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1、第 1 章 电路基础 1 电子技术教学课件 武汉东湖学院 第 1 章 电路基础 2 课程简介 l电电工学是50年代学习习前苏联苏联 而设设置的课课程，随 着科学技术术的发发展，非电类专业对这门课电类专业对这门课程的要 求越来越高，导导致该课该课 程的内容越来越多。 l电电工学是非电电理工类专业类专业 教学计计划中一门门重要 的技术术基础课础课 ，与其它专业课专业课 的学科交叉，使本 课课程与专业课专业课 有机融合为为一体，对对后续课续课 程的学 习习有很大的影响。 l其意义义在于启发发和培养在自身专业领专业领 域中应应用 电类电类 科技的意识识和兴兴趣,增强学生知识识的广度与深 度。 第 1
2、章 电路基础 3 课程要求 l要求具备备一定的分析和处处理与电电工、电电子和相关 技术术的实际实际 能力，从而获获得与电类电类 工程技术术人员员 交流沟通的“共同语语言”，使双方能够够分工合作， 协协同完成任务务。 l要求掌握和运用电电工技术术、电电子技术术和现现代电电气 传动传动 及其控制技术术的基本理论论、基本知识识和基本 技能，了解该领该领 域的新技术术和新知识识。 第 1 章 电路基础 4 发展概况 l我国在11世纪发纪发 明指南针针，直到12世纪纪才传传入欧洲 。 l18世纪纪末和19世纪纪初，电电磁方面的研究发发展很快。法 拉第发现发现 的电电磁感应现应现 象对电对电 磁现现象研究
3、有着特殊贡贡 献，并成为电为电 工技术术的重要理论论基础础。在电电磁现现象的 实实用研究上楞次发挥发挥 了巨大作用。在法拉第的研究基础础 上，麦克斯韦韦提出了电电磁波理论论，为为无线电线电 技术术的发发 展奠定了理论论基础础。 l19世纪纪末和20世纪纪初，先后研制了电电子二极管，电电 子三极管，晶体管，集成电电路。数字控制机床从1952 年研制出后发发展很快，目前已普遍应应用。 第 1 章 电路基础 5 l随着电电子技术术和计计算机技术术的发发展，以电电子电电路 计计算机辅辅助设计为设计为 基础础的电电子设计设计 自动动化技术术 (EDA)已成为电为电 子技术领术领 域的重要设计设计 手段。
4、20世 纪纪90年代推出的一种新型设计软设计软 件EWB具有界面直 观观，操作方便等优优点。 l从20世纪纪80年代来，可编编程逻辑逻辑 器件（PLD）发发展 迅速，可编编程控制器PLC是以CPU为为核心综综合了计计 算机和自动动控制技术发术发 展起来的一种工业业控制器，目 前已被广泛应应用于控制领领域，其应应用的深度显显示了工 业业先进进水平。 发展概况 第 1 章 电路基础 6 第1章 电路基础 本章主要内容： n 1.1电电路的基本概念 n 1.2电电路中基本物理量 n 1.3电压电电压电 流的参考方向 n 1.4理想电电路元件 n 1.5电电位的概念与计计算 第 1 章 电路基础 7
5、1.1.1电电路的作用和组组成 下一页 上一页下一节 u什么是电路？ 电电路 电电路是按一定方式把一些电电气设备设备 或元件按其所要完成的 功能连连接而成的电电流通路。 通俗一点，可把电电路理解成电电流所走的路线线,即电电流流通 的路径。 实际实际 的公路可无限延伸，而电电路和实际实际 生活中的公路不同 ，它是一个闭闭合的回路，这样电这样电 流才能流通。 u电路是否无限延伸？ 1.1 电路的基本概念 第 1 章 电路基础 8 电电路的作用 下一页上一页下一节 实现实现 能量的传输传输 、分配与转换转换 ； 实现实现 信号的传递传递 、处处理和运算。 发电机 升压 变压器 降压 变压器 电灯 电
6、动机 电炉 . 输电线 放 大 器 扬扬声器话话筒 第 1 章 电路基础 9 电电路的组组成 通常由电电源、用电设备电设备 （也称为负载为负载 ）和中间环间环 节节（含开关、导线导线 、熔断器等）三部分组组成。 下一页上一页下一节 电电源：将非电电形态态的能量转转 化为电为电 能的供电设备电设备 。 负载负载 ：将电电能转转化为为非电电形态态 的能量的用电设备电设备 。 中间环节间环节 ：沟通电电路、输输送电电能。 E E 第 1 章 电路基础 10 电源: 提供 电能的装置 负载: 取用 电能的装置 中间环节：传递、分 配和控制电能的作用 发电机 升压 变压器 降压 变压器 电灯 电动机 电
7、炉 . 输电线 例：电电力传输传输 系统电统电 路 第 1 章 电路基础 11 直流直流电电电电源源 直流电源: 提供能源 负载 信号源: 提供信息 放 大 器 扬扬声器话话筒 电电源或信号源的电压电压 或电电流称为为激励，它推动电动电 路工作 ；由激励所产产生的电压电压 和电电流称为为响应应。 信号处理： 放大、调谐、检波等 例：扬扬声器电电路 第 1 章 电路基础 12 1.1.2 电电路模型 为为了便于分析电电路,一般要将实际电实际电 路模型化，用足 以反映其电电磁性质质的理想电电路元件或其组组合来模拟实际电拟实际电 路中的器件，从而构成与实际电实际电 路相对应对应 的电电路模型。 例：
8、手例：手电电电电筒筒由电电池、灯泡、开关、导线组导线组 成。 + R0 R 开关 E I 灯泡 + U 干电池 导线 导线导线 电池 开关 灯泡 模 型 化 第 1 章 电路基础 13 手手电电电电筒的筒的电电电电路模型路模型 电电池是电电源元件，其参数为电动为电动 势势 E 和内阻Ro； 灯泡主要具有消耗电电能的性质质 ，是电电阻元件，其参数为电为电 阻R ； 导线导线 用来连连接电电池和灯泡，其 电电阻忽略不计计。 开关用来控制电电路的通断。 今后分析的都是指今后分析的都是指电电电电路模型，路模型，简简简简称称电电电电路。在路。在电电电电路路图图图图中中 ，各种，各种电电电电路元件都用路元
9、件都用规规规规定的定的图图图图形符号表示。形符号表示。 电电路模型是由理想电电路元件（及其组组合）构成的。而 理想电电路元件主要有电电阻元件、电电感元件、电电容元件 和电电源元件等。 + R0 R 开关 E I 灯泡 + U 干电池 导线 第 1 章 电路基础 14 1.1.3 电电路的状态态 返回下一页上一页下一节 上一节 电电路有空载载、短路和有载载三种工作状态态：当S断开即空 载载状态态；当输输出端短接时为时为 短路状态态；当开关S闭闭合即有载载 工作状态态。 U1表示电电源端电压电压 U2表示负载负载 的端电电 压压 R0 Us R + + U1 + U2 S 电电源负载负载 I 第
10、1 章 电路基础 15 1.通路 E USUL + _ IS 将开关S闭闭合，电电源为为有 载载工作状态态，整个电电路为为通 路状态态，此时电时电 路特征为为： 当US、R0一定时时，电电路中电电流I=US/（R0+R）由负载电负载电 阻R 的大小决定； 电电源端电压电压 U1=US-IR0，负载负载 端电压电压 U2=RI； 电电源输输出功率为为理想电压电压 源发发出的功率减去内阻消耗功率， 即P1=U1I=（US-R0I）I=USI-R0I2，可见见：整个电电路的功率是 平衡的，电电源发发出的功率等于电电路各部分消耗的功率之和。 第 1 章 电路基础 16 电电气设备设备 工作时时，其电压
11、电压 、电电流和功率均有一定限 额额，这这些限额额表示了电电气设备设备 的正常工作条件和工作能 力，称为电为电 气设备设备 的额额定值值。额额定表示有额额定电压电压 UN ，额额定电电流IN和额额定功率PN。 电电器设备设备 的额额定值值 欠载载(轻载轻载 )： I PN (设备设备 易损损坏) 额额定工作状态态： I = IN ，P = PN (经济经济 合理安全可靠) 电电气设备设备 的三种运行状态态 第 1 章 电路基础 17 注 电电气设备设备 工作时时的实际值实际值 并不一定都等于额额定值值 。 1. 受外界的影响； 2. 在一定电压电压 下电电源输输出的功率和电电流决定于负载负载
12、的大 小，就是负载负载 需要多少功率和电电流，电电源就给给多少。 例如，当额额定值为值为 125KW、 220V的发电发电 机只接上一 个220V、 60W的电电灯时时，电电灯不会被烧烧毁而能正常工 作。 例如，电电源额额定电压为电压为 220V，但电电源电压经电压经 常波动动， 稍低于或高于220V ，这样额这样额 定值为值为 220V 、40W的电电 灯实际实际 所加的电压电压 不是220V，实际实际 功率也就不等于 40W了。 第 1 章 电路基础 18 一个额额定功率0.25W，电电阻值为值为 10K的电电阻，使用时时 所能允许许施加的最大端电压电压 和所能通过过的最大电电流分别别 是
13、多少？ 练习练习 解：额额定工作时时有： 则则可推导导出： 第 1 章 电路基础 19 2.开路 返回下一页上一页下一节上一节 当某部分电电路与电电源断开，该该部分电电路中没 有电电流，亦无能量的输输送和转换转换 ，这这部分电电路的 状态态称为为开路，亦称空载载。 S2S1 I0 有 源 电电 路 U视电视电 路而定 开路的特点 第 1 章 电路基础 20 电电路中电电流为为0，即I=0； 电电源端电压电压 等于理想电压电压 源电压电压 ，即U1=Us，此电压电压 称为为 空载电压载电压 或开路电压电压 ，用UOC表示，记为记为 UOC=US； 电电源输输出功率和负载负载 吸收功率均为为0。
14、空载载状态态又称断路或开路，此时时外电电路电电阻可视为视为 无穷穷 大，电电路特征为为： 第 1 章 电路基础 21 3.短路 返回下一页上一页下一节上一节 当某部分电电路的两端用电电阻可以忽略不计计的 导线导线 或开关连连接起来，使得该该部分电电路中的电电流 全部被导线导线 或开关所旁路，这这部分电电路的状态态称 为为短路。 I视电视电 路而定 有 源 电电 路 U 0短路的特点 S2 S1 电电源短路 第 1 章 电路基础 22 当电电源的两输输出端被短接时时，会造成电电源短路， 此时时，外电电阻可视为视为 0。此时电时电 路的特征为为： 流经电经电 源电电流最大，外电电路输输出电压为电压
15、为 0。此 时电时电 流记为记为 短路电电流ISC=US/R0； 电电源和负载负载 端电压电压 均为为0，即U1=U2=0，此时时 US=R0ISC，电电源的电压电压 全部降落在电电源内阻上 ，无输输出电压电压 ； 电电源对对外输输出功率和负载负载 吸收功率均为为0。 短路时时，电电源发发出的功率全部消耗在内阻上，大小为为 PS=USISC=US2/R0=ISC2R0。 R0 Us R + + U1 + U2 S I 第 1 章 电路基础 23 注：电电源短路是一种严严重事故，可使电电源温度迅速上升，以 致烧烧毁电电源或其他设备设备 ，故要采取保护护措施避免电电源短路 。 短路分为电为电 源短
16、路和用电电器短路两种情况。用一根导线导线 将电电源的两极直接连连接起来，叫做电电源短路。用导线导线 把用 电电器的两端直接连连接起来，叫做用电电器短路。 电电源短路时电时电 路中的电电流很大，会把电电源烧烧坏，因此必 须须避免电电源短路的情况发发生。用电电器短路时时，电电流不通过过 用电电器而直接从短路导线导线 中通过过。用电电器短路的情况，有 时时可加以利用。 说说明 第 1 章 电路基础 24 例某直流电电源的额额定功率是200W，额额定 电压为电压为 50V，内阻为为0.5，负载电负载电 阻可 以调节调节 ，如左图图所示。试试求： （1）额额定状态态下的电电流，负载电负载电 阻以 及理想电压电压 源Us的大小； （2）空载载状态态下的电压电压 ； （3）短路状态态下的电电流。 解 （1）额额定电电流IN=PN/UN=200W/50V=4A 负载电负载电 阻RN=UN/IN=50V/4A=12.5 理想电压电压 源US=（R0+RN
