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1、电工与电子技术C,主讲：赵艾萍,电工学第七版，秦曾煌，高教出版社,1、本课程（电工学）主要学习哪些方面的内容？,2、如何学习这门课程？,电工及电子技术的基础知识,课堂教学，结合作业、自学、撰写大作业等形式,3、成绩如何算？,平时作业20， 课程大作业10， 期末考试70。,第1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,1.2 电路模型,1.3 电压和电流的参考方向,1.4 欧姆定律,1.5 电源有载工作、开路与短路,1.6 基尔霍夫定律,1.7 电路中电位的概念及计算,1.1 电路的作用与组成部分,(1) 实现电能的传输、分配与转换,(2) 实现信号的传递与处理,1. 电路的
2、作用,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。,2. 电路的组成部分,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,直流电源: 提供能源,中间环节： 放大、调谐、检波等,负载,信号源: 提供信息,2. 电路的组成部分,电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励在电路中所产生的电压和电流称为响应。,电气器件,电路元件,元件符号,任何一个实际器件在电压或电流作用下都包含有能量的消耗、电场能的储存和磁场能的储存三种基本效应。在一定的条件下，其中某一种效应可能处于主导地位，从而可以用具有单一电磁性质的理想电路元
3、件来模拟。,实际电气装置种类繁多, 电磁性质复杂。但在电磁现象方面却有着共同的地方。因此可以进行科学抽象的概括，用数学模型表示实际电气装置的外部功能。,1. 2 电路模型,主要的理想电路元件符号及参数,例：手电筒,电池,导线,灯泡,开关,手电筒由电池、灯 泡、开关和筒体组成。,电器装置用电路模型近似表示是有条件的，一旦条件改变，电路模型也要作相应变动。,本课程中分析的是集中参数电路模型。,1.3 电压和电流的参考方向,物理中对基本物理量规定的方向,1. 电路基本物理量的实际方向,(2) 参考方向的表示方法,电流：,电压：,(1) 参考方向,在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。,2. 电路
4、基本物理量的参考方向,实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值； 实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。,(3) 实际方向与参考方向的关系,注意： 只有在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负之分。,若 I = 5A，则电流从 a 流向 b；,例：,若 I = 5A，则电流从 b 流向 a 。,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 。,1.4 欧姆定律,U、I 参考方向相同时，,U、I 参考方向相反时，,注意： 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；, U、I 值本身的正负则说明其实际方向与参考 方
5、向之间的关系。,通常取 U、I 参考方向相同（即取一致参考方向）。,U = I R,U = IR,解：对图(a)有, U = IR,例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。,对图(b)有, U = IR,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。,线性电阻的概念：,线性定常(时不变)电阻的伏安特性是一条过原点的直线。,问：线性时变电阻的伏安特性曲线是怎样的？,1.5 电源有载工作、开路与短路,开关闭合,接通电源与负载,负载端电压,U = IR,特征:,1.5.1 电源有载工作, 电流的大小由负载决定。, 在电源有内阻时，
6、I U 。,或 U = E IR0,当 R0R 时，则U E ，表明当负载变化时，电源的端电压变化不大，即带负载能力强。,开关闭合,接通电源与负载。,负载端电压,U = IR,特征:,1.5.1 电源有载工作, 电流的大小由负载决定。, 在电源有内阻时，I U 。,或 U = E IRo,UI = EI IRo,P = PE P,电源 输出 功率,电源 产生 功率,内阻 消耗 功率, 电源输出的功率由负载决定。,负载大小的概念: 负载增加指负载取用的 电流和功率增加(电压一定)。,电源与负载的判别,U、I 参考方向不一致时，元件吸收的功率P = -UI 若P 0，负载； P 0，电源。,U、I
7、 参考方向一致时，元件吸收的功率 P =UI 若P 0，负载；若P 0，电源。,1. 根据 U、I 的实际方向判别,2. 根据元件是否吸收功率来判别,电源： U、I 实际方向相反，即电流从“+”端流出， （发出功率）；,负载：U、I 实际方向相同，即电流从“-”端流出。 （吸收功率）。,电气设备的额定值,额定值: 电气设备在正常运行时的规定使用值,电气设备的三种运行状态,欠载(轻载)： I IN ，P PN (不经济),过载(超载)： I IN ，P PN (设备易损坏),额定工作状态： I = IN ，P = PN (经济合理安全可靠),例：灯泡UN = 220V ，PN = 60W,3.
8、使用时实际值不一定等于额定值。,特征:,开关断开,1.5.2 电源开路,1. 开路处的电流 I 等于零； 2. 开路处的电压 U 视电路情况而定。,电路中某处断开时的特征:,电源外部端子被短接,1.5.3 电源短路,1. 短路处的电压 U 等于零； 2. 短路处的电流 I 视电路情况而定。,电路中某处短路时的特征:,1. 6 基尔霍夫定律,支路 ：电路中的每一个分支。 每条支路流过的电流，称为支路电流。,节点：三条或三条以上支路的连接点。,回路：由支路组成的闭合路径。,网孔：内部不含支路的回路。,1、2、3？,网孔的概念仅适用于平面网络。平面网络是指支路间没有交叉点的网络。右图为非平面网络。,
9、平面网络,外网孔,例1：,支路：ab、bc、ca、 （共6条）,回路：abda、abca、 adbca （共7 个）,节点：a、 b、c、d (共4个）,内网孔：abd、 abc、bcd （共3 个）,基本回路数 b-n+1,即平面网络的内网孔数,1.6.1 基尔霍夫电流定律(KCL定律),1定律,即: 入= 出,在任一瞬间，流向任一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。,或: = 0,对结点 a：,I1+I2 = I3,或 I1+I2I3= 0,基尔霍夫电流定律（KCL）反映了电路中任一节点处各支路电流之间相互制约的关系。,KCL电流定律可以推广应用于包围部分电路的任一假设的闭合面（即广义
10、节点）。,2推广,I =?,例:,广义节点,I = 0,IA + IB + IC = 0,在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。,1.6.2 基尔霍夫电压定律（KVL定律),1定律,即： U = 0,在任一瞬间，从回路中任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。,对回路1：,对回路2：,E1 = I1 R1 +I3 R3,I2 R2+I3 R3=E2,或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0,或 I2 R2+I3 R3 E2 = 0,基尔霍夫电压定律（KVL） 反映了电路中任一回路中各段电压间相互制约的关系。,例：,对网孔abda：,对网孔
11、acba：,对网孔bcdb：,R6,I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0,I2 R2 I4 R4 I6 R6 = 0,I4 R4 + I3 R3 E = 0,对回路 adbca，沿逆时针方向循行：, I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0,应用 U = 0列方程,对回路 cadc，沿逆时针方向循行：, I2 R2 I1 R1 + E = 0,1列方程前标注回路循行方向；,电位升 = 电位降 E2 =UBE + I2R2, U = 0 I2R2 E2 + UBE = 0,2应用 U = 0列方程时，项前符号的确定： 如果规定电位降取正号，则电位升就取负号。,3.
12、开口电压可按支路处理,对回路1：,1.7 电路中电位的概念及计算,电位：电路中某点至参考点的电压，记为“VX” 。 通常设参考点的电位为零。,1. 电位的概念,电位的计算步骤: (1) 任选电路中某一点为参考点，设其电位为零； (2) 标出各支路电流参考方向并计算； (3) 计算各点至参考点间的电压即为各点的电位。,某点电位为正，说明该点电位比参考点高； 某点电位为负，说明该点电位比参考点低。,2. 举例,求图示电路中各点的电位:Va、Vb、Vc、Vd 。,设 a为参考点， 即Va=0V,Vb=Uba= 106= 60V Vc=Uca = 420 = 80 V Vd =Uda= 65 = 30
13、 V,设 b为参考点，即Vb=0V,Va = Uab=106 = 60 V Vc = Ucb = E1 = 140 V Vd = Udb =E2 = 90 V,b,a,Uab = 106 = 60 V Ucb = E1 = 140 V Udb = E2 = 90 V,Uab = 106 = 60 V Ucb = E1 = 140 V Udb = E2 = 90 V,(1)电位值是相对的，参考点选取的不同，电路中各点的电位也将随之改变；,(2) 电路中两点间的电压值（电位差）是固定的，不会因参考点的不同而变， 即与零电位参考点的选取无关。,借助电位的概念可以简化电路作图,例1: 图示电路，计算开
14、关S 断开和闭合时A点的电位VA,解: (1)当开关S断开时,(2) 当开关闭合时,电路 如图（b）,电流 I2 = 0， 电位 VA = 0V 。,电流 I1 = I2 = 0， 电位 VA = 6V 。,电流在闭合 路径中流通,例2：,电路如下图所示，(1) 零电位参考点在哪里？画电路图表示出来。(2) 当电位器RP的滑动触点向下滑动时，A、B两点的电位增高了还是降低了？,解：（1）电路如左图，零电位参考点为+12V电源的“”端与12V电源的“+”端的联接处。,当电位器RP的滑动触点向下滑动时，回路中的电流 I 减小，所以A电位增高、B点电位降低。,（2） VA = 12 IR1 VB = 12 + IR2,
