電工學(xué)課件教學(xué)文案

電工學(xué)課件電路的功能客觀上電路提供了電荷流動(dòng)的通路，電荷攜帶著電能在電路中流動(dòng)，從電源帶走電能，而在用電元器件中又釋放電能，因此電路的工作伴隨著能量的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)電路的工作場合和工作目的及我們的著眼點(diǎn)，電路主要有下列作用：電源----------->負(fù)載電能----->(用電設(shè)備)----->其它形式的能量信息傳輸信息-->(載體)-->信號(hào)-->電路-->終端-->(去載體)--->信息(電流或電壓)信號(hào)(接受)--->電路----->信號(hào)(已經(jīng)放大、去噪、合成…)信息處理能量轉(zhuǎn)換：將傳輸?shù)截?fù)載的電能根據(jù)需要轉(zhuǎn)換成其它形式的能量，如光、聲、熱、機(jī)械能等。能量傳輸：將電源的電能傳輸給用電設(shè)備(負(fù)載)。電路的激勵(lì)和響應(yīng)輸入（電能或信號(hào)），稱為電路的激勵(lì)。在電路中激勵(lì)常表示為電源（提供電能，使電路工作）或信號(hào)源（作為電路傳輸、處理信息的對(duì)象）。輸出（能量或信號(hào)），稱為電路的響應(yīng)。在電路中響應(yīng)常表示為某一元件上的電壓、電流或電功率。從電路的作用看，無論是著眼于能量還是信息，電路的工作都有兩個(gè)量需要討論：例如，照明電路中，220V交流電源就是電路的激勵(lì)，而燈泡獲得的電功率則是電路的響應(yīng)。~220V激勵(lì)響應(yīng)為什么要引入電路模型構(gòu)成實(shí)際電路的元器件種類繁多，形狀各異，給分析和設(shè)計(jì)帶來困難只有對(duì)各種元器件的特性建立了數(shù)學(xué)模型，才可能對(duì)電路進(jìn)行深入分析例如，對(duì)于最簡單的手電筒，這樣一個(gè)電路，就包含了電池、電珠、開關(guān)、導(dǎo)體等部分。如果要把這個(gè)電路介紹給他人，一種方法是直接把實(shí)物展示給對(duì)方，另一種方法是十分逼真地將它畫下來給對(duì)方看，盡管如此，我們?nèi)匀徊荒苁置髁说貙⑦@個(gè)電路的工作情況表達(dá)出來（用語言或文字）。難以想象，如果每個(gè)電路都要如此處理，擺在我們面前的將是怎樣的情形！什么是電路模型對(duì)實(shí)際電路的特性進(jìn)行分析、抽象，將電路的主要性能用數(shù)學(xué)方法表達(dá)出來，再利用一些具有特定、理想化特性的元件（理想元件）重構(gòu)出來的電路，稱為原電路的模型。電路模型反映了原電路工作的主要特性，并且這些特性是已經(jīng)數(shù)學(xué)化了的，便于用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析。電路模型中，構(gòu)成電路的不再是千差萬別的各種實(shí)際元器件，而是數(shù)量有限的理想元件，具有很好的規(guī)范性。有利于設(shè)計(jì)、交流。構(gòu)成電路模型的理想元件數(shù)量應(yīng)盡可能少，否則，電路模型將失去其存在的價(jià)值?！?.2電路模型怎樣建立電路模型對(duì)電路中的每個(gè)元器件特性建立數(shù)學(xué)模型用理想元件實(shí)現(xiàn)每個(gè)元器件的特性，構(gòu)成元器件的電路模型把所有元器件的電路模型按照原電路結(jié)構(gòu)連接起來，形成電路的模型注：對(duì)元器件數(shù)學(xué)模型的建立不是本課程的內(nèi)容范圍，有關(guān)的知識(shí)可參考相應(yīng)的資料或元器件生產(chǎn)廠提供的資料。常用理想元件種類電荷q磁通電壓

u電流

i電阻元件電容元件電感元件憶阻元件電池?zé)襞軪IRU+_負(fù)載電源物理量的正方向：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。1.3電壓和電流的參考方向物理量的實(shí)際正方向物理量正方向的表示方法電池?zé)襞軮RUabE+_abu_+正負(fù)號(hào)abUab（高電位在前，低電位在后）

雙下標(biāo)箭頭uab電壓+-IR電流：從高電位指向低電位。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？E1ABRE2IR(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；例已知：E=2V,R=1Ω問：當(dāng)U分別為3V和1V時(shí)，IR=?E

IRRURabU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)值計(jì)算（實(shí)際方向與假設(shè)方向一致）（實(shí)際方向與假設(shè)方向相反）E

IRRURabU(4)為了避免列方程時(shí)出錯(cuò)，習(xí)慣上把I與U的方向按相同方向假設(shè)。(1)方程式R=

U/I僅適用于假設(shè)正方向一致的情況。(2)“實(shí)際方向”是物理中規(guī)定的，而“假設(shè)正方向”則是人們?cè)谶M(jìn)行電路分析計(jì)算時(shí),任意假設(shè)的。(3)在以后的解題過程中，注意一定要先假定“正方向”(即在圖中表明物理量的參考方向)，然后再列方程計(jì)算。缺少“參考方向”的物理量是無意義的.提示

IRURab假設(shè):與的方向一致例假設(shè):與的方向相反

IRURabRUI注意：用歐姆定律列方程時(shí)，一定要在圖中標(biāo)明正方向。RUIRUI1.4歐姆定律廣義歐姆定律

(支路中含有電動(dòng)勢(shì)時(shí)的歐姆定律)當(dāng)Uab>E

時(shí)，I>0表明方向與圖中假設(shè)方向一致。當(dāng)Uab<E時(shí)，I<0表明方向與圖中假設(shè)方向相反。E+_baIUabR1.5.1

電源有載工作1.電壓與電流E+_ROabUIR電源的外特性曲線1.5電源有載工作、開路與短路2.功率與功率平衡aIRUb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:功率有無正負(fù)？如果UI方向不一致結(jié)果如何？在U、I正方向選擇一致的前提下，

IRUab或IRUab“吸收功率”（負(fù)載）“發(fā)出功率”（電源）若P=UI0若P=UI0IUab+-根據(jù)能量守衡關(guān)系P（吸收）=P（發(fā)出）3.電源與負(fù)載的判別電源U和I的實(shí)際方向相反，電流從“+”端流出，發(fā)出功率負(fù)載U和I的實(shí)際方向相同，電流從“+”端流入，取用功率在U、I正方向選擇一致的前提下，

IRUab或IRUab“吸收功率”（負(fù)載）“發(fā)出功率”（電源）若P=UI0若P=UI0IUab+-3.額定值與實(shí)際值額定值：制造廠為了使產(chǎn)品能在規(guī)定的工作條件下正常運(yùn)行而規(guī)定的正常容許值。例：有一220v/100w的燈泡，試求燈泡在220v條件下的電阻值。例：有一電熱器從220v電源取用的功率為1000w，問如將它接到110v電源上，則取用的功率為多少？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。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。1.5.2

電源開路E+_ROabUoR1.5.3

電源短路E+_ROabRIs用來描述電路中各部分電壓或各部分電流間的關(guān)系，其中包括克氏電流和克氏電壓兩個(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§1.6基爾霍夫定律支路：ab、ad、…...（共6條）回路：abda、bcdb、…...（共7個(gè)）節(jié)點(diǎn)：a、b、…...(共4個(gè)）例I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-對(duì)任何節(jié)點(diǎn)，在任一瞬間，流入節(jié)點(diǎn)的電流等于由節(jié)點(diǎn)流出的電流?；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：1.6.1基爾霍夫電流定律電流定律還可以擴(kuò)展到電路的任意封閉面。例I1+I2=I3例I=0基爾霍夫電流定律的擴(kuò)展I=?I1I2I3E2E3E1+_RR1R+_+_R

對(duì)電路中的任一回路，沿任意循行方向轉(zhuǎn)一周，其電位升等于電位降?；颍妷旱拇鷶?shù)和為0。例如：回路a-d-c-a電位升電位降即：或：I3E4E3_+R3R6+R4R5R1R2abcdI1I2I5I6I4-1.6.2基爾霍夫電壓定律電位升電位降E+_RabUabI基爾霍夫電壓定律也適合開口電路。例關(guān)于獨(dú)立方程式的討論問題的提出：在用基爾霍夫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：節(jié)點(diǎn)a：節(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設(shè)：電路中有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，B個(gè)支路N=2、B=3bR1R2E2E1+-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)討論題求：I1、I2、I3

能否很快說出結(jié)果？1++--3V4V11+-5VI1I2I3節(jié)點(diǎn)電位的概念：Va=5V

a點(diǎn)電位：ab15Aab15AVb=-5V

b點(diǎn)電位：在電路中任選一節(jié)點(diǎn)，設(shè)其電位為零（用此點(diǎn)稱為參考點(diǎn)。其它各節(jié)點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)的電壓，便是該節(jié)點(diǎn)的電位。記為：“VX”（注意：電位為單下標(biāo)）。標(biāo)記），1.7電路中電位的概念及