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1、1* *电工及电子技术总学时：总学时：118118学时学时本学期：本学期：6060学时学时2* *绪论绪论电工电子技术电工电子技术是一门研究电能在技术领域中应用是一门研究电能在技术领域中应用 的的技术基础课技术基础课，它包括：，它包括：电工技术电工技术和和电子技术电子技术两部分两部分 。电工技术：电路理论：直流、交流、暂态、非正弦。磁路和电机： 变压器、电磁铁、 三相异步电动机及控制。电子技术：模拟电子线路：半导体器件、分离件放大器、 集成运放、电源数字电路：各种门电路、组合电路、时序电路及555的应用电路。3* *一、电工学课程的作用和任务电工学是研究电工技术和电子技术的理论和应 用的技术基
2、础课程。作为技术基础课程，它应具有 基础性、应用性和先进性。基础是指基本理论、基本知识和基本技能。应用是指课程内容要理论联系实际，建立 系统概念，培养大家分析和解决问题的能力 ；重视实验技能的训练。先进性是指电工学课程内容和体系随着电 工技术和电子技术的发展应不断更新。4* *二、电工技术和电子技术发展概况1785 1785年库仑确定了电荷间的相互作用力，年库仑确定了电荷间的相互作用力， 电荷的概念开始有了定量的意义。电荷的概念开始有了定量的意义。 18261826年欧姆发现了欧姆定律。年欧姆发现了欧姆定律。 18311831年法拉第发现了电磁感应定律。年法拉第发现了电磁感应定律。 18341
3、834年雅可比制造出第一台电动机。年雅可比制造出第一台电动机。 18641864年麦克斯韦提出了电磁波理论。年麦克斯韦提出了电磁波理论。 1888 1888年赫兹通过实验获得了电磁波，证实了年赫兹通过实验获得了电磁波，证实了 麦克斯韦提出了电磁波理论。麦克斯韦提出了电磁波理论。1895 1895年意大利和俄国分别进行了通信实验，年意大利和俄国分别进行了通信实验， 从而为无线电技术的发展开辟了道路。从而为无线电技术的发展开辟了道路。5* *未来的发展是未来的发展是量子工学量子工学 18831883年爱迪生发现了热电效应。年爱迪生发现了热电效应。19041904年弗莱明发明了电子二极管。年弗莱明发
4、明了电子二极管。19481948年贝尔实验室发明了晶体管。年贝尔实验室发明了晶体管。 1958 1958年生产出集成电路（到现在已经是超大年生产出集成电路（到现在已经是超大 规模集成电路）。现在的集成电路线宽是规模集成电路）。现在的集成电路线宽是0.3um0.3um ，可望达到，可望达到0.01um0.01um（3030个原子的宽度）。个原子的宽度）。6* *三、课程的学习方法2 2、上课注意听讲，下课要看除教材外的、上课注意听讲，下课要看除教材外的 其它参考书及做适当的习题。解题前，要对所其它参考书及做适当的习题。解题前，要对所 学内容基本掌握；解题时，要看懂题意，注意学内容基本掌握；解题时
5、，要看懂题意，注意 分析，用哪个理论和公式以及解题步骤也都要分析，用哪个理论和公式以及解题步骤也都要 清楚。习题做在本子上，要书写整洁，图要标清楚。习题做在本子上，要书写整洁，图要标 绘清楚，答数要注明单位。绘清楚，答数要注明单位。 1 1、重点放在物理概念和基本分析法。、重点放在物理概念和基本分析法。3 3、要重视实践技能的培养。、要重视实践技能的培养。7* *第一部分第一部分 电路理论电路理论电路理论就是研究电路基本规律的一门学 科，它是一门具有丰富内容的学科，它的理论 和方法，在其它领域也得到了广泛的应用。已知输出输入的条件， 求元件参数和电路结构 。电路理论 ：电路分析：电路综合：已知
6、电路结构、元件参数 ，求电路中的电流、电压 和功率。8* *下面我们看一个例题，USRRLILUSR+RLUS1-US1?不会求的原因是 电路中出现了两个回 路，我们对电路结构 的约束关系不了解， 所以不会求。求图示电路中的电流。US2R29* *第一章 电路的基本概念与基本定律1-1 电路的作用与组成部分一、电路的组成 1电路 ：电 池负 载开关电流流通的路径称为电路。电流流通的路径称为电路。2组成：（1 1）电源：提供能量。）电源：提供能量。（2 2）负载：消耗能量。）负载：消耗能量。（ 3 3）中间环节：连接电源和负载）中间环节：连接电源和负载 的导线及控制元件。的导线及控制元件。 10
7、* *（1）电能的传输与转换。 3作用发电机升压 变压器降压 变压器用户 负载如：输配电电路。11* *（2）信息的传输与处理 。放 大 器话筒扬声器如：各种信息处理电路等。E111A.EXE12* *1-2 电路的模型所谓电路模型就是指一个实际元件在特定的 条件下，所表现的主要的电磁特性，而忽略其次 要因素，如R、L、C等。这种表示的参数，我们 称为集总参数。电 池负 载开关开关+-E R0UR实际电路都是由一些实际的元器件所组成。 在分析电路时，我们要对实际电路建立数学模型电路模型。E111B13* *1-3 电压和电流的参考方向+-E R0UR+ -E1R1R- +E2R2II电流的实际
8、方向为正电荷的运动方向。（1）为什么要引入参考方向？a）复杂电路很难确定电流的实际方向。b）交流电路中，电流本身就是交变的。（2）参考方向的选择：原则上是任意的，实际和电压的参考方向一起选。（3）参考方向的表示方法：a）箭头；b）双下标。（4）电流正负的意义： E112AE112D负表示参考方向和实际方向相反。正表示参考方向和实际方向一致。14* *-4Vc)正负号 。电压和电动势的参考方向5V4IL+-Uab11A4V-1Aa)箭头；b)双下标；那么，在一个电路中，电流和电压的参考方 向应该怎样选择呢？E112B15* *3 3）伏安特性曲线。）伏安特性曲线。线性电阻为一直线。线性电阻为一直
9、线。 1-4 1-4 欧姆定律欧姆定律U=RIU=RI，它是电阻元件的约束方程，也是它是电阻元件的约束方程，也是 我们分析电路的主要的理论依据。我们分析电路的主要的理论依据。I（A ）U（V ）0流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，这流过电阻的电流与电阻两端的电压成正比，这 就是就是欧姆定律欧姆定律。U-+IU+-I使用时应注意：使用时应注意：1 1）U=RIU=RI为关联方向得出的；为关联方向得出的；2 2）U= U= - - RIRI为非关联方向；为非关联方向；欧姆定律是德国物理学家乔治欧姆在1826年发现的 （1787年1854年）E112EE113AE113B16* *1-5 电源有
10、载工作、开路与短路本节主要讨论电路中电流、电压和功率方面的内容。1.5.1 电源有载工作R0E URabcd+-IR0E URabcd+-I所谓有载工作状态，是指电源与负载 相连通，构成一个电流的回路。E电动势 U端电压 R0电源内阻R负载E114A17* *1、电压与电流电源的伏安特性是指电源对 外供电时，其端电压U和流过其 中电流I的关系。此种关系也称 电源的外特性。U=E-R0IUI0E电源的外特性曲线理想电源的 外特性曲线U=ER0E URabcd+-I18* *2功率及功率平衡因为：U=E-R0I所以各项同乘电流后可得功率平衡式：可以看出电源产生的功率和电路中所有消耗 的功率是平衡的
11、。 R0EURabcd+ - -I式中：P为电源输出功率； PE为电源产生功率； P为内阻损耗的功率。P PE E= P + = P +P P功率的单位是瓦特（W）或千瓦（KW） 。U U =E=E -R-R0 0I I P=PP=PE E- -P PI I I I I I19* *3、电源与负载的判别方法元件I+- UP=UI关联方向0电源0负载元件I-+ U非关联方向0电源0负载20* *例题5V 4I+-Uab11A4VER0RU0试求电路中各元件的功率，并验证功率平衡。解 ：21* *（5）当R=RO时，电源输出功率为最大（最 大功率传输）。几点注意事项：（1）功率与电压的平方成比，即
12、电压增大1倍 ，P增大4倍。（2）P=UI为关联方向的关系式。（3）在关联方向下功率大于0为耗能，小 于0为放能（电源与负载的判别）。（4）对于独立电路来说 P0。22* *4 4额定值与实际值额定值与实际值通常负载都是并联运行的。当负载增加时，电源通常负载都是并联运行的。当负载增加时，电源 输出的功率也相应增加。即电源输出的功率和电流决输出的功率也相应增加。即电源输出的功率和电流决 定于负载的大小。定于负载的大小。既然电源输出的功率和电流决定于负载的大小既然电源输出的功率和电流决定于负载的大小 ，是可大可小的，那么，有没有一个最合适的数值，是可大可小的，那么，有没有一个最合适的数值 呢？回答
13、是肯定的，这个合适的值就是额定值。呢？回答是肯定的，这个合适的值就是额定值。各种电气设备的电压、电流及功率都有一个额定 值，额定值是标明设备在给定条件下能正常工作而规 定的正常允许值。UN额定电压IN额定电流PN额定功率E114A23* *特征1.5.2电源开路（引伸为支路电流为零）R0E URabcd+-II=0P=0U=E=U0（开路电压）E114B24* *特征1.5.3 电源短路R0E URabcd+-IU=0I=IS=E/R0PE=P=R0I2，P=0短路通常是一种短路通常是一种 严重事故，应该严重事故，应该 尽力预防。尽力预防。25* *1-6基尔霍夫定律（德国物理学家）除了欧姆定
14、律外，分析与计算电路的基本定律， 还有基尔霍夫电流定律(KCL)和电压定律(KVL)。基 尔霍夫电流定律应用于结点 ，基尔霍夫电压定律应用 于回路 。+-E1E2R2R1R3I1I2I3cabd26* *5网络：指较多元件组成的较为复杂的电路 。1.6.1 名词解释+-E1E2R2R1R3I1I2I3cabd1支路：电路中由一个或多个元件首尾相接构 成的无分支电路称为支路（流过同一电流）。 2结点：三条及三条以上支路的交叉点称为结点。 3回路：一条或多条支路所组成的闭合电路。 4网孔：内部不包含支路的回路 。E115A27* *1定义：在任一时刻，任一结点上的所有支 路电流的代数和恒为零。即I
15、=0；或 I入= I出1.6.2 KCL（电流定律）I1+ I2-I3=0或 -I1- I2+I3=0也可写成：I1+ I2 = I3（入） （出 ）2 2注意正负号的取法注意正负号的取法（两套符号）（两套符号）+-E1E2R2R1R3I1I2I3cabd28* *3推广到广义结点上使用，任一闭合面。IAIBICIAB IBCICAABCIC= ICA- IBC将三式相加得：IA+IB+IC=0或 I=0IA= IAB- ICAIB= IBC- IABIA+IB+IC=0【证明】29* *图示电路中，已知I1=11mA，I4=12mA，I5=6mA。 求I2，I3和I6。I1R1R2 R3I2I3I4I5I6例题解：I3=I1I5=116=5（mA)I2=I3I4=512=7（mA)I6=I1I2=11(7)=18（mA)I6=I4+I5=12+6=18（mA)30* *4物理意义：KCL是电流的连续 性的体现，也是能量守衡的体现 。5KCL对各支路电流施加了约束 ， 而与支路元件的性质无
