电工学1演示教学

《电工学1演示教学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工学1演示教学（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电工电子学,第 一 章 电路的基本概念 基本定律和基本分析方法,主讲教师：龚军 EAIL：,一、课程介绍 电类专业的基础课程 1、是学习后续课程的基础； 2、是设计硬件电路的基础 。,二、教学内容： 本课程的教学内容分为三大部分： 第一部分是电路分析基础，主要让学生掌握电路分析的一些基本理论； 第二部分是模拟电子技术基础，主要介绍电子技术应用中的基本器件（半导体二极管、三极管等）以及由这些器件构成的基本电路（二极管的整流电路，钳位电路、门电路和三极管的基本放大电路）； 第三部分是数字逻辑电路基础，主要包括逻辑代数、门电路的介绍，以及数字电路的分析和设计的方法，并对一些典型的电路进行分析。（不包

2、括）,三、教 材： 1. 电工电子学第二版，主编：周文萱 ，华中科技大学出版社 ， 2003年 1月出版,上课具体内容为：（36学时） 第一章 电路的基本概念基本定律和基本分析方法 第二章 电路的暂态分析 第三章 单相正弦交流电路 第四章 三相电路 第六章 整流、滤波及稳压电路 第七章 半导体三极管及交流放大电路,考试的形式：闭卷考试 题型构成： 选择题、填空题、 分析题、计算题 成绩构成： 考试成绩占70%， 平时成绩（含作业、课堂练习、 考勤）占20%， 实验占10%。,四、考核方式,工程实际电路 组成：电源、信号源 中间环节 负载 作用：能量传输和能量转换；信号处理 激励：电源和信号源

3、响应： 电路中产生的电流和电压,实际电路抽象成电路模型,1.1 电路的组成 电路模型：用理想元件的组合取代实际电路元器件和设备所得理想电路。 理想元件：具有严格数学定义用来模拟某一电磁现象的元件。 常用理想元件：电阻、电感、电容、电压源、电流源、受控源。,第一章 电路的基本概念、基本定律 和基本分析方法,1、电流和电压及其正方向（或参考方向）,第一章 电路的基本概念、基本定律 和基本分析方法,1) 电流,定义,单位时间内通过导体截面的电量,电流真实方向的习惯规定,电流的正方向（或参考方向）,表示方法,iab,单位：安（A）、mA、 A,电流的正方向（或参考方向）,实际方向的确定,i 0,i 0

4、,实际方向与参考方向相同,实际方向与参考方向相反,2) 电压,定义,电压真实方向的习惯规定,电场力移动单位正电荷由a点到b点所作的功,iab,称为a、b两点的电压,某点到指定参考点的电压,电位,电压的正方向（或参考方向）,表示方法,uab,单位：伏（V）、mV、 V、kV,电位：描述电路中电位能分布的物理量。 参考点：,电压参考极性与其正负号一起表明电压的真实极性。 例如 uab= -5V，表示实际上b点电位高，a点电位低 。,电子电路中电路图的一种简略画法,练习与思考,1-2-1,1-2-2,1-2-3,1、电流和电压及其正方向（或参考方向）,p= ui,若 p0，元件吸收功率，起负载作用,

5、若 p0，元件发出功率，起电源作用,2、电流和电压的关联参考方向（一致正方向），功率,p=ui,功率单位：瓦特（W）、KW 能量单位：焦耳（J）、电能kWh=1度,例1. 已知 i= -4A，u = 6V，求其功率。,解：,实际发出功率24W。,例2. 已知 i= 2A，u = -5V，求其产生的功率和02秒产生的电能。,解：产生的电功率为,02秒产生的电能为,一. 几个术语 支路：一个二端元件称为一条支路。 节点：支路的联接点。 回路：由支路构成的闭合路径。,3.基尔霍电流夫定律,例：右图电路中，有 6条支路， 4个节点 7个回路,网孔？,3、基尔霍夫定律,1) 基尔霍夫电流定律(KCL),

6、定律内容,对电路中的任一节点，在任一时间，流进节点的各支,路电流之和等于流出节点的各支路电流之和。,i1+ i2+ i4=0,i2= i3 + i5,i1+ i3=i6,i2 i3 i5=0,i1+ i3 i6=0,对电路中的任一节点，在任一时间，流进节点的各支,路电流的代数和等于零。,i1 i2 i4=0,3、基尔霍夫定律,1) 基尔霍夫电流定律(KCL),独立的KCL方程数,i2i3i5=0,i1+ i3i6=0,i1i2i4=0,i4+ i5 + i6=0,独立的KCL方程数=n(总节点数) 1,对包围部分电路的闭合面(广义节点)也适用,i1+i2 i5i6=0,3、基尔霍夫定律,1)

7、基尔霍夫电流定律(KCL),对包围部分电路的闭合面(广义节点)也适用,i=0,i=0,i1i2+i3=0,KCL与电路元件性质无关,3、基尔霍夫定律,2) 基尔霍夫电压定律(KVL),定律内容,对电路中的任一回路，在任一时间，沿回路的各支,路电压的代数和等于零。,u1 u3u2= 0,u2+ u5u4= 0,u3+ u6u5= 0,独立的KVL方程数,3、基尔霍夫定律,2) 基尔霍夫电压定律(KVL),u1 u3u2= 0,u2+ u5u4= 0,u3+ u6u5= 0,独立的KVL方程数,u2+ u3+u6u4= 0,独立的KVL方程数=b(总支路数)n(总节点数)+1,对所有(内)网孔建立

8、的KVL方程是独立的,4、电路元件,1) 线性电阻,u=Ri,u= Ri,或 i=Gu,(G=1/R),或 i= Gu,电压-电流关系(伏安关系),吸收的功率,p=ui=Ri2= Gu2,p= ui= Ri2=Gu2,1) 线性电阻,线性电阻的串联,通过同一电流,结构,电特性,等效电路与等效电阻,串联的概念,分压关系,1) 线性电阻,线性电阻的并联,并联的概念,承受同一电压,结构,电特性,n=2 时的等效电阻及分流关系,2) 电压源,特性,4、电路元件,实际电源的一种模型,u=uSRSi,电压源的串联、并联 电压源的串联 电压值相等的电压源可作极性一致的并联，电压值不相等的电压源不允许并联。,

9、3) 电流源,特性,实际电源的另一种模型,电流源的并联、串联 电流源的并联 电流值相等的电流源可作方向相同的串联，电流值不相等的电流源不允许串联。,电流源与单口电阻网络 N1的串联,N1的等效网络不是理想电流源。,实际电源两种模型的等效变换,u=uSRSi,电压源与电阻或电流源并联的等效电路,对于外部电路，可将与电压源并联的支路开路,对于外部电路，可将与电流源串联的支路短路,电流源与电阻或电压源串联的等效电路,练习与思考,1-7-1 (c)、(d)、(e),实际电路中的受控现象：,三极管,他励直流发电机,受控源,特性方程,电压控制电压源（VCVS）：,转移电压比,特性方程,电流控制电压源（CC

10、VS）：,r转移电阻,特性方程,电压控制电流源（VCCS）：,g转移电导,特性方程,电流控制电流源（CCCS）：, 转移电流比,4、电路元件,4) 线性电感元件,若 i =常数,动态特性,电流的连续性,电压-电流关系(伏安关系),则 u =0 相当于短路,如果在任一时间u(t)，则i(t)在任一时间的变化都是 连续的。即在任一时间，电感电流都不可能即时地从一个 值跃变到另一个值。,储存的(磁场)能量,4、电路元件,5) 线性电容元件,若 u =常数,动态特性,电压的连续性,电压-电流关系(伏安关系),则 i =0 相当于开路,如果在任一时间i(t)，则u(t)在任一时间的变化都是 连续的。即在

11、任一时间，电容电压都不可能即时地从一个 值跃变到另一个值。,储存的(电场)能量,5、电路的一般分析方法,1) 支路电流法,支路电流法的实质,以支路电流为求解对象，直接根据KCL和KVL建立,电路方程。KVL方程中支路电压要用支路电流表示。,支路电流方程的一般形式,Rkik= uSk,ik= 0,支路电流ik参考方向与回路参考方向一致的，Rkik取,Rkik,正；相反的取负。,uSk,回路上电压源电压的代数和，沿回路参考方向电压升,的，uSk取正；电压降的，取负。,(n1)个方程,(bn+1)个方程,练习与思考,1-9-3,I1I2I3=0,R1I1+R2I2=US2+US3US1,R2I2+R

12、3I3= US3US4,2) 节点电压法,节点电压法的实质,以节点电压（各节点到参考节点的电压）为求解对,节点电压表示。,象，根据KCL建立电路方程。KCL方程中支路电流要用,2) 节点电压法,节点电压法的实质,ik= 0,对参考节点外的（n1）个节点,n=3的电路的节点电压方程的一般形式,g11un1+g12un2 =iSn1,g21un1+g22un2 =iSn2,g11、g22 ：节点1、节点2的自电导，分别等于联接在,un1、un2 ：节点1、节点2到参考节点（节点3）的电压,节点1、节点2的各支路电阻的电导之和。,2) 节点电压法,3个节点的节点电压方程的一般形式,g11un1+g1

13、2un2 =iSn1,g21un1+g22un2 =iSn2,g12、g21 ：节点1和节点2的互电导，等于联接在1、2,之间公共支路电阻电导之和的负值。且,g12=g21,iSn1 、iSn2 ：流进节点1、节点2的电流源电流的代数和，,流进节点的取正，流出的取负。,(G1+G3)Un1G3Un2=IS1,G3Un1+(G3+G2 )Un2= IS2,例 写出图示电路的节点电压方程,(0.1+0.05+0.2)UA0.1500.2(50)=0,UA= 14.3V,例 图示电路，写出以节点(3)为参考点的节点电压方程。,(0.25+0.2+0.2+0.1)U1(0.2+0.1)U2=2.5,(

14、0.2+0.1)U1 +(0.2+0.1+0.5+0.2)U2=5,6、电路定理,1) 叠加定理,定理内容,对不参与电路作用电源的处理,功率不满足叠加性,线性电路中，有几个独立电源同时作用在任一支路,产生的电流或电压，等于这些电源分别作用时在该支路,产生的电流或电压的代数和。,电压源：电压置零,电流源：电流置零,注意各电源作用的分电路与共同作用的待求电流或,电压参考方向是否一致,习题1-18,Uab=200.6=12V,Uab=102.4=24V,Uab=Uab+ Uab=12+24 =36V,2) 戴维宁定理,6、电路定理,us= uoc,定理内容,应用本定理求解电路的两个关键,练习与思考,1-11-2,UOC= 2+5I1,= 2+10=8V,R3=5,I=0.8A,I=2A,UOC= 30+150100=20V,Rab=0,1-11-2,练习与思考,习题1-19,UOC=104+20=60V,Rab=4,Uab=600.6=36V,UOC=60V,Rab=4,=Rab,2) 戴维宁定理,求线性含源二端电路等效电阻的一种方法,+,-,F,1(t),j,t/s,O,B,A,+,+,+,a,l2,+,6,U=10(16/10) =16V,