電工技術(shù)基礎(chǔ)講解課程課件

電工技術(shù)一、電能的應(yīng)用

電能應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，在日常生活中也是不可缺少的。

緒論1.電能的優(yōu)越性（1）便于轉(zhuǎn)換

（2）便于傳輸（3）便于控制2.不足之處難于儲(chǔ)存二、課程的目的和學(xué)習(xí)方法

目的—獲得電的基本理論知識(shí)，為今后的學(xué)習(xí)和工程技術(shù)研究打下基礎(chǔ)。

方法—掌握好物理概念（多看參考書）；多做習(xí)題。三、使用教材

秦曾煌主編《電工學(xué)》第五版上冊(cè)《電工技術(shù)》高等教育出版社出版第1章電路的基本概念與基本定律

1-1電路的作用與組成部分

電路—電流流經(jīng)的閉合路徑（由電工設(shè)備和元件組成）。一.電路的組成—?電源（信號(hào)源）

?中間環(huán)節(jié)

?負(fù)載

二.電路的作用—傳輸和轉(zhuǎn)換電能；傳遞和處理信號(hào)。電源：將非電能轉(zhuǎn)換成電能的裝置(干電池,蓄電池,發(fā)電機(jī))或信號(hào)源。中間環(huán)結(jié)：把電源與負(fù)載連接起來的部分(連接導(dǎo)線,開關(guān))負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)換成非電能的用電設(shè)備(電燈,電爐,電動(dòng)機(jī))一.電路的組成：電池?zé)襞軪IRU+_負(fù)載電源電路的組成二.電路的作用1.電能傳輸和轉(zhuǎn)換發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器電燈電爐熱能,水能,核能轉(zhuǎn)電能傳輸分配電能電能轉(zhuǎn)換為光能,熱能和機(jī)械能2.信號(hào)的傳遞和處理放大器話筒揚(yáng)聲器將語音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(信號(hào)源)信號(hào)轉(zhuǎn)換、放大、信號(hào)處理(中間環(huán)節(jié))接受轉(zhuǎn)換信號(hào)的設(shè)備(負(fù)載)

將實(shí)際元件理想化，由理想化的電路元件組成的電路。EIRU+_例如：理想化導(dǎo)線理想化元件今后我們分析的都是電路模型，簡(jiǎn)稱電路。1-2電路的模型理想化電源電路模型:由理想元件組組成的電路.（一）理想無無源元件(線性元件)1.電阻:電路中消耗電能的理想元件2.電容:電路中儲(chǔ)存電場(chǎng)能的理想元件3.電感:電路中儲(chǔ)存磁場(chǎng)能的理想元件線性電路:由線性元件和和電源元件組組成的電路.（二）理想電電源元件1.理想電壓源恒壓源2.理想電流源恒流源電路分析—在已知電路結(jié)結(jié)構(gòu)與元件參參數(shù)情況下研究電路路激勵(lì)與響應(yīng)之間的關(guān)系。激勵(lì)—推動(dòng)電路工作作的電源的電壓或或電流。響應(yīng)—由于電源或信號(hào)源源的激勵(lì)作用，在電路中產(chǎn)生的電壓與與電流。1-3電壓和電流的的參考方向I=0+_RUESU0R0ba電路中的箭頭頭方向?yàn)殡妷簤号c電動(dòng)勢(shì)和和電流的參考方向.電路中物理量量的正方向(參考方向)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)，為了解題方便，對(duì)物理量任意假設(shè)的參考方向。物理量的實(shí)際際正方向一、電流電流方向—正電荷運(yùn)動(dòng)的的方向（實(shí)際方向））。電流參考方向向—任選一方向?yàn)闉殡娏髡较蛳?。正值?fù)值Iab=-Iba例：IIaabb二、電壓電壓方向—由高電位端指指向低電位端端（實(shí)際方向））。電壓參考方向向—任選一方向位位為電壓正方方向。電壓表示方法法：U+-UabUabUab=-Uba關(guān)聯(lián)正方向：：UI關(guān)聯(lián)正方向UI非關(guān)聯(lián)正方向三、電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)的方向向—電位升高的方方向（實(shí)際方方向）。電動(dòng)勢(shì)的參考考方向—任選一方向?yàn)闉殡妱?dòng)勢(shì)的正正方向。電動(dòng)勢(shì)的表示示方法：a.箭頭b.正負(fù)號(hào)c.雙下標(biāo)電動(dòng)勢(shì)和電壓壓的關(guān)系：EU電壓與電動(dòng)勢(shì)勢(shì)規(guī)定正方向向相反時(shí)E=UEU電壓與電動(dòng)勢(shì)勢(shì)規(guī)定正方向向相同時(shí)E=-U由以上關(guān)系可以以看出：電壓源可由一個(gè)大小小相等，方向相反的外加電壓表示。例：EUU(U=E)電路分析中的的假設(shè)正方向（參考方向））問題的提出：在復(fù)雜電路中中難于判斷元元件中物理量量的實(shí)際方向向，電路如如何求解？？電流方向AB？電流方向BA？E1ABRE2IR(1)在解題前先設(shè)定一個(gè)個(gè)正方向，作為參考考方向；解決方法(3)根據(jù)計(jì)算結(jié)結(jié)果確定實(shí)實(shí)際方向：：若計(jì)算結(jié)果為正，則實(shí)際方方向與假設(shè)設(shè)方向一致；若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則實(shí)際方方向與假設(shè)設(shè)方向相反。(2)根據(jù)電路的的定律、定定理，列出出物理量間間相互關(guān)系的代數(shù)表表達(dá)式并計(jì)計(jì)算；例已知知：：E=2V,R=1ΩΩ求：：當(dāng)Uab分別別為為3V和1V時(shí)，，IR=?E

IRRURabUab解：(1)假定電路中物理量的正方向如圖所示；(2)列電路方程：(3)數(shù)值值計(jì)計(jì)算算（實(shí)際際方方向向與與假假設(shè)設(shè)方方向向一一致致）（實(shí)際際方方向向與與假假設(shè)設(shè)方方向向相相反反））E

IRRURabUab(4)為了了避避免免列列方方程程時(shí)時(shí)出出錯(cuò)錯(cuò)，，習(xí)慣慣上上把I與U的方方向向按相相同同方方向向假假設(shè)設(shè)(關(guān)聯(lián)聯(lián)正正方方向向））。(1)方程程式式U/I=R僅適適用用于于假假設(shè)設(shè)正正方方向向一一致致的的情情況況。。(2)“實(shí)際際方方向向””是物物理理中中規(guī)規(guī)定定的的，，而而“假假設(shè)設(shè)正正方方向向””則是人人們們?cè)谠谶M(jìn)進(jìn)行行電電路路分分析析計(jì)計(jì)算算時(shí)時(shí),任意意假假設(shè)設(shè)的的。。(3)在以以后后的的解解題題過過程程中中，，注注意意一一定定要要先假假定定““正正方方向向””(即在在圖圖中中表表明明物物理理量量的的參參考考方方向向)，然后后再再列列方方程程計(jì)算算。缺缺少少““參考考方方向向”的的物物理理量量是是無無意意義義的的.提示示

IRURab假設(shè):與的方向一致例假設(shè):與的方向相反

IRURab關(guān)聯(lián)聯(lián)正正方方向向非關(guān)關(guān)聯(lián)聯(lián)正正方方向向1-4歐姆定律U和I為關(guān)聯(lián)正方向向時(shí)：U和I為非關(guān)聯(lián)正方方向時(shí)：線性電阻：遵循歐姆定律律的電阻，其其阻值的大小和電流電電壓無關(guān)。RUI注意：用歐姆定律列方方程時(shí)，一定定要在圖中標(biāo)明正方方向。RUIRUI例：廣義歐姆定律律(支路中含有電電動(dòng)勢(shì)時(shí)的歐歐姆定律)當(dāng)Uab>E時(shí)，I>0表明方方向與與圖中中假設(shè)設(shè)方向向一致致當(dāng)Uab<E時(shí)，I<0表明方方向與與圖中中假設(shè)設(shè)方向向相反反E+_baIUabR1-5電路的的工作作狀態(tài)態(tài)（開路、、短路路和有有載工工作））受控電電源（后面面介紹紹）理想電壓源電源實(shí)際電源理想電源電壓源理想電流源電流源R0IsU0E+_U0R0E（R0=0）Is（R0∞）1.5.1電源有有載工工作電路特征：I=E/(R0+R)U=IR=E–IR0P=PE-△P將上式乘以I，得（注意：：電源源輸出出的功功率和和電流流由負(fù)負(fù)載決決定。。）上式表表明：：當(dāng)R變化時(shí)時(shí)，電電源端端電壓壓變化化不大大，則則此電電源帶負(fù)載載的能能力強(qiáng)強(qiáng)。當(dāng)R>>R0時(shí)U≈E一、電電壓和和電流流+_IRUabESR0ab電源的的外特特性曲曲線表示電電源端端電壓壓與輸輸出電電流之之間的的關(guān)系系曲線線，稱稱為外外特性性曲線線。U=IR=E––IR0IU0EIR0二.功率與功率率平衡電源的發(fā)出功率=負(fù)載的取用功率率+電源內(nèi)阻阻上的消耗功率率P----電源輸出出的功率率PE----電源產(chǎn)生生的功率率?P----電源內(nèi)阻阻上消耗耗的功率率IUE+_RabSR0功率平衡衡方程式式：在U、I正方向選擇擇一致的的前提下下：IRUab或IRUab“吸收功率率”（負(fù)載））“發(fā)出功率率”（電源））若P=UI0若P=UI0根據(jù)能量守衡關(guān)系P（吸收）=P（發(fā)出）三.電源與負(fù)負(fù)載的判判別當(dāng)計(jì)算算的P>0時(shí),則說明U、I的實(shí)際方方向一致致，此部部分電路路消耗電功率，為負(fù)載。功率性質(zhì)判斷斷：當(dāng)計(jì)算的P<0時(shí),則說明U、I的實(shí)際方向相相反，此部分分電路發(fā)出電功率，為電源。①如果假設(shè)U、I正方向一致。②電源有時(shí)發(fā)出出功率，有時(shí)時(shí)消耗功率。。當(dāng)計(jì)算的電源功功率PE>0時(shí),則電源消耗功功率，為負(fù)載；當(dāng)計(jì)算的電源功功率PE<0時(shí),則電源發(fā)出功功率，為電源.例IUU=10VI=-1A電路IUU=-10VI=1A電路IUU=10VI=1A電路P=UI=-10W<0,發(fā)出功率，是是電源。P=-UI=10W>0，消耗功率，是是負(fù)載。P=-UI=-10W<0，發(fā)出功率，是是電源。四.額定值與實(shí)際際值額定值:制造廠為了使使電子設(shè)備能能在給定的工工作條件下正正常運(yùn)行而規(guī)規(guī)定的正常允允許值。UN、、IN、、PN使用時(shí)，電壓、電流、、功率的實(shí)際際值不一定等于于額定值。I>IN過載I<IN輕載I=IN額定工作狀態(tài)電器使用時(shí)的的實(shí)際值不等等于額定值的的原因：a.電器受外界影影響——如電壓波動(dòng)。。b.負(fù)載變化時(shí)，，電流、功率率通常不一定定處于額定工作狀態(tài)態(tài)。開關(guān)S斷開時(shí)，外電電路的電阻無無窮大,電流為零，電電源的端電壓壓U0等于電源電動(dòng)動(dòng)勢(shì)E。二、開路（斷路或空載）電路特征：I=0U=0U0=EPE=P=0I=0+_RUEabSU0R0（其中：PE=EI、P=UI）三.短路U=0I=0短路電流P=0電路特征：+-E+-0RUIsI=0+_RUEabSR0當(dāng)R00時(shí)，Is∞（燒毀電源）。注意：電壓源不允許短路！IS用來描述電路路中各部分電電壓或各部分分電流間的關(guān)關(guān)系,其中中包包括括基氏氏電電流流和基氏氏電電壓壓兩個(gè)個(gè)定定律律。。術(shù)語語：：網(wǎng)孔孔：：不包包含含任任何何支支路路的的回回路路支路路：：電路路中中的的每每一一個(gè)個(gè)分分支支（一一個(gè)個(gè)支支路路流流過過一一個(gè)個(gè)電電流流））結(jié)點(diǎn)點(diǎn)：：三個(gè)個(gè)或或三三個(gè)個(gè)以以上上支支路路的的聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)回路路：：電路路中中任任一一閉閉合合路路徑徑1-6基爾爾霍霍夫夫定定律律支路路：：ab、ad、…...（共共6條））回路路：：abda、bcdb、…...（共共7個(gè)））結(jié)點(diǎn)點(diǎn)：：a、b、…...(共4個(gè)））例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-對(duì)任任何何結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)，，在在任任一一瞬瞬間間，，流流入入結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)的的電電流流等等于于由由結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)流流出出的的電電流流。?；鲜想婋娏髁鞫ǘ陕傻牡囊罁?jù)據(jù)：電電流流的的連連續(xù)續(xù)性性I=0即：I1I2I3I4例或：1.6.1基爾爾霍霍夫夫電電流流定定律律（KCL)I入=I出即：設(shè)：流流入結(jié)結(jié)點(diǎn)為為正，，流出出結(jié)點(diǎn)點(diǎn)為負(fù)負(fù)。在任一一瞬間間，一一個(gè)結(jié)結(jié)點(diǎn)上上電流流的代代數(shù)和和為0。電流定定律還可以以擴(kuò)展展到電電路的的任意意封閉閉面（（廣義結(jié)結(jié)點(diǎn)）。例I1+I2=I3例I=0基氏電電流定定律的的擴(kuò)展展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R對(duì)電路路中的的任一一回路路，沿沿任意意循行方方向的各段段電壓壓的代代數(shù)和和等于于零。。即：1.6.2.基爾霍霍夫電電壓定定律（KVL）即：在任一一回路路的循行方方向上，電電動(dòng)勢(shì)勢(shì)的代代數(shù)和和等于于電阻阻上電電壓降降的代代數(shù)和和。E、U和IR與循行方方向相同為為正，，反之之為負(fù)負(fù)。例如：：回回路路a-d-c-a或：注意：：與循行方方向相相同為為正，，反反之為為負(fù)。。I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-其中:US3=-E3，US4=-E4基氏電電壓定定律也也適合合開口口電路路。例由：得：E+_RabUabI例aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1分析以下電路中應(yīng)列幾個(gè)電流方程？幾個(gè)電壓方程？基爾霍夫電流方程：結(jié)點(diǎn)a：結(jié)點(diǎn)b：獨(dú)立方程只有1個(gè)基爾霍夫電壓方程：#1#2#3獨(dú)立方程只有2個(gè)aI1I2E2+-R1R3R2+_I3#1#2#3bE1網(wǎng)孔網(wǎng)孔設(shè)：電電路中中有N個(gè)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)，B個(gè)支路路N=2、、B=3bR1R2E2E1+-R3+_a小結(jié)結(jié)獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)電流方程有

(N-1)個(gè)獨(dú)立的回路（網(wǎng)孔）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：１個(gè)獨(dú)立電壓方程：２個(gè)求：I1、I2、I3

能否很快說出結(jié)果？1++--3V4V11+-5VI1I2I3電路中中的電電位——該點(diǎn)與參參考點(diǎn)點(diǎn)（零電位位點(diǎn)）之間間的電電壓。。（參考點(diǎn)點(diǎn)通常常用““接地地”符符號(hào)表表示，，但該該點(diǎn)沒沒有和和大地地相連連。））①參考點(diǎn)點(diǎn)選的的不同同，則則各點(diǎn)點(diǎn)的電電位不不同。。②電流總總是從從高電電位流流向低低電位位。例11-7電路中中電位位的概概念及