指示燈不亮；安全帶未系好時(shí)，相當(dāng)于斷開開關(guān)，安全帶指示燈發(fā)光。圖中符合上述要求的電路圖是（）模塊一 直流電路模型建立與分析三、電器設(shè)備的額定值（擴(kuò)展）1、額定工作狀態(tài)任何電氣設(shè)備在使用時(shí)，若電流過大，溫升過高就會(huì)導(dǎo)致絕緣的損壞，甚至燒壞設(shè)備或元器件。為了保證正常工作，制造廠對產(chǎn)品的電壓、電流和功率都規(guī)定其使用限額，稱為額定值，通常標(biāo)在產(chǎn)品的名牌或說明書上，以此作為使用依據(jù)，使用時(shí)必須遵守。電氣設(shè)備的額定值通常有如下幾項(xiàng)：（1）額定電流（ ）。（2）額定電壓（ ）。（3）額定功率（ ）。（4）額定容量 。

37、模塊一 直流電路模型建立與分析2、超載、滿載、輕載 電氣設(shè)備工作在額定值情況下的狀態(tài)稱為額定工作狀態(tài)（又稱“滿載”）。這時(shí)電氣設(shè)備的使用是最經(jīng)濟(jì)合理和安全可靠的，不僅能充分發(fā)揮設(shè)備的作用，而且能夠保證電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)壽命。若電氣設(shè)備超過額定值工作，則稱為“過載”。由于溫度升高需要一定時(shí)間，因此電氣設(shè)備短時(shí)過載不會(huì)立即損壞。但過載時(shí)間較長，就會(huì)大大縮短電氣設(shè)備的使用壽命，甚至?xí)闺姎庠O(shè)備損壞。若電氣設(shè)備低于額定值工作，則稱為“欠載”。在嚴(yán)重的欠載下，電氣設(shè)備就不能正常合理地工作或者不能充分發(fā)揮其工作能力。過載和嚴(yán)重欠載都是在實(shí)際工作中應(yīng)避免的。模塊一 直流電路模型建立與分析任務(wù)6 熟悉直流電路的分

38、析方法一、任務(wù)導(dǎo)入 通過前述任務(wù)的學(xué)習(xí)，對直流電路的電阻、電容、電感、電源元件組成的電路模型、電路特點(diǎn)、元件連接方式、電路工作狀態(tài)等都有了整體的把握和認(rèn)識，直流電路的應(yīng)用非常廣泛，面對眾多復(fù)雜的電路如何進(jìn)行分析，需要對直流電路的分析方法進(jìn)行系統(tǒng)性學(xué)習(xí)。 電路有簡單電路和復(fù)雜電路之分。簡單電路可用歐姆定律和元件串并聯(lián)特點(diǎn)進(jìn)行電路分析，而復(fù)雜電路則要應(yīng)用基爾霍夫定律、電壓源電流源等效變化、節(jié)點(diǎn)等方法進(jìn)行分析。圖1.6.1 復(fù)雜電路模塊一 直流電路模型建立與分析二、基爾霍夫定律 基爾霍夫定律既適用于簡單電路，又適宜于復(fù)雜電路，是電路分析、計(jì)算最常用的一個(gè)定律,是求解復(fù)雜電路的基本方法。基爾霍夫定律反

39、映的是任何電路（直流或交流）、任何元件（線性或非線性）之間的電壓和電流關(guān)系，是反映電路中電壓和電流的普遍規(guī)律，是就算任意電路（簡單或復(fù)雜）的基本依據(jù)?；鶢柣舴蚨煞譃殡娏鞫珊碗妷憾??；鶢柣舴螂娏鞫桑↘CL）應(yīng)用于節(jié)點(diǎn)，基爾霍夫電壓定律（KVL）應(yīng)用于回路。模塊一 直流電路模型建立與分析1、基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律簡稱KCL，是用來確定電路中連接在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的各條支路電流間的關(guān)系的。基本內(nèi)容是：任何時(shí)刻，對于電路中的任一節(jié)點(diǎn)，流進(jìn)流出節(jié)點(diǎn)所有支路電流的代數(shù)和恒等于零。其數(shù)學(xué)表達(dá)式 （1-6-1）【例1-13】如圖1.6.3所示電路，電流的參考方向已標(biāo)明。若已知I1=2A，I2=4

40、A，I3=8A，試求I4。模塊一 直流電路模型建立與分析2、基爾霍夫電壓定律 基爾霍夫電流定律是對電路中任意節(jié)點(diǎn)而言的，而基爾霍夫電壓定律是對電路中任意回路而言的。基爾霍夫電壓定律簡稱 ，是用來確定回路中各部分電壓之間的關(guān)系的?；緝?nèi)容是：任何時(shí)刻，沿任一回路內(nèi)所有支路或元件電壓的代數(shù)和恒等于零。即 （1-6-4）模塊一 直流電路模型建立與分析【例1-14】圖示電路，已知 ， ， ，求 和 。圖1.6.6 例1-14電路圖模塊一 直流電路模型建立與分析【例1-15】圖1.6.7示電路，已知 ， ， ， ， 求 。圖1.6.7 例1-15電路圖模塊一 直流電路模型建立與分析三、基爾霍夫定律的應(yīng)用

41、支路電流法支路電流法求解電路的步驟為：標(biāo)出支路電流參考方向和回路繞行方向；根據(jù)KCL列寫（n1）個(gè)節(jié)點(diǎn)電流方程式；根據(jù)KVL列寫m（n1）獨(dú)立回路電壓方程式；解聯(lián)列方程組，求取未知量。模塊一 直流電路模型建立與分析【例1-16】如圖1.6.8所示，為兩臺發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行共同向負(fù)載 供電。已知 ， ， ， ， ，求各支路的電流及發(fā)電機(jī)兩端的電壓。 圖1.6.8 例1-16圖模塊一 直流電路模型建立與分析四、電壓源與電流源的等效變換表1.6.1 電壓源模型和電流源模型的參數(shù)對比由以上比較可知，當(dāng)滿足下列關(guān)系時(shí)，兩種電源模型可以互換: 、 、 電壓源模型電流源模型模塊一 直流電路模型建立與分析電壓源與

42、電流源的等效變換電路如圖1.6.9所示。圖1.6.9 電壓源與電流源的等效變換模塊一 直流電路模型建立與分析關(guān)于兩者的等效變換，有如下的結(jié)論：（1）電壓源與電流源的等效變換只對外電路等效，對內(nèi)電路不等效。（2）把電壓源變換為電流源時(shí)，電流源中的 等于電壓源輸出端短路電流 ， 方向與電壓源對外電路輸出電流方向相同，電流源中的并聯(lián)電阻 與電壓源的內(nèi)阻 相等。（3）把電流源變換成為電壓源時(shí)，電壓源中的電動(dòng)勢 等于電流源輸出端斷路時(shí)的端電壓， 的方向與電流源對外輸出電流的方向相同，電壓源中的內(nèi)阻 與電流源的并聯(lián)電阻 相等。（4）理想電壓源與理想電流源之間不能進(jìn)行等效變換。模塊一 直流電路模型建立與分析

43、【例1-17】求圖1.6.10（a）所示電路中 支路的電流。已知 ， ， ， ， 。（a） （b） （C）圖1.6.10 例1-17圖 模塊一 直流電路模型建立與分析五、戴維南定理在復(fù)雜電路中，有時(shí)只需計(jì)算出某一支路的電流，此時(shí)再采用支路電流法將要把所有的支路中的未知電路都求出，既麻煩也沒有必要。簡便的做法是：把電路劃分為兩部分，一部分為待求支路，另一部分看成是一個(gè)有源兩端網(wǎng)絡(luò)（具有兩個(gè)端的網(wǎng)絡(luò)稱為兩端網(wǎng)絡(luò)）。有源兩端網(wǎng)絡(luò)部分用戴維南定理化簡為一個(gè)等效電壓源，則電路就變成一個(gè)等效電壓源和待求支路相串聯(lián)的簡單電路，如圖1.6.11所示。負(fù)載 中的電流就可以由下式求出：模塊一 直流電路模型建立與分

44、析圖1.6.11有源電路等效變換戴維南定理指出：任何一個(gè)有源兩端線性網(wǎng)絡(luò)都可以用一個(gè)等效的電壓源來代替，這個(gè)等效電壓源的電動(dòng)勢 就是有源兩端網(wǎng)絡(luò)開路電壓 ，它的內(nèi)阻 等于從有源兩端網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的電阻 （網(wǎng)絡(luò)中電壓源的電動(dòng)勢短路，電流源斷路）。模塊一 直流電路模型建立與分析用戴維南定理求解復(fù)雜電路中某一條支路電流的一般步驟是：1、斷開待求電流的支路，得到一個(gè)有源二瑞網(wǎng)絡(luò)，并畫出電路圖。2、求有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓 ， 即得到等效電源的電動(dòng)勢 。3、將有源二端網(wǎng)絡(luò)中的所有電壓源短路，電流源開路，畫出所得無源二端網(wǎng)絡(luò)的電路圖，并計(jì)算其等效電阻 ，即得到等效電源的內(nèi)阻 。模塊一 直流電路模型建立與分析4

45、、畫出由等效電源和待求支路組成的簡單電路，用全電路歐姆定律計(jì)算待求電流。等效電阻的計(jì)算方法有以下三種：（1）設(shè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有電源為零，用電阻串并聯(lián)或三角形與星形網(wǎng)絡(luò)變換加以化簡，計(jì)算端口A、B的等效電阻。（2）設(shè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有電源為零，在端口A、B處施加一電壓 ，計(jì)算或測量輸入端口的電流 ，則等效電阻 。（3）用實(shí)驗(yàn)方法測量,或用計(jì)算方法求得該有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓 和短路電流 ，則等效電阻 ?！纠?-18】如圖1.6.11所示，已知 ， ， ， ， ,用戴維南定理求通過 的電流 。Thank you！電工電子模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用 大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的電動(dòng)勢

46、、電壓和電流分別稱為交變電動(dòng)勢、交變電壓和交變電流，統(tǒng)稱為交流電。在交流電作用下的電路稱為交流電路。 常用的交流電是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的，稱為正弦交流電。正弦交流電源有交流發(fā)電機(jī)和正弦信號發(fā)生器等，廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。單相正弦交流電路的學(xué)習(xí)是研究三相電路的基礎(chǔ)，在電工學(xué)占有非常重要的地位。模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用知識目標(biāo)：1、掌握正弦交流電路的基本概念，了解正弦交流電的應(yīng)用2、掌握R、L、C三種元件的電壓、電流關(guān)系，掌握R、L、C串聯(lián)和RL與C并聯(lián)電路的特點(diǎn)和相量分析方法；3、掌握正弦交流電路的功率計(jì)算方法，了解正弦交流電路負(fù)載獲得最大功率的條件，熟悉功率因數(shù)的提高的方法；4

47、、了解諧振現(xiàn)象的研究意義，掌握串、并聯(lián)諧振條件、主要特點(diǎn)及典型應(yīng)用；5、了解三相交流電的產(chǎn)生，理解對稱三相電源的特點(diǎn)，掌握三相電源、三相負(fù)載的星形和三角形聯(lián)結(jié)方法及相電壓、相電流、線電壓、線電流的關(guān)系，了解中性線的作用；6、熟悉三相對稱電路的計(jì)算特點(diǎn)及幾種典型三相不對稱電路的計(jì)算；掌握對稱三相電路功率的計(jì)算方法；7、了解互感現(xiàn)象、互感系數(shù)、互感電壓及同名端的概念，掌握互感線圈的伏安關(guān)系，了解互感線圈串并聯(lián)時(shí)等效電感的表達(dá)式。模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用技能目標(biāo)：1、能熟練運(yùn)用正弦量的表示方法進(jìn)行正弦交流電表示；2、能熟練應(yīng)用相量分析法對復(fù)雜電路進(jìn)行分析；3、能熟練應(yīng)用功率計(jì)算方法對正弦交流電路

48、的功率進(jìn)行分析；4、能熟練進(jìn)行三相電源和三項(xiàng)負(fù)載的星形和三角形的電路連接，并能對相電壓、相電流、線電壓、線電流進(jìn)行計(jì)算分析；5、能熟練對三相對稱電路、典型三相不對稱電路進(jìn)行計(jì)算分析和功率計(jì)算；6、能熟練找出互感電路的去耦等效電路并進(jìn)行分析計(jì)算。模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用任務(wù)安排：序號任務(wù)名稱任務(wù)主要內(nèi)容1認(rèn)識交流電路概念、三要素、表示方法與單相交流電源2了解單一參數(shù)元件的單相交流電路電阻元件、電容元件、電感元件單相交流電路特點(diǎn)3分析計(jì)算交流電路交流串聯(lián)電路、并聯(lián)電路等分析與計(jì)算4功率因素的計(jì)算與分析功率因素概念、意義、提高方法、計(jì)算5了解實(shí)際交流電路的應(yīng)用電氣、照明電路，日光燈電路原理分析6

49、認(rèn)識三相交流電路與分析應(yīng)用三相交流電路概念、電源電量產(chǎn)生、對稱與不對稱三相交流電路分析模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用任務(wù)1 認(rèn)識交流電路一、任務(wù)導(dǎo)入 交流電有許多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用極為廣泛，如電力系統(tǒng)中利用變壓器把某一數(shù)值的交流電壓變換為同頻率另一數(shù)值的交流電壓，解決如高壓輸電和低壓配電的矛盾；廣泛使用的交流電機(jī)構(gòu)造比直流電機(jī)簡單，成本低廉，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便；凡需要直流的地方，可以通過整流設(shè)備方便地得到直流。模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用二、交流電的產(chǎn)生獲得交流電的方法有多種，但大多數(shù)交流電是由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。當(dāng)鐵芯以角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈繞組切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，其大小是 （2-1-2當(dāng)鐵芯以角速

50、度旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈繞組切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，其大小是 （2-1-2）圖2.1.1 交流發(fā)電機(jī)模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用三、交流電路概述 交流電（Alternating Current，AC）是指大小和方向都發(fā)生周期性變化的電流，因?yàn)橹芷陔娏髟谝粋€(gè)周期內(nèi)的運(yùn)行平均值為零，稱為交變電流或簡稱交流電。 交流電與直流電的區(qū)別在于：直流電的方向、大小不隨時(shí)間變化；而交流電的方向、大小都隨時(shí)間作周期性的變化，并且在一周期內(nèi)的平均值為零。圖2.1.2所示為直流電和交流電的電流波形。模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用(a)穩(wěn)恒直流電 (b)脈動(dòng)直流電(c) 正弦交流電 (d)交流方波圖2.1.2 直流電和交流電

51、的電流波形圖模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用四、正弦交流量的三要素 我們?nèi)粘Ｊ褂玫陌l(fā)電廠、電力網(wǎng)供給用戶的是正弦交流電，常把正弦電動(dòng)勢、正弦電壓、正弦電流統(tǒng)稱為正弦量，它們都是時(shí)間的函數(shù)，可以用時(shí)間t的正弦函數(shù)來表示，即 （2-1-5）模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用1.瞬時(shí)值、最大值和有效值瞬時(shí)值：交流電在變化過程中任一時(shí)刻的值稱為瞬時(shí)值。瞬時(shí)值用小寫字母表示，如i、u及e表示電流、電壓及電動(dòng)勢的瞬時(shí)值。瞬時(shí)值有正、有負(fù)，也可能為零。最大值：正弦交流電在一周內(nèi)數(shù)值最大的瞬時(shí)值稱為最大值，也叫幅值、峰值。最大值用帶下標(biāo)的小寫字母表示。如Im、Um及Em分別表示電流、電壓及電動(dòng)勢的最大值，它反映了正弦量

52、變化的幅度。有效值：正弦交流電的瞬時(shí)值是隨時(shí)間變化的，計(jì)量時(shí)不方便表示。故引入有效值的概念。通常所說交流電壓、交流電流的大小都是指有效值，交流電表的指示值和交流電器上標(biāo)示的電流、電壓數(shù)值一般都是指有效值。例如“220V、60W”的日光燈，是指它的額定電壓的有效值為220V。如不加說明，交流量的大小皆指有效值。模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用【例2-1】已知某交流電壓 V，該交流電壓的最大值為多少？2.頻率、周期與角頻率 （2-1-9） （2-1-11）【例2-2】已知某正弦交流電壓為 ，求該電壓的最大值、頻率、角頻率和周期各為多少？模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用3.初相位與相位差（1）初相位圖2.1

53、.5 正弦電流的初相位 模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用（2）相位差兩個(gè)同頻率的正弦量的相位之差并不隨時(shí)間而變化，與計(jì)時(shí)起點(diǎn)無關(guān)，其值等于兩者的初相之差。相位差常取- +的某一角度?！纠?-3】已知正弦電壓 V，求正 弦電壓的最大值和有效值，角頻率、頻率和周期，初相位。并求與正弦電流 A的相位差，并畫出電流、電壓的波形圖。Xt1t0oiii0i1Imio t1 t2tYi模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用五、正弦量的常用表示法1、旋轉(zhuǎn)矢量法所謂旋轉(zhuǎn)矢量法，即用旋轉(zhuǎn)矢量表示一個(gè)正弦量。圖2.1.8 用旋轉(zhuǎn)矢量表示正弦量模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用2、相量表示法（1）復(fù)數(shù)及其表示形式 圖2.1.10 復(fù)數(shù)在

54、復(fù)平面上的表示 圖2.1.11 復(fù)數(shù)的矢量表示模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用（2）復(fù)數(shù)的運(yùn)算復(fù)數(shù)的加減。圖2.1.12復(fù)數(shù)的加減復(fù)數(shù)的乘除。復(fù)數(shù)的乘除運(yùn)算，一般采用指數(shù)的形式。復(fù)數(shù)相等和共軛復(fù)數(shù)。若兩個(gè)復(fù)數(shù)的模相等，輻角也相等；或?qū)嵅亢吞摬糠謩e相等，稱兩個(gè)復(fù)數(shù)相等?！纠?-4】設(shè) =50cos( ， =10sin( ，問哪個(gè)電流滯后，滯后多少度？【例2-5】已知某正弦 電壓在 時(shí)為110 V，初相角為 ，求其有效值。模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用任務(wù)2 了解單一參數(shù)元件的單相交流電路一、任務(wù)導(dǎo)入電阻 、電感 、電容 是交流電路中的基本電路元件。直流電流的大小與方向不隨時(shí)間變化，而交流電流的大小和方

55、向則隨時(shí)間不斷變化。因此，電阻、電感和電容在交流電路中出現(xiàn)了一些與直流電路中不相同的現(xiàn)象。電容器接入直流電路時(shí)，電容器被充電，充電結(jié)束后，電路處在斷路狀態(tài)。但在交流電路中，由于電壓是交變的，因而電容器時(shí)而充電時(shí)而放電，電路中出現(xiàn)了交變電流，使電路處在導(dǎo)通狀態(tài)。電感線圈在直流電路中相當(dāng)于導(dǎo)線。但在交流電路中由于電流是交變的，所以線圈中有自感電動(dòng)勢產(chǎn)生。電阻在直流電路與交流電路中作用相同，起著限制電流的作用，并把取用的電能轉(zhuǎn)換成熱能。由于交流電路中電流、電壓、電動(dòng)勢的大小和方向隨時(shí)間變化，因而分析和計(jì)算交流電路時(shí)，必須在電路中給電流、電壓、電動(dòng)勢一個(gè)參考方向且同一元件上電壓和電流的參考方向一致。模

56、塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用二、純電阻元件單相交流電路1.電阻元件上電壓與電流的關(guān)系 或 （2-2-3）模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用2.電阻元件功率分析 在交流電路中，任意電路元件上的電壓瞬時(shí)值與電流瞬時(shí)值的乘積稱作該元件的瞬時(shí)功率。用小寫字母 表示。【例2-6】在圖2.2.1電路中 ， , ,試求：電流 的瞬時(shí)值表達(dá)式；電阻 的平均功率 。 模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用三、純電感元件單相交流電路1.電感元件上電壓與電流的關(guān)系設(shè)電感 中通入正弦電流，其參考方向如圖2.2.4所示。 或 （2-2-8）模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用2.電感元件功率分析工程中為了表示能量交換的規(guī)模大小，將電感瞬時(shí)功率的

57、最大值定義為電感的無功功率，簡稱感性無功功率，用QL表示。即 （2-2-14）實(shí)際電感廣泛存在于各種電氣設(shè)備之中，如變壓器、電機(jī)的繞組，繼電器的電磁作用機(jī)構(gòu)，日光燈鎮(zhèn)流器等。【例2-7】若將 =20mH的電感元件，接在 =110V的正弦電源上，則通過的電流是1mA，求(1)電感元件的感抗及電源的頻率；(2)若把該元件接在直流110V電源上,會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?【例2-8】一個(gè)線圈電阻很小，可略去不計(jì)。電感L=35 。求解（1）求該線圈在50Hz的交流電路中感抗；（2）若接在 V， Hz的交流電路中，求解電流 、有功功率 、無功功率 模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用四、純電容元件單相交流電路1.電容元件

58、上電壓與電流的關(guān)系寫成有效值為 或 （2-2-16）模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用2、電容元件功率分析 實(shí)際電容器有許多種類，如固定電容器、可變電容器、微變電容器；有極性電容器、無極性電容器；空氣電容器、紙質(zhì)電容器、云母電容器、陶瓷電容器、薄膜電容器、電解電容器等等。特別是還有一些自然形成的電容器，如兩云層之間、云層和大地之間、兩輸電導(dǎo)線之間、輸電線和大地之間、導(dǎo)線與機(jī)殼之間、晶體管各電極之間都有自然形成的電容，一般稱為分布電容及寄生電容?！纠?-9】設(shè)加在一電容器上的電壓 V，其電容C為10F，求流過電容的電流 (t)。若接在直流6V的電源上，則電流為多少？模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用任務(wù)3

59、分析計(jì)算交流電路一、任務(wù)導(dǎo)入 工程中和日常生活中， 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路是最常見的電路。因此分析這類交流電路有著很實(shí)際的意義。 實(shí)際交流電路中的負(fù)載往往是由兩個(gè)或三個(gè)不同元件的組合，而三種基本元件串聯(lián)起來就組成一種具有普遍意義的電路。模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用二、串聯(lián)電路的分析計(jì)算1、R L C的串聯(lián)電路由電阻、電感和電容相串聯(lián)所組成的電路叫做RLC串聯(lián)電路，如圖2.3.1所示。2、R L C串聯(lián)電路電壓電流關(guān)系分析3、R L C串聯(lián)電路復(fù)阻抗分析 （2-3-6）【例2-10】某 串聯(lián)電路中， =3， =3， =7，正弦電壓 =100V，試求電路的復(fù)阻抗，電路中的電流和各元件上的電壓。圖2.3

60、.1 RLC串聯(lián)電路模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用三、并聯(lián)電路分析計(jì)算在生產(chǎn)和生活中所用的電氣設(shè)備，大多數(shù)是屬于電感性（RL）負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)、變壓器、接觸器、日光燈等。這類負(fù)載與電容并聯(lián)，在實(shí)用上很有意義。1、R L C的并聯(lián)電路電阻、電感和電容并聯(lián)電路如圖2.3.4（a）所示,其相量模型如圖(b)所示。 (a)電路 (b)相量模型 (c)導(dǎo)納表示的相量模型圖2.3.4 RLC并聯(lián)電路模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用2、R L C并聯(lián)電路電壓電路關(guān)系分析 = = = = (2-3-6)3、R L C并聯(lián)電路復(fù)導(dǎo)納分析 = ， = (2-3-9)模塊二 正弦交流電路及其應(yīng)用四、電路參數(shù)對電路性質(zhì)的影響