電工(第基本定律)

電工及電子技術(shù)基礎(chǔ)秦曾煌主編（第七版）主講：戴保華郵箱：daibaohua663@126.com電話論1、課程的性質(zhì)和作用：

《電工技術(shù)》是一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課程。適用專(zhuān)業(yè)：－－－非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)。學(xué)時(shí):課堂教學(xué)70+實(shí)驗(yàn)20直接后續(xù)課程：《電子技術(shù)A》(多學(xué)時(shí)）68/28《電子技術(shù)B》(少學(xué)時(shí)）46/10電工學(xué)（下）基礎(chǔ)性：現(xiàn)代科技與電密切相關(guān)，是學(xué)習(xí)后續(xù)課程的基礎(chǔ)，本課程學(xué)習(xí)基本理論、基本知識(shí)，訓(xùn)練基本技能。應(yīng)用性：注重分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力的培養(yǎng)。注重實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。2、課程特點(diǎn)：3、學(xué)習(xí)內(nèi)容：★電路模型、電路基本概念、電路基本理論及基本分析方法?！镫姍C(jī)的基本控制電器及繼電接觸器控制。電路分析原理的基本內(nèi)容★供電與安全用電、電工測(cè)量的基本知識(shí)電機(jī)控制的基本知識(shí)★鐵芯線圈電路，變壓器和電動(dòng)機(jī)的工作原理、參數(shù)及使用。精簡(jiǎn)：基本概念、基本理論及基本分析方法，常用的電氣設(shè)備和裝置。廣博：涉及多門(mén)電類(lèi)課程的基本內(nèi)容，電機(jī)學(xué)的基本知識(shí)4、學(xué)習(xí)方法：★弄懂概念、掌握原理、學(xué)會(huì)分析方法?！镎J(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)，建立系統(tǒng)概念、工程概念，提高實(shí)踐能力和動(dòng)手能力?！锒嘧鼍毩?xí)、聯(lián)系實(shí)際、靈活應(yīng)用?！飳W(xué)時(shí)少、進(jìn)度快，課后及時(shí)復(fù)習(xí)。《電工技術(shù)》的學(xué)習(xí)要求一、課前：二、上課三、課后認(rèn)真聽(tīng)講、能完成課堂作業(yè)復(fù)習(xí)課堂內(nèi)容、按時(shí)完成課后作業(yè)四、作業(yè)要求按時(shí)交作業(yè)、過(guò)時(shí)不收五、內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法參考資料1．《電工電子學(xué)》周永萱編。華中科技大學(xué)出版社2．《電工技術(shù)》王居榮編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社3．《電工技術(shù)》王乃厚編中國(guó)科技大學(xué)出版社4．《電路》丘關(guān)源編,

西安交通大學(xué)出版社

CharlsH.Roth.JR.FundamentalsofLogicDesign.

USA:CompanyofPND.

1.1電路的作用與組成部分1.2電路模型1.3電壓和電流的參考方向1.4歐姆定理1.5電源有載工作、開(kāi)路和短路1.6基爾霍夫定律1.7電路中電位的概念及計(jì)算第1章電路的基本概念與定律第一章電路的基礎(chǔ)1.1電路的作用與組成一、電路的作用：1.電能的傳輸?shù)谝徽码娐返幕A(chǔ)二、電路的組成1.電源2.中間環(huán)節(jié)3.負(fù)載2.信號(hào)的處理和傳遞第一章電路的基礎(chǔ)1.2電路模型一、實(shí)際元件與理想元件實(shí)際用電器：如電源、電燈、日光燈、電機(jī)等理想元件（模型元件）：R、L、C第一章電路的基礎(chǔ)二、實(shí)際電路與電路模型（電路）1、手電筒及其電路模型（見(jiàn)上圖）第一章電路的基礎(chǔ)2、日光燈及其電路模型3、電動(dòng)機(jī)及其電路模型第一章電路的基礎(chǔ)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1.3電壓和電流的參考方向第一章電路的基礎(chǔ)物理量的單位及實(shí)際方向第一章電路的基本第一章電路的基礎(chǔ)問(wèn)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？U1ABRU2IR電路分析中的假設(shè)參考方向第一章電路的基礎(chǔ)(1)在解題前先設(shè)定一個(gè)參考方向，作為正方向；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；(4)關(guān)聯(lián)方向與非關(guān)聯(lián)方向：U與I的參考方向一致叫關(guān)聯(lián)；反之為非關(guān)聯(lián)第一章電路的基礎(chǔ)2.電路中物理量的參考方向物理量的參考方向：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。第一章電路的基礎(chǔ)物理量參考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Uabab電壓+-IR電流：從高電位指向低電位。IRUabE+_abU+_第一章電路的基礎(chǔ)物理量參考方向的表示方法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.IRUababU第一章電路的基礎(chǔ)例題P12(P10)1.3.1在圖(a)中，Uab=-5V,試問(wèn)a、b兩點(diǎn)哪點(diǎn)電位高？1.3.2

在圖(b)中，U1=-6V,U2=4V試問(wèn)Uab等于多少？1.3.3

Uab是否表示a端電位高于b端電位？圖(a)圖(b)第一章電路的基礎(chǔ)I與U的參考方向一致U=IRaIRUbI與U的參考方向相反U=–IRaIRUb1.4歐姆定律第一章電路的基礎(chǔ)例題P141.4.2

計(jì)算下圖值第一章電路的基礎(chǔ)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UI方向不一致寫(xiě)法如何？電壓電流參考方向一致aIRUb電功率第一章電路的基礎(chǔ)如果U、I的參考方向不一致電功率的寫(xiě)法aIRUb電壓、電流參考方向相反P=–UI功率有正負(fù)？第一章電路的基礎(chǔ)吸收功率或消耗功率（起負(fù)載作用）若P0輸出功率（起電源作用）若P0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）功率正負(fù)值第一章電路的基礎(chǔ)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)第一章電路的基礎(chǔ)當(dāng)計(jì)算的P>0

時(shí),或U、I

的實(shí)際方向一致，此部分電路消耗電功率，該元件為負(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。也可以從元件上的電流、電壓的實(shí)際方向區(qū)分器件的性質(zhì)。結(jié)論辨別元件在電路中的作用當(dāng)計(jì)算的P<0

時(shí),或U、I

的實(shí)際方向相反，此部分電路發(fā)出電功率，該元件為電源。第一章電路的基礎(chǔ)

功率平衡

Ps（電源）=PL（功率平衡）或∑

P=0(負(fù)載為正,電源為負(fù))第一章電路的基礎(chǔ)例題2P201.5.4下圖方框代表電源還是負(fù)載？已知：I=-1A;E=220V(a)和(d)為電源；(b)和(c)為負(fù)載第一章電路的基礎(chǔ)作業(yè):

P301.5.9-10(P261.5.1-2)解：由KCL得：

I3=I2-I1=1-3=-2mA由KVL得：U3=I1*10+30=60VP3=U3*I3=-2*60=-120mW所以元件3為電源驗(yàn)證功率平衡I1*U1+I12*10+U3*I3+I22*20-I2*U2=90+90+（-120）+20-80=01.5電源的工作狀態(tài)電源的工作狀態(tài)：有載工作、開(kāi)路、短路三種一、.有載工作：S合上

1.電壓與電流的關(guān)系

I=E/(Ro+R)U=E-Ro*I

2.外特性（伏安特性）：

U=E-Ro*I第一章電路的基礎(chǔ)3.功率平衡

U=E-Ro*IUI=E*I–RO*I*IPL=Ps–PR

即：Ps（電源）=PL+Po（功率平衡）第一章電路的基本第一章電路的基礎(chǔ)二、電源開(kāi)路：

S打開(kāi)（如圖a）

I=0U=？P=？三、電源短路：S閉合（如圖b）且R=0I=E/RoU=?P=?第一章電路的基礎(chǔ)四、實(shí)際值與額定值五、例題第一章電路的基礎(chǔ)例題1P191.5.1在下圖中，（1）開(kāi)關(guān)S閉合前后電路中的電流I1；I2；I及電源的端電壓U;閉合時(shí)，I1是否被分去一些？（2）如果電源內(nèi)阻不能忽略，則閉合S時(shí)，60W電燈電流是否有所變化？（3）60W電燈和100W燈哪個(gè)電阻大？（4）100W燈每秒消耗多少電能？第一章電路的基礎(chǔ)(6)電流流過(guò)電燈后，會(huì)不會(huì)減少？（7）如果100W燈短路，當(dāng)閉合S時(shí)后果如何？

100W燈是否會(huì)燒壞？（5）設(shè)電源的額定功率為125KW、220V，當(dāng)只接一個(gè)220V，40W的電燈時(shí)會(huì)不會(huì)被燒壞?例題3P201.5.5

下圖示電路中該電源作電源還是負(fù)載？(a)U=3V;E=5V(b)U=5V;E=3V(a)(b)第一章電路的基礎(chǔ)P201.5.6有一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，其名牌上標(biāo)有40KW230V174A。試問(wèn)什么是發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行、滿載運(yùn)行、過(guò)載運(yùn)行？負(fù)載的大小一般指什么而言？第一章電路的基礎(chǔ)用來(lái)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?zhuān)汗?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1.6基爾霍夫定律(kirchhoff)網(wǎng)孔：第一章電路的基礎(chǔ)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+_I3bU1第一章電路的基礎(chǔ)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)立回路第一章電路的基礎(chǔ)對(duì)任何節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，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(shuō)，在任一瞬間流入一個(gè)節(jié)點(diǎn)上電流的代數(shù)和為0。I1I2I3I4例或：流入為正流出為負(fù)(一)基爾霍電流定律（KCL）

kirchhoff’scurrentlawI=0即：第一章電路的基礎(chǔ)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=0I=?I1I2I3U2U3U1+_RR1R+_+_R廣義節(jié)點(diǎn)基爾霍電流定律的擴(kuò)展第一章電路的基礎(chǔ)

對(duì)電路中的任一回路，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其電壓降的代數(shù)和為

0。例如：回路#1

即：#1aI1I2U2+-R1R3R2+_I3bU1對(duì)回路#2：

#2對(duì)回路#3：

#3第3個(gè)方程不獨(dú)立電壓的參考方向和旋轉(zhuǎn)方向一致取正電壓的參考方向和旋轉(zhuǎn)方向相反取負(fù)(二)基爾霍電壓定律（KVL）

kirchhoff’svoltagelaw第一章電路的基礎(chǔ)問(wèn)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？關(guān)于獨(dú)立方程式的討論第一章電路的基礎(chǔ)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：１個(gè)獨(dú)立電壓方程：２個(gè)第一章電路的基礎(chǔ)P24練習(xí)與思考題1.6.1-6P281.6.2試求下圖所示部分電路中的電流I,I1和R.已知Uab=0V第一章電路的基礎(chǔ)作業(yè)：P311.5.11(P261.5.3)

解（1）因?yàn)镻N=UN*IN所以IN=PN/UN=200/50=4AR=UN/IN=50/4=12.5Ω（2）開(kāi)路時(shí)電流為零。所以UO=E=UN+IN*R0=50+4*0.5=52V（3）R=0所以I=E/RO=52/0.5=104

A第一章電路的基礎(chǔ)1.7電路中電位的概念及計(jì)算一、電路中的電位概念如右圖我們可以計(jì)算出兩點(diǎn)間的電壓：

Uab=6*10=60VUca=20*4=80VUcb=140VUdb=90v那么，電位是什么呢？第一章電路的基礎(chǔ)定義：電路中的電位是相對(duì)值

即必須有參考點(diǎn).那么,電路中每一點(diǎn)的電位定義為這一點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)的電壓。如圖以a點(diǎn)為參考點(diǎn)，那么Va=0Vb=Uba=-Uab=-60vVc=Uca=