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1、电工技术电工技术 机自学院高新闻 延长校区三教机自学院高新闻 延长校区三教114室室电工技术是一门技术基础课，通过本课程的学习，使学生 获得电子技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，为学生学 习后续课程以及从事与专业有关的工程技术和科学研究打下一定 的基础。本课程要求学生掌握电路的基本概念和基本定律，电路的分 析方法，正弦交流电路的基本概念与计算，掌握三相电路的特性， 三相电路的基本分析方法，了解非正弦周期电流的电路分析，掌 握一阶线性电路暂态分析的三要素法，了解磁性材料的的磁性能， 掌握变压器的工作原理及简单计算，了解三相异步电动机的转动 原理和电路分析，掌握异步电动机的转矩与机械特性，以
2、及异步 电动机的正确使用。电工技术是一门技术基础课，通过本课程的学习，使学生 获得电子技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，为学生学 习后续课程以及从事与专业有关的工程技术和科学研究打下一定 的基础。本课程要求学生掌握电路的基本概念和基本定律，电路的分 析方法，正弦交流电路的基本概念与计算，掌握三相电路的特性， 三相电路的基本分析方法，了解非正弦周期电流的电路分析，掌 握一阶线性电路暂态分析的三要素法，了解磁性材料的的磁性能， 掌握变压器的工作原理及简单计算，了解三相异步电动机的转动 原理和电路分析，掌握异步电动机的转矩与机械特性，以及异步 电动机的正确使用。第1章 电路的基本概念与基本定律
3、第1章 电路的基本概念与基本定律本章要求：本章要求：1、理解电压与电流参考方向的意义；2、熟练应用欧姆定律和基尔霍夫两个定律；3、掌握电路中电位的概念与计算理解电压与电流参考方向的意义；2、熟练应用欧姆定律和基尔霍夫两个定律；3、掌握电路中电位的概念与计算 。1.1电路的作用与组成部分1.1电路的作用与组成部分 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设 备或电路元件按一定方式组合而成。电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设 备或电路元件按一定方式组合而成。1.电路的作用电路的作用(1) 实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理发电机发
4、电机升压 变压器升压 变压器降压 变压器降压 变压器电灯 电动机 电炉电灯 电动机 电炉 .输电线输电线放 大 器放 大 器扬声器话筒扬声器话筒42.电路的组成部分负载：电源：电路的组成部分负载：电源：电路中提供电能的装置。如发电机、蓄电 池等。在电路中接收电能的设备。如电动机、 电灯等。电路中提供电能的装置。如发电机、蓄电 池等。在电路中接收电能的设备。如电动机、 电灯等。中间环节中间环节：电源和负载之间不可缺少的连接、控制 和保护部件，如连接导线、开关设备、 测量设备以及各种继电保护设备等。电源和负载之间不可缺少的连接、控制 和保护部件，如连接导线、开关设备、 测量设备以及各种继电保护设备
5、等。放 大 器放 大 器扬声器话筒扬声器话筒信号源信号源: 提供信息提供信息信号处理：信号处理： 放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等负载负载直流电源直流电源: 提供能源提供能源直流电源直流电源电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工 作；由激励所产生的电压和电流称为响应。电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工 作；由激励所产生的电压和电流称为响应。3.电路的功能电路的功能电路可以实现电能的传 输、分配和转换。电路可以实现电能的传 输、分配和转换。电力系统中：电子技术中：电力系统中：电子技术中：电路可以实现电信号的传 递、存储和处理。电路可以实现电信号的传 递、存储和处理。1.2
6、 电路模型1.2 电路模型与实体电路相对应、由理想元件构成的与实体电路相对应、由理想元件构成的电路图， 称为实体电路的称为实体电路的电路模型。实际电路器件实际电路器件品种繁多，其电磁特性品种繁多，其电磁特性多元而而复杂， 采取模型化处理可获得有意义的分析效果。采取模型化处理可获得有意义的分析效果。理想电路元件理想电路元件是实际电路器件的理想化和近似， 其电特性是实际电路器件的理想化和近似， 其电特性单一、确切，可定量分析和计算。可定量分析和计算。RC+ US 电阻元件 只具耗能 的电特性电容元件 只具有储 存电能的 电特性理想电压源 输出电压恒 定，输出电 流由它和负 载共同决定理想电流源 输
7、出电流恒 定，两端电 压由它和负 载共同决定L电感元件 只具有储 存磁能的 电特性IS理想电路元件分有无源和有源两大类无源二端元件有源二端元件必须指出，电路在进行上述模型化处理时是有条 件的：实际电路中各部分的基本电磁现象可以分别 研究，并且相应的电磁过程都集中在电路元件内部 进行。这种电路称为必须指出，电路在进行上述模型化处理时是有条 件的：实际电路中各部分的基本电磁现象可以分别 研究，并且相应的电磁过程都集中在电路元件内部 进行。这种电路称为集中参数元件的电路。元件的电路。 集中参数元件的特征1. 电磁过程都集中在元件内部进行，其次要因素可以忽略。 如R，L、C这些只具有单一电磁特性的理想
8、电路元件。2.2. 任何时刻从集中参数元件一端流入的电流恒等于从它另 一端流出的电流，并且元件两端的电压值完全确定。工程应用中，实际电路的几何尺寸远小于工作电 磁波的波长，因此都符合模型化处理条件，均可按 集中假设为前提，有效地描述实际电路，从而获得 有意义的电路分析效果。工程应用中，实际电路的几何尺寸远小于工作电 磁波的波长，因此都符合模型化处理条件，均可按 集中假设为前提，有效地描述实际电路，从而获得 有意义的电路分析效果。1.3 电压和电流的参考方向1.3 电压和电流的参考方向物理量实 际 方 向物理量实 际 方 向电流电流 I正电荷运动的方向正电荷运动的方向电动势电动势E(电位升高的方
9、向)(电位升高的方向)电压电压 U(电位降低的方向)高电位 (电位降低的方向)高电位 低电位低电位单位单位kA 、A、mA、 A低电位低电位 高电位高电位kV 、V、mV、 VkV 、V、mV、 V1. 电路基本物理量的实际方向电路基本物理量的实际方向 物理中对基本物理量规定的方向物理中对基本物理量规定的方向注意：注意：它们是标量，规定方向是为了便于电路的计算。它们是标量，规定方向是为了便于电路的计算。电流电流：虽然人们看不见摸不着它，但可通过电流的各 种效应：虽然人们看不见摸不着它，但可通过电流的各 种效应(譬如磁效应、热效应譬如磁效应、热效应)来感觉它的客观存在，这 是人们所熟悉的常识。所
10、以，毫无疑问，电流是客观存 在的物理现象。为了从量的方面量度电流的大小，引入 电流强度的概念。来感觉它的客观存在，这 是人们所熟悉的常识。所以，毫无疑问，电流是客观存 在的物理现象。为了从量的方面量度电流的大小，引入 电流强度的概念。 单位时间内通过导体横截面的电荷 量定义为电流强度单位时间内通过导体横截面的电荷 量定义为电流强度。电流强度用。电流强度用i(t)表示， 即：表示， 即：tq tqi tdd lim)( 0 ttq tqi tdd lim)( 0 t电流电流(current)：带电质点的有规则的定向运动。带电质点的有规则的定向运动。电流强度定义说明图电流强度定义说明图电压电压两点
11、之间的电位之差即是两点间的电压。两点之间的电位之差即是两点间的电压。从电场力做功概念定义，从电场力做功概念定义，电压就是将单位正电荷从电路中一点移至电路中另一点电场力做功的大小，电压就是将单位正电荷从电路中一点移至电路中另一点电场力做功的大小，如图所示。用数学式表示，即为如图所示。用数学式表示，即为)()()(tdqtdwtu定义电压示意图定义电压示意图式中式中dq为由为由a点移至点移至b点的电荷量，单位为库仑点的电荷量，单位为库仑(C); dw是为移动电荷是为移动电荷dq电场力所做的功，单位为焦耳电场力所做的功，单位为焦耳(J)。电位、电压的单位都是伏特。电位、电压的单位都是伏特(V), 1
12、V电压相当于移动1C正电荷，电场力所做的功为 1J。在电力系统中嫌伏特单位小，有时用千伏在电力系统中嫌伏特单位小，有时用千伏(kV)。在无线电电路中嫌伏特单位太大，常用毫伏。在无线电电路中嫌伏特单位太大，常用毫伏(mV)、微伏、微伏(V)作电压单位。从电位、电压定义可知它们都是代数量，因而就有参考方向问题。电路中，作电压单位。从电位、电压定义可知它们都是代数量，因而就有参考方向问题。电路中，规定电位真正降低的方向为电压的实际方向。但在复杂的电路里或在交流电路里，两点间电压的实际方向是经常改变的，这给实际电路问题的分析计算带来困难，所以也要对电路中两点间电压设出参考方向。但在复杂的电路里或在交流
13、电路里，两点间电压的实际方向是经常改变的，这给实际电路问题的分析计算带来困难，所以也要对电路中两点间电压设出参考方向。)()()(tdqtdwtu15电动势是衡量外力即非静电力做功能力的物理量。外力克服电场力把单位正电荷从电源的负极搬运到正极所做的功，称为电动势是衡量外力即非静电力做功能力的物理量。外力克服电场力把单位正电荷从电源的负极搬运到正极所做的功，称为电源的电动势电源的电动势。dqdWe 电动势的实际方向与电压实际方向相反，规定为由负极指向正极。电动势的实际方向与电压实际方向相反，规定为由负极指向正极。电动势电动势电路中为分析的方便，常在电路中选某一点为参考点，任一点到参考点的电压称为
14、该点的电位。用表示，单位与电压相同，也是电路中为分析的方便，常在电路中选某一点为参考点，任一点到参考点的电压称为该点的电位。用表示，单位与电压相同，也是V(伏)(伏)。电位电位电位与电压的区别是什么？电位与电压的区别是什么？要讨论电位，必须在电路中选择一个参考点， 令参考点电位为零，电位值是相对的，参考点选 取不同，各点电位会随之变化。电压是电路中两 点间电位差，电路中两点间电压是固定的，不随 参考点变化而变化。所以要讨论电位，必须在电路中选择一个参考点， 令参考点电位为零，电位值是相对的，参考点选 取不同，各点电位会随之变化。电压是电路中两 点间电位差，电路中两点间电压是固定的，不随 参考点
15、变化而变化。所以各点的电位高低是相对 的，而两点间的电压是绝对的各点的电位高低是相对 的，而两点间的电压是绝对的。2. 电路基本物理量的参考方向电路基本物理量的参考方向(1) 参考方向参考方向aRbIE+_U+_在分析与计算电路时，对电量 任意假定的方向。在分析与计算电路时，对电量 任意假定的方向。(2) 参考方向的表示方法参考方向的表示方法箭 标箭 标abRI正负极性正负极性+ abU电流：电压：电流：电压：Uab双下标双下标Iab双下标双下标(3) 实际方向与参考方向的关系实际方向与参考方向的关系 实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致，电流(或电压)值为，电流(或电压)值为正值正值
16、； 实际方向与参考方向； 实际方向与参考方向相反相反，电流(或电压)值为，电流(或电压)值为负值负值。abRI例：例：abRU+若若 I = 5A，则电流从则电流从 a 流向流向 b； 若； 若 I = 5A，则电流从，则电流从 b 流向流向 a 。若。若 U = 5V，则电压的实际方向 从，则电压的实际方向 从 a 指向指向 b；若；若 U= 5V，则电压的实际方向 从，则电压的实际方向 从 b 指向指向 a 。注意:注意:在参考方向选定后,电流(或电压)值才有正负之分。在参考方向选定后,电流(或电压)值才有正负之分。1.4 欧姆定律欧姆定律U、I 参考方向相同时，参考方向相同时，RU+IRU+IU、I 参考方向相反时，参考方向相反时，U = I R表达式中有两套正负号：表达式中有两套正负号： 式前的正负号由 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；参考方向的关系确定； U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。值本身的正负则说明实际方向与
