電工技術(shù)電子技術(shù)課件-1-PPT

1、海南風(fēng)光第1章 電路的基本概念、定律和分析方法(電路元件 電壓源 電流源 基爾霍夫定律 支路電流法)第1講7/25/20221課件歡迎學(xué)習(xí)電工技術(shù)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。7/25/20222課件電路的基本概念、定律和分析方法 第一章 電路的基本概念與定律 1.1.1 電路中的物理量 1.1.2 電路元件1.1. 基爾霍夫定律 1.1 1.2 電路的分析方法 1.2.

2、1 支路電流法 7/25/20223課件本課作業(yè)1-1(C)1-2(a)(b)1-61-8(a)1-10 用電源模型的等效互換原理1-12 用支路電流法英1題7/25/20224課件1.1.1 電路中的物理量電池?zé)襞蓦娏麟妷弘妱?dòng)勢(shì)EIRU+_電源負(fù)載7/25/20225課件電路中物理量的正方向物理量的正方向：實(shí)際正方向假設(shè)正方向?qū)嶋H正方向： 物理中對(duì)電量規(guī)定的方向。假設(shè)正方向（參考正方向）： 在分析計(jì)算時(shí)，對(duì)電量人為規(guī)定的方向。7/25/20226課件物理量的實(shí)際正方向7/25/20227課件物理量正方向的表示方法電池?zé)襞軺ab_+正負(fù)號(hào)abUab（高電位在前， 低電位在后） 雙下標(biāo)箭 頭Ua

3、bab電壓+-IR電流：從高電位 指向低電位。IRUabE+_abU+_7/25/20228課件物理量正方向的表示方法IRUab+_abU+_電壓的正方向箭頭和正負(fù)號(hào)是等價(jià)的,只用其中之一.IRUababU7/25/20229課件電路分析中的假設(shè)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？U1ABRU2IR7/25/202210課件(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

4、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；7/25/202211課件規(guī)定正方向的情況下歐姆定律的寫法I與U的方向一致U = IRaIRUbI與U的方向相反U = IRaIRUb7/25/202212課件規(guī)定正方向的情況下電功率的寫法功率的概念：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:IUP=如果U I方向不一致寫法如何？電壓電流正方向一致aIRUb7/25/202213課件規(guī)定正方向的情況下電功率的寫法aIRUb電壓電流正方向相反P = UI功率有正負(fù)？7/25/202214課件吸收功率或消耗功率（起負(fù)載作用）若 P 0輸出功率（起電

5、源作用）若 P 0電阻消耗功率肯定為正電源的功率可能為正（吸收功率），也可能為負(fù)（輸出功率）功率有正負(fù)7/25/202215課件電源的功率IUab+-P = UIP = UIIUab+-電壓電流正方向不一致電壓電流正方向一致7/25/202216課件含源網(wǎng)絡(luò)的功率IU+-含源網(wǎng)絡(luò)P = UI電壓電流正方向一致P = UI電壓電流正方向不一致IU+-含源網(wǎng)絡(luò)7/25/202217課件 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。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。

6、 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。7/25/202218課件伏 - 安 特性iuRiuui線性電阻非線性電阻(一) 無源元件1. 電阻 R（常用單位：、k、M ）1.1.2 電路元件7/25/202219課件2.電感 L：ui（單位：H, mH, H）單位電流產(chǎn)生的磁鏈線圈匝數(shù)磁通7/25/202220課件電感中電流、電壓的關(guān)系當(dāng) (直流) 時(shí),所以,在直流電路中電感相當(dāng)于短路.uei+7/25/202221課件3.電容 C單位電壓下存儲(chǔ)的電荷（單位：F, F, pF）+ +- - - -+q-qui電容符號(hào)有極性無極性+_7/25/202

7、222課件電容上電流、電壓的關(guān)系當(dāng) (直流) 時(shí),所以,在直流電路中電容相當(dāng)于斷路（開路）uiC7/25/202223課件無源元件小結(jié) 理想元件的特性 （u 與 i 的關(guān)系）LCR7/25/202224課件UR1R2LCR1UR2U為直流電壓時(shí),以上電路等效為注意 L、C 在不同電路中的作用7/25/202225課件1.電壓源(二) 有源元件主要講有源元件中的兩種電源：電壓源和電流源。理想電壓源 （恒壓源）IUS+_abUab伏安特性IUabUS特點(diǎn)：(1）無論負(fù)載電阻如何變化，輸出電 壓不變 （2）電源中的電流由外電路決定，輸出功率 可以無窮大7/25/202226課件恒壓源中的電流由外電路

8、決定設(shè): U=10VIU+_abUab2R1當(dāng)R1 、R2 同時(shí)接入時(shí)： I=10AR22例 當(dāng)R1接入時(shí) ： I=5A則：7/25/202227課件RS越大斜率越大電壓源模型伏安特性IUUSUIRS+-USRLU = US IRS當(dāng)RS = 0 時(shí)，電壓源模型就變成恒壓源模型由理想電壓源串聯(lián)一個(gè)電阻組成RS稱為電源的內(nèi)阻或輸出電阻7/25/202228課件理想電流源 （恒流源)特點(diǎn)：（1）輸出電流不變，其值恒等于電 流源電流 IS； abIUabIsIUabIS伏安特性（2）輸出電壓由外電路決定。2. 電流源7/25/202229課件恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsR設(shè): IS=1 A R

9、=10 時(shí)， U =10 V R=1 時(shí)， U =1 V則:例7/25/202230課件ISRSabUabIIsUabI外特性 電流源模型RSRS越大特性越陡I = IS Uab / RS由理想電流源并聯(lián)一個(gè)電阻組成當(dāng) 內(nèi)阻RS = 時(shí)，電流源模型就變成恒流源模型7/25/202231課件恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒流源不 變 量變 化 量U+_abIUabUab = U （常數(shù)）Uab的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對(duì) Uab 無影響。IabUabIsI = Is （常數(shù)）I 的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對(duì) 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

10、 可變 -Uab 的大小、方向均由外電路決定7/25/202232課件3.兩種電源模型的等效互換 等效互換的條件：當(dāng)接有同樣的負(fù)載時(shí)， 對(duì)外的電壓電流相等。I = I Uab = Uab即：IRS+-UbaUabISabUabI RS7/25/202233課件等效互換公式IRS+-UbaUab()RIRIRIIUSSsSsab-=-=I = I Uab = Uab若Uab = U IRS 則U IRS = RIRISSs-U = ISRSRS = RS UabISabIRS7/25/202234課件例：電壓源與電流源的等效互換舉例I2+-10VbaUab5AabI10V / 2 = 5A25A

11、 2 = 10VU = ISRSRS = RS IS = U / RS7/25/202235課件等效變換的注意事項(xiàng)“等效”是指“對(duì)外”等效（等效互換前后對(duì)外伏-安特性一致），對(duì)內(nèi)不等效。(1)IsaRSbUabI RLaUS+-bIUabRSRLIS = US / RSRS = RS 7/25/202236課件注意轉(zhuǎn)換前后 US 與 Is 的方向(2)aUS+-bIRSUS+-bIRSaIsaRSbIaIsRSbI7/25/202237課件(3)恒壓源和恒流源不能等效互換abIUabIsaUS+-bI7/25/202238課件(4) 進(jìn)行電路計(jì)算時(shí)，恒壓源串電阻和恒電流源并電阻兩者之間均可等效

12、變換。RS和 RS不一定是電源內(nèi)阻。7/25/202239課件111RUI=333RUI=R1R3IsR2R5R4I3I1I應(yīng)用舉例-+IsR1U1+-R3R2R5R4I=？U37/25/202240課件(接上頁(yè))IsR5R4IR1/R2/R3I1+I3R1R3IsR2R5R4I3I1I7/25/202241課件454RRRUUIdd+-=+RdUd+R4U4R5I-(接上頁(yè))ISR5R4IR1/R2/R3I1+I3()()4432132131/RIERRRRRRRIIUSdd=+=7/25/202242課件-+IsR1U1+-R3R2R5R4I=？U3代入數(shù)值計(jì)算已知：U1=12V， U3=

13、16V， R1=2， R2=4， R3=4， R4=4， R5=5， IS=3A解得：I= 0.2A (負(fù)號(hào)表示實(shí)際方向與假設(shè)方向相反)7/25/202243課件-+IsR1U1+-R3R2R5R4I=？U3I4UR4+計(jì)算 功率I4 =IS+I=3 +(-0.2)=2.8AUR4 = I4 R4 =2.84=11.2VP = I UR4 =(-0.2) 11.2= - 2.24W負(fù)號(hào)表示輸出功率R4=4 IS=3AI= 0.2A恒流源 IS 的功率如何計(jì)算 ?PIS= - 33.6W7/25/202244課件10V+-2A2I討論題哪個(gè)答案對(duì)?7/25/202245課件1.1.3 基爾霍夫定

14、律 （克希荷夫定律，克氏定律） 用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系,其中包括克氏電流定律和克氏電壓定律兩個(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7/25/202246課件支路：共3條回路：共3個(gè)節(jié)點(diǎn)：a、 b (共2個(gè)）例#1#2#3aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU17/25/202247課件I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-例支路：共 ？條回路：共 ？個(gè)節(jié)點(diǎn)：共 ？個(gè)6條4個(gè)獨(dú)立回路：？個(gè)3個(gè)有幾個(gè)網(wǎng)眼就有幾個(gè)獨(dú)立回路7/25/202248課件(一) 克氏電流定律 對(duì)任何節(jié)點(diǎn)，在

15、任一瞬間，流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于由節(jié)點(diǎn)流出的電流之和?；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。 I1I2I3I4克氏電流定律的依據(jù)：電流的連續(xù)性 I =0即：例或：流入為正流出為負(fù)7/25/202249課件電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。例I1+I2=I3例I=0克氏電流定律的擴(kuò)展I=?I1I2I3U2U3U1+_RR1R+_+_R廣義節(jié)點(diǎn)7/25/202250課件(二) 克氏電壓定律 對(duì)電路中的任一回路，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其電位降等于電位升?；?，電壓的代數(shù)和為 0。例如： 回路#1 13311URIRI=+電位降電位升即：#1aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1對(duì)

16、回路#2： #223322URIRI=+電位升電位降對(duì)回路#3： 12211URIRI=+U2電位降電位升#3第3個(gè)方程不獨(dú)立電位降為正電位升為負(fù)7/25/202251課件關(guān)于獨(dú)立方程式的討論 問題的提出：在用克氏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aI1I2U2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bU1分析以下電路中應(yīng)列幾個(gè)電流方程？幾個(gè)電壓方程？7/25/202252課件克氏電流方程：節(jié)點(diǎn)a：節(jié)點(diǎn)b：獨(dú)立方程只有 1 個(gè)克氏電壓方程：#1#2#32211213322233111RIRIUURIRIURIRIU-=-+=+=獨(dú)立方程只有 2 個(gè)aI1I2U2+-R1R

17、3R2+_I3#1#2#3bU17/25/202253課件設(shè)：電路中有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，B個(gè)支路N=2、B=3bR1R2U2U1+-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：個(gè)獨(dú)立電壓方程：個(gè)7/25/202254課件未知數(shù)：各支路電流解題思路：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。支路電流法2.1.12.1 電路的分析方法7/25/202255課件解題步驟：1. 對(duì)每一支路假設(shè)一未 知電流（I1-I6）4. 解聯(lián)立方程組對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)有2. 列電流方程對(duì)每個(gè)獨(dú)立回路有0U=S3. 列電壓方程節(jié)點(diǎn)數(shù)

18、N=4支路數(shù) B=6U4U3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_例17/25/202256課件節(jié)點(diǎn)a：列電流方程節(jié)點(diǎn)c：節(jié)點(diǎn)b：節(jié)點(diǎn)d：bacd（取其中三個(gè)方程）節(jié)點(diǎn)數(shù) N=4支路數(shù) B=6U4U3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_7/25/202257課件列電壓方程電壓、電流方程聯(lián)立求得：bacd33435544 :RIUURIRIadca+=+1144664 :RIRIRIUabda+=+U4U3-+R3R6R4R5R1R2I2I5I6I1I4I3+_結(jié)果可能有正負(fù)7/25/202258課件是否能少列一個(gè)方程?N=4 B=6R6aI3sI3dU+_bcI1I2I4I5I6R5R4R2R1Ux例2電流方程支路電流未知數(shù)共5個(gè)，I3為已知：支路中含有恒流源的情況7/25/202259課件電壓方程：1552211 :URIRIRIabda=+N=4 B=6dU+_bcI1I2I4I5I6R5R4R2R1UxaI3s此方程不要7/25/202260課件支路電流法小結(jié)解題步驟結(jié)論與引申12對(duì)每一支路假設(shè)一未