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1、电工技术 电工学（1）,理论学时：32 学分：2,授课人：李晓峰,Go,教学安排,教材: 电工学（土建类） 李柏龄 主编 机械工业出版社 参考教材: 1秦曾煌，电工学第5版，高等教育出版社 2 罗守信，电工学第3版，高等教育出版社 3 郭智铭，图解电工手册，广西科学技术出版社,学时分配,Ch1 直流电路 6,Ch2 正弦交流电路 10,Ch3变压器 3,Ch5 建筑供配电与照明 2,Ch6建筑物防雷与安全用电 2,Ch4异步电动机及其控制 8,总复习 1,第 一 讲,Go,本次课教学要求,1、了解电工技术的发展历史及与建筑科学的关系； 2、了解本课程的教学进度与安排； 3、掌握电路的基本概念；
2、 4、熟练掌握欧姆定律，掌握电路中的功率关系。,重点 1、电路模型； 2、电路的参考方向； 3、电路的工作状态。,绪论,0.1 电工技术的发展,0.2 电工技术的应用,0.3 教学基本要求,0.1 电工技术的发展历史,1750年，富兰克林发现雷电与摩擦生电的相同本质，设计了避雷针 1800年，伏打创立了电位差理论 1820年，奥斯特发现导线通电磁针偏转 1831年，法拉第完成磁生电实验，发现了电磁感应定律 1865年，麦克斯韦发表电磁理论公式,1832年，法国人毕克西发明了手摇式直流发电机 1834年，俄罗斯的雅可比试制出了由电磁铁构成的直流电动机 1860年，英国人斯旺把棉线碳化后做成灯丝装
3、入玻璃泡里，发明了碳丝灯泡 1866年，德国的西门子发明了自励式直流发电机。 1867年，西门子研制成功世界第一台自激式发电机，开创了发电机广泛使用的新纪元,0.1 电工技术的发展历史,1882年，美国的戈登制造出了输出功率447KW，高3米，重22吨的两相式巨型发电机 1884年，英国的霍普金森制成了闭合磁路式变压器。 1885年，西屋公司开发出了实用的变压器。,1889年，德国的多勃罗沃尔斯基利用三相交流电的旋转磁场，制成了功率为100W的最早的三相交流电动机。同年又开发出了三相四线制交流接线方式，并在1891年的法兰克福输电实验（150VA三相变压器）中获得了圆满成功。 1897年，西屋
4、公司制成了感应电动机，设立专业公司致力于电动机的普及。,0.1 电工技术的发展历史,1896年，马可尼发明电报，获1908年诺贝尔奖 1897年，汤姆荪发现电子，获1906年诺贝尔奖 1904年，英国人弗莱明发明了真空二极管。 1907年，美国的福雷斯特发明了真空三极管。 1938年，萧克利等提出PN结理论,1948年，萧克利、巴丁、布拉顿发明晶体管， 获1956年诺贝尔奖 1958年，基尔比发明集成电路，获2000年诺贝尔奖 1969年， 大规模集成电路 1975年， 超大规模集成电路,1904年，英国人弗莱明发明了真空二极管。 1907年，美国的福雷斯特发明了真空三极管。,0.1 电工技术
5、的发展历史,电工技术是基于电磁场理论的一门成熟技术。随着人类对电磁场理论及应用的深入研究，关于电的科学演变成为强电和弱电两大分支。,非电专业的“电工学”课程，分为电工技术和电子技术两部分，前者主要讨论强电，后者主要讨论弱电。,在现代社会，任何领域都离不开电。当代非电专业的大学生学习一些电工学的知识是非常必要的。,强电,涉及的主要是动力、照明领域，用电对象所承受的电流和电压值较大,弱电,涉及的主要是信息科学领域，包括信号的获取、处理、传输、检测、控制、利用,0.1 电工技术的发展历史,学习电工技术方面的课程需时刻关注电工技术的发展！,一个大家熟悉的例子：LED,LED用于照明，功耗低、效率高、寿
6、命长、色彩丰富、使用安全。,0.2 电工技术的应用,电能的获取与转换,0.2 电工技术的应用,电能的获取与转换,0.2 电工技术的应用,电能的输送,电工技术 应用举例 (1),工 业 控 制,电机控制 机床控制 生产过程自动化控制 楼宇电梯控制 . . . . . .,0.2 电工技术的应用,0.2 电工技术的应用,机床控制,电工技术 应用举例 (2),信 号 检 测,压力、温度、水位、流量等的测量与调节 电子仪器 医疗仪器 . . . . . .,家 用 电 器,电灯、电话 广播、电视 冰箱、洗衣机 家庭影院 . . . . . .,电工技术 应用举例 (3),智能建筑,电工技术 应用举例
7、(4),中央空调及加湿器：美国 TEMPSTAR 中央吸尘：加拿大 DUO VAC 中央热水炉：美国 A.O.SMITH 小区安防、智能系统 周界双层红外监测防闯入系统，保安电子巡更系统 重要场所、主要路口24小时摄象监视系统 门卫与住户对讲系统 车辆自动识别准入系统 燃气泄露、烟感探头、紧急求助、非法入室自动报警系统 彩屏可视对讲、公共信息发布、家电远程控制系统 水、电、气三表 IC 卡远程计量系统 所有房间留有电视、电话及数据接口、分户电话交换机实现内部通话,智能建筑,楼 宇 电 梯 的 控 制,信 号 检 测,供 电 系 统,电机 (执行机构),可编程序 控制器,Programmable
8、 Logic Controller,电机控制器,0.2 电工技术的应用,电梯系统,汽车电子,汽 车 电 子,电源 发动机控制 行驶装置 报警与安全装置 旅居性 仪表 娱乐通讯,电工技术 应用举例 (5),Electric Vehicle,21世纪 绿色 环保汽车EV,安全、舒适、可靠,无废气排放 ( 零 排放),高效率,涡轮增压 ABS 自动巡航 GPS卫星定位 68 安全气囊,机电一体化,汽车电子,0.3 本课程教学基本要求,大家谈：我们身边的电工技术,0.2 电工技术的应用,课程性质:,技术基础课,课程对象:,工科非电专业,课程特点：,内容丰富， 技术更新快， 紧密联系实际， 应用非常广泛
9、。,本课是非电专业相关后续课程的基础课，也属于技术课程。学时少、内容多，不能轻视。否则，对以后的学习将会造成很大影响。,主要教学环节,学分：2.0 +1.0 总学时: 32+1周,面授: 32 实践实训学时：1周 室内照明电路的安装与调试 电机控制,本课程考核由期末书面考试、平时考勤、课外练习等三部分组成。 其中，期末书面考试占总成绩的80%，考勤占总成绩的10%，平时作业占总成绩的10%。 电工实践单独计成绩。,本课程的考核方式,教 材 及 参 考 书,电工学（土建类） 李柏龄 主编 机械工业出版社,1秦曾煌，电工学第5版，高等教育出版社 2 罗守信，电工学第3版，高等教育出版社 3 郭智铭
10、，图解电工手册，广西科学技术出版社,希望和要求:,教学形式: 课堂上，多媒体授课； 课后，复习预习 。,第1章 直流电路,1.2 电路的基本状态,1.3 电压源和电流源,1.4 基尔霍夫定律,1.5 支路电流法,1.6 叠加原理,1.7 戴维宁定理,1.1 电路的组成与物理量,本章教学要求,第1章 电路的基本概念与基本定律,1. 掌握电路模型的概念，深刻理解电压与电流参考方向的意义； 2. 理解电路的有载工作、开路与短路状态，理解电功率和额定值的意义； 3. 熟练掌握欧姆定律、基尔霍夫定律； 4. 熟练掌握支路电流法； 5. 掌握电压源、电流源的概念及相互转换； 6. 熟练掌握叠加定理和戴维宁
11、定理；,电路的作用,第1章 电路的基本概念与基本定律 1.1 电路的组成与物理量,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) 实现电能的传输、分配与转换,(2)实现信号的传递与处理,一、 电路的组成,1.1 电路的组成与物理量,导线-中间环节,电源,负载,1、 电路元件,1.1 电路的组成与物理量 二、 电路元件与电路模型,有源元件：,电池、发电机、晶体管,无源元件：,耗能元件：电阻,灯泡,储能元件：电感器、电容器,电路元件的理想化,在一定条件下突出元件主要的电磁性质，忽略其次要因素，把它近似地看作理想电路元件。,为什么电路元件要理想化?,便于对实际电路进
12、行分析和用数学描述，将实际元件理想化（或称模型化）。,理想电路元件的符号,电源的符号,原电池或蓄电池,直流 发电机,交流 发电机,理想 电压源,理想 电流源,电阻器的符号,电容器的符号,电感器的符号,2、 电路模型,1.1 电路的组成与物理量 二、 电路元件与电路模型,由理想电路元件组成的描述实际电路的电路原理图,手电筒的电路模型,电池,导线,灯泡,开关,归纳,最简单的电路是由 电源、负载、中间环节构成的,三、电路中的主要物理量 1、电流(I 或 i)：电荷有规则的定向运动，形成传导电流。一段金属导体内含有大量自由电子，这些自由电子在作无规则的热运动，由于电荷运动杂乱无规则，因而形不成电流。如
13、果在金属导体的两端接上电源，那么带负电荷的自由电子就要作规则的定向运动，于是就形成传导电流。,电流形成示意图,单位时间内通过导体横截面的电荷量定义为电流强度，用i(t)表示， 单位A。即,电流的大小？,规定正电荷运动方向为电流的正方向,2、电压：,电场力把单位正电荷由A 搬到B 所做的功,表示为 UAB,也叫电压降或电位差,单位 伏特 V,1V=1000mV ,1mV=1000V,与电压代表的意义相同，可以说电位是电压的一种特例。,定义：,A 点的电位是A 点与参考点间的电压，记做UA,方向为从A 至B,外力将单位正电荷从电源的低电位点移到高电位点所做的功。,电动势用E 表示，实际方向为电位升
14、的方向，与电压方向相反。,电压？,电位？,电动势？,电压？,电位？,电动势？,电压、电压降、电位差、电位、电动势,它们的相同点,它们的区别,单位相同 都是 伏特 （V）,仅电动势的方向与其它的相反,3. 电功率,注意电压的名称,电功率与电压和电流密切相关。当正电荷从元件上电压的“+”极经元件移至“-”极时，电场力要对电荷作功，这时，元件吸收能量；反之，正电荷从“-”极到“+”极时，电场力作负功，元件向外释放能量。,功率用 p 来表示,p(t) =u(t) i(t),单位为 W 、mW 、 kW,定义,1）电能：,t0t时间内，电场力将单位正电荷从A点移动到B点所做的功,2）功率和电能,设电路任
15、意两点间的电压为u(t),流入此部分电路的电流为i(t)， 则这部分电路消耗的功率为:,4. 电功率和电能的关系,四、电压和电流的参考方向,1. 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,四、电压和电流的参考方向,2. 电路基本物理量的参考方向,(2) 参考方向的表示方法,电流：,电压：,(1) 参考方向（假定方向）,在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。,3. 实际方向与参考方向的关系,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。,注意： 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，如图中虚线所示；,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 。,五、 欧姆定律,1、关联参考方向 U、I 参考方向相同,2、非关联参考方向 U、I 参考方向相反,说明： 表达式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；, U与I 之间的关系表现为线性关系。,在电路分析中，通常取关联 参考方向。,U = I R,U = IR
