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1、 电工学电工学Electrotechnics李 振 坡 Tel：021-64252427 奉贤校区:信息学院大楼403室1教材：电工学（少学时）第三版 张南主编 高等教育出版社参考：电工学（少学时）第三版 学习辅导与习题解答 张万顺、阮建国编 高等教育出版社2电工学实验地址：信息学院大楼 305/308（第?周开始实验）电工学实验讲义电工学实验报告3一起努力，学好课程一起努力，学好课程 ！4上篇上篇 电工技术电工技术 中篇中篇 电子技术电子技术下篇下篇 电电 系系 统统（共计（共计4848学时）学时）校校现代化教育技术项目现代化教育技术项目 5上篇上篇 电工技术电工技术第一章 电路分析基础第
2、二章 单相正弦交流电路第三章 三相交流电路 电路基础第四章 变压器第五章 电动机电机电器第六章 电气控制6中篇中篇 电子技术电子技术第七章 半导体器件第八章 交流放大电路第十章 集成运算放大器第十一章 数字电路模拟电 子技术第九章 电源电路数字电 子技术7第一章 电路分析基础 1-1 电路的基本概念1-2 基尔霍夫定律1-3 支路电流法1-4 叠加原理1-5 理想电压源和理想电流源1-6 戴维宁定理1-7 电路的暂态分析（*）电路分析方法电路的基本概念和定理81-1 电路的基本概念9电 路由各种元器件联接而成,为电流提供通路。一 电路组成电池灯泡10复杂的电路称电网。电网 11其他形式的能量电
3、能如：干电池、发电机电源将电能其他形式的能量如：电灯、电炉负载使各元器件之间有电的联系，以传递电 能或电的信息。如：铜/铝线导线熔断器、开关、电表等。 其他12常用电源符号(a) 原电池或蓄电池(b) 直流发电机(c) 交流发电机(d) 理想电压源(e) 理想电流源13住宅配电盘见课本P214二 电路元件与电路模型电源元件无源元 件电路元件: 指电路中的电源、负载等器件。分为：能提供电能的： 电池、发电机不能提供电能： 电阻 (耗能元件), 电容、电感 (储能元件)15实际电路电磁性质 复杂突出主要特性，忽略次要性质，称为理想电路元件。例如，白炽灯电阻。理想化元件的表示由实际电路元件或器件组成
4、16通常指电阻元件、电感元件、电容元件、电源元件。 如 R， L ，C理想元件电路模型RLCUSIs由理想电路元件组成的电路ResistanceCapacitance17电 路电路模型，称电筒由干电池,开关,筒体,电珠组成，电筒电路的模型为：干电池为电源元件， 参数为电动势US及内阻R0电珠为电阻元件， 参数为电阻R筒体为导线， 连接电源、电珠，包括开关SIRa b +_R0+ US18三 电路的基本物理量及其正方向1、 电流 （I）单位：A （安培），mA ，A19电流的实际方 向电流的参考方向电流实际方向难于确定时，可先假定一个参考方向 （并不一定与实际方向一致），通过分析计算，若结 果为
5、正，则假定方向与实际方向一致，反之，相反。电流的方向+I从电源的高电位端(+ 极) 负载 电源低电位端(极） 20箭标表示：a b ，参考方向由 a到 b I电流方向的表示双下标表示：Iab 212、 电压两点间的电压：两点间的电位差：Uab=Va -Vb22电压的方向电压的实际方向电压的参考方向：+ U高电位端指向低电位端。即电位降低的方向。当电压的实际方向难于确定时，可先假定一 个参考方向（并不一定与实际方向一致），通过分析计 算，若结果为正，则假定方向与实际方向一致，反之， 相反。23箭标表示 ： 电压方向的表示双下标表示：Uab ，表示压正方向由 a 到 b电压和电动势的单位为：V（伏
6、特），mV，KV书中电源的 + , 表示实际极性ABU*正（+）负（-）表示：ABU+正方向选定后，电压有正负之分。24物理量参考方向的表示方法电池灯泡IRUabU+_ab u_+正负号abUab（高电位在前，低电位在后）双下标箭 头uab电压+-IR电流：从高电位指向低电位。问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量的实际方向，电路如何求解？电流方向 AB？电流方向 BA？+-US1ABR US2IR+-例26(1) 在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；(3) 根据计算结果确定实际方向：若计算结果为正，则实际方向与参考方向一致；若计算结果为负，则实际方向与参考方向相反。(2) 根据电路
7、的定律、定理，列出物理量间相互关系的代数表达式；电路分析中的参考方向（正方向）27注意： 在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负之分 。 例：abRIabRU+若 U = 5V，则电压的实际方向 从 a 指向 b；若 U= 5V，则电压的实际方向 从 b 指向 a 。若 I = 5A，则电流从 a 流向 b；若 I = 5A，则电流从 b 流向 a 。28四 电路的三种工作状态通路：电路处于接通状态短路： 电路中任 意两点若 用导线直 接连通. 开路：电路断开29通路分析可见，端电压随电流增大而减小，降低程度取决于内阻 大小R 电阻，E 电动势 S开关，R0内阻1) 回路中电流 ：
8、 2) 负载上电压：3) 电源端电压（即电源的输出电压）： I = E/ (R+R0)U负= IRU端= E - IR0伏安特性曲线ISIER0RU+_30上图中：电源的外特性曲线为：当R0=0时U端= E - IR0E=U端，称为理想电源IOEUUR0I311) 回路电流：I=02) 负载电压：U=03) 断点间电压：Uab= Us4) 电源端电压（开路电压或空载电压） ：U0= Us开路分析：R0U0USRS+IUa b + +_ _32如C、D点，称C、D点短路。1) 回路中电流：由于 IR=0，所以 I=US/R02) 负载上电压 ：U=03)电源端电压(开路电压/空载电压)： U端=
9、 US - I R0 = 0=Ucd短路是一种电路事故，后果？短路分析：R0RcdIRI+US33工作短路/短接/旁路MAFUFUS1S1S2电 动 机熔断器和短接开关+US34电路端电压与电流的关系称为伏安特性。电路端电压与电流的关系称为伏安特性。遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段 电路电压与电流的比值为常数。I（A）U（V ）o线性电阻的伏安特性线性电阻的概念：线性电阻的概念：线性电阻的伏安特性是线性电阻的伏安特性是 一条过原点的直线。一条过原点的直线。通常根据实验可以得出电阻两端电压-电流的关 系,做出伏安特性曲线。四. 伏安特性曲线35五 电器元件的额定值及电功率和电能额定值为
10、了保证电器元件使用的安全可靠， 电器元件都有规定的工作电流、工作电压。电功率电器设备在单位时间内消耗（转换）的电能。 在直流电路中：P=UI，单位：W（瓦） 电器设备在工作时间内消耗（转换）的电能。A=Pt =UIt一度电设备功率1千瓦，使用时间1小时， 耗电量为1KWh，即1度电。 361-2 基尔霍夫定律（克希荷夫定律）第一定律： 用于结点上电流分配, 又称电流定律(KCL)第二定律： 用于回路上电压分配, 又称电压定律(KVL)37几个概念结点 ：电路中三个或三个以上电路元件 的连接点。如e,b回路 ： 指电路中，按任意路径闭合的电路。如：abefa, bcdef ,abcdefa 支
11、路 ：连接两结点之间的电路。如：a至f, b至e, c至dR1R2R3I1I3I2abcdef两个电源供电的电路+US1+US238一 基尔霍夫第一定律用于确定同一结点上各支路的电流关系定律：电路中任一结点,在任一瞬间，流入结点的电流总和等于流出该结点的电流总和。电流之间有什么关系 ？I1I2I3bI1 + I3 = I2 I1 + I3 I2 = 039 I =0方向在该表达式中，一般规定： 流入节点的电流方向为正，流出为负。反之亦然 。另一表达形式： 在任一节点上，各电流的代数和为0。由 I1 + I3 I2 = 040广义节点基尔霍夫定律也可推广应用于包围部分电路的任 一假设的闭合面，即
12、广义节点。IA+IB+IC=0 即： I =0 IA AIAB ICAB IB IBC 证明： 对A：IA = IABICA对B：IB = IBCIAB C对C：IC = ICAIBC 证得： IA+IB+IC=0IC41举 例已知直流电桥电路， I1 =10mA， I2 =20mA， I3 = 15mA，电流方向如图，求其余支路电流。解：该电路中有结点a, b, c, dI6 I3I1 = 0 得 I6=25mAI1 I5I2 = 0 得 I5= 10mAI2 + I4I6 = 0 得 I4=5mA对节点a:对节点b:对节点c:R1I1I3I2abcdR2R3R4GI4I5I6 +US其中：
13、 I5= 10mA，表示I5的实际方向与图示方向相反。42二 基尔霍夫第二定律用于确定回路中的电压关系各部分电位升的和等于各部分电位降的和。因为:Uff=Vf-Vf=0定律：从电路的任意一点出发， 沿回路绕行一周回到原点时，在绕行方向上，US1 I2R2 = US2 + I1R1证明R1证明：任一点从原点出发回到原点，电位不变。R2 R3I2I1I3abcdef+US1+US243f h: 电位升高，值为US1 h a: 电位降低，值为I1R1 a b: 无电位变化 b g: 电位升高，值为I2R2 g e: 电位降低，值为US2 e f: 无电位变化则： US1 I2R2 = US2 + I
14、1R1 （电位升=电位降）对电阻两端的电位高低： + (电流流入端高电位，电流流 出端低电位 )依 据1）先标出各电动势、电流的正方向如图 ：2）分析回路fhabgef，沿顺时针方向绕行对电动势：（+）高电位，（）低电位图示分析：dI1I3R1R2R3I2abcghUS1+US2+ef44KVL另一表达式 ：将 US1 I2R2 = US2 + I1R1US1 I2R2 US2 I1R1 =0 (注意：式中各项均为正值）Uhf + Ugb Uge Uha=0, Ufh Ubg Uge Uha=0 Ufh+ Uha + Ubg + Uge = 0 （- US1 +I1R1-I2R2+ US2 =0)整理后改写写为一般式： U = 0即R1 R3defR2I2abchUS1+US2+g45从电路得某点出发，沿回路绕行一周 ， 回到原点时，在绕行方向上各部分 电压降的代数和为0。可见Ufh+ Uha + Ubg + Uge = 0Uf Uh + Uh Ua + Ub Ug + Ug Ue = 0实际上R2I2abchUS1+US2+46在绕行方向上，电动势极性由（ ）到（+）取 正，反之取负，电阻两端电位沿绕行方向下降取 正，否则取负再一表达式将 US1 I2R2 = US2 + I1R1改写US1 US2 = I1R
