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1、1,单元一 直流电路,知识目标：电路的组成及各部分作用 电路的基本物理量 电位的概念及计算 使用基尔霍夫定律进行计算,电路的组成 电源（将非电能转化成电能的装置） 中间环节（把电源与负载连接起来） 负载（将电能转化成非电能的设备）,电路的分类 电力电路：传输、转换和分配电能 电信电路：传递和处理信号,电路的三种工作状态：空载，短路，有载,电路中的三个基本元件：电阻、电容、电感。,电位定义： 电位就是电场力把单位正电荷从电路中某点移动到参考点所做的功，（通常设参考点电位为零，电位符号用V表示，单位与电压单位相同） 电路中任意两点之间的电压就等于这两点间的电位差即： UAB=VA-VB,电位,电位
2、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；,电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考 点的不同而变， 即与零电位参考点的选取无关。,电位与电压的区别,例1：问（1）零电位参考点在那里？画电路图表示出来。（2）当将电位器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？,图1-6,解： （1）零电位参考点在正负电位之间的C点，如图所示,（2）电流为I=（12+12）/（Rp+R1+R2），根据UDA=VD-VA，则A点的电位为VA=VD-UDA=12-IR1。根据UEB=VE-VB则B点的点位为 VB=VE-UEB=-12+IR3 当电位器 的滑动触点向下滑动时Rp
3、增大电流I减小，则 VA增大，VB 减小。,电压源与电流源符号,导 线,大电流要求标称截面积大的导线，高电压要求绝缘层厚的导线。,标称截面积与实际截面积的区别,电路结构几个重要的概念： 支路： 一段没有分支，流过同一电流且至少含一个以上元件的电路叫支路 回路：电路中任意闭合的路径，回路有顺时针和逆时针两个方 向，可以用箭头表示回路的方向。 节点：电路中三条或三条以上支路的连接点称为节点。,一 基尔霍夫定律,支路：a1b、a2b、a3b（共3条）,节点：a、b,回路：a1b2a、a1b3a、a2b3a,基尔霍夫电流定律（KCL）：在任一瞬间，流入任一节点的电流之和必等于流出该节点的电流之和。,公
4、式：I1+I2-I3=0 即 I=0,【例 】 求图1-17中电流I 的值。,解：根据KCL有:,解得,基尔霍夫电压定律（KVL）：在任一瞬时，沿闭合回路绕行一周，在绕行方向上的电位升之和必等于电位降之和。,U1-U2-U3+U4=0 即 U=0,【例3】 求图1-20中各支路电流及ab间的电压U ab,解： 各支路的电流方向如图所示，由KCL得节点1方程为：,选择回路1a2b1和1b231，由KVL分别列出电压方程为：,解上述三式得： I =1.75A，I 1 =0.25A，I 2 =1.5A,假想a1ba回路为闭合回路，由KVL可知：,单元二 正弦交流电路,知识目标：掌握正弦交流电的基本概
5、念 有效值，瞬时值，最大值关系 相位差计算,正弦交流电的三要素,正弦量的变化取决于最大值、角频率、初相位这三个量，因此把最大值、角频率、初相位称为正弦量的三要素。,振幅 最大的瞬时值称为最大值，也称为振幅或峰值。最大值反映了正弦量变化的范围。,有效值 最大值是一个瞬时值，无法用来表征正弦交流电流通过电阻做功的能力。因此，在实际工作中用有效值来计量交流电的大小。,角频率 正弦量变化一周经历了2弧度，正弦量在每秒内经历的弧度数称为角频率，用表示，单位为rad/s(弧度每秒)。角频率、频率与周期的关系为：,初相 对于 ， 当t=0时,相位为 ,即是正弦量的起始相位,称为初相位,简称初相。初相确定了正
6、弦量在t=0时的初始值。通常这个角度用来表示。,相位差 两个同频率正弦量的相位之差叫做相位差差等于它们的初相之差,与时间无关，数值应该控制在正负180范围内。, u2的初相为,表明u1滞后于u2 150。,例： 已知,=120-(-90)=210,解： u1的初相为,u1和u2的相位差为:,表示为,将,试分析二者的相位关系。,电感、电容正弦交流电路,感抗：,=XL=2f L,电感具有通直流，阻交流；通低频，阻高频的性质,容抗：,电容元件电路中，电流相位超前电压,电感元件电路中，电压相位超前电流相位,电容具有通交流，隔直流；通高频，阻低频的性质,正弦交流电路中电容、电感平均功率都等于零。,1.
7、某正弦电压有效值为380V，频率为50Hz，计时初始的瞬时值为380V，其瞬时值表达式为（ B ） A、 V；B、 V； C、 V。,2. 已知 A， A，则（C ） A、 超前 60； B、 滞后 60； C、相位差无法判断。 3. 电容元件的正弦交流电路中，电压有效值不变，频率增大时，电路中电流将（ B ） A、增大； B、减小； C、不变。,单元三 三相交流电路,知识目标： 掌握三相电源的产生原理 掌握相电压、线电压的基本概念 掌握三角形和星形连接,各绕组产生的电动势 、 、 它们的瞬时表达式分别为,三相四线制供电,照明电路的一般画法,第四单元 电磁学的应用,知识目标： 磁场、磁路的基本
8、概念 变压器结构和工作原理 电磁铁的应用 电磁继电器的结构,铁磁材料的分类：硬磁材料、软磁材料、矩磁材料,永久磁铁和电磁铁铁芯分别属于什么材料,变 压 器 的三个作用,当原绕组的匝数1比副绕组的匝数多时, , 这种变压器为降压变压器; 反之, 当的匝数少于的匝数时, , 为升压变压器。,电压变换：,电流变换：,改变原、 副绕组的匝数, 就能够改变原、 副绕组电流的比值, 这就是变压器的电流变换作用,变换阻抗作用：,把负载阻抗L变换为|Z/L|,触点式电压调节器：利用电磁铁在不同电流下的磁力变化使衔铁触点断开或吸合，控制发电机励磁电路的闭合与断开，达到调节发电机输出电压的目的 。,双级触点式电压
9、调节器原理图,双级触点式电压调节器就是控制硅整流发电机励磁电流的大小来控制发电机输出电压的,1.闭合点火开关 S时,1-低速触点支架；2-活动触点臂；3-电磁线圈；4-拉力弹簧；5-磁扼；6 -电刷；7-滑环；8 -励磁绕组9-三相定子绕组；10 -点火开关；S-点火接线柱；F-磁场接线柱；Rl-加速电阻,2.发电机转速升高时,3.发电机转速升高，发电机电压达到一级工作电压 14V 时,4.发电机高速运转转速超过14.5V,继电器,继电器是自动控制电路中常用的一种元件，它是用较小的电流来控制较大电流的一种自动开关，在电路中起着自动操作、自动调节、安全保护等作用,继电器分类： 继电器主要有三类：
10、常开（NO型）继电器，常闭（NC型）继电器和混合型继电器。,单元五 发电机与电动机,1.交流发电机 2.三相异步电动机 3.直流电动机,知识目标,交流发电机：,转子提供磁场，定子切割磁场产生电流。,三相异步电动机：,异步电动机就是利用三相交流电通入定子三相对称绕组所产生的旋转磁场来使转子旋转的。,基本原理：闭合导体切割磁力线时能产生电流，通电导体受到磁场力作用时能产生运动。,异步电动机的机械特性是指转速与电磁转矩的关系,具有较硬的机械特性,直流电动机 直流电动机的主磁场由励磁绕组中的励磁电流产生，根据不同的励磁方式，直流电动机可分为他励电动机、并励电动机、串励电动机和复励电动机、永磁电动机,（
11、a）他励；（b）并励；（c）串励；（d）复励,起动机多为串励的直流电动机，启动转矩大，机械特性软,最大转矩在空载时取得。,步进电动机,一种利用电磁铁的作用原理将电脉冲信号转换为线位移或角位 移的电动机。定子具有均匀分布的6个磁极，磁极上绕有绕 组，两个相对的磁极组成一相。假定转子具有均匀分布的4个 齿，有单三拍、六拍及双三拍三种工作方式。,反应式步进电机原理图,步距角,式中：Zr转子齿数；m运行拍数。,单元六 安全用电,将电气设备在正常情况下不带电的金属部分（如外壳）与中性线（或称零线）紧密相连接，称为接零，或称为保护接零。在供配电系统中，为了保证电气设备的正常运行和安全用电，电气设备必须接地
12、或接零。按其作用的不同，可分为工作接地、保护接地、保护接零和重复接地等。,单元七 半导体及二极管的基础知识,1.了解半导体的基础知识 2.掌握二极管的结构、工作特性 3.了解二极管的应用,知识目标,完全纯净的、结构完整的晶体半导体，称为本征半导体。,本征半导体,半导体中存在着两种载流子：自由电子和空穴。本征半导体中， 自由电子与空穴是同时成对产生的，因此，它们的浓度是相等的。,杂质半导体,1. N型半导体,N型半导体中，自由电子称为多数载流子，空穴称为少数载流子,2. P型半导体,P型半导体中，空穴称为多数载流子，自由电子称为少数载流子,半导体仍呈电中性,P型半导体,N型半导体,PN结的形成,
13、空间电荷区,PN结,P型半导体,N型半导体,PN结的形成,扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，空间电荷区越宽。,内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。,P型半导体,N型半导体,+,+,+,+,PN结的形成,扩散和漂移达到动态平衡时空间电荷区稳定,给PN结加正向电压，即P区接电源正极，N区接电源负极，此时称PN结为正向偏置。,1）PN结的正向导通特性,给PN结加反向电压，即电源正极接N区，负极接P区，称PN结反向偏置。,2） PN结的反向截止特性,3） PN结的击穿特性,1.正向特性 正向电压低于某一数值时，正向电流很小，几乎为零。 只有当正向电压高于某一值时，二极管才有明显正向电
14、流，这个电压被称为导通电压，又称为门限电压或死区电压。,2.反向特性 在二极管上加一定的反向电压时，形成的反向电流很小，而且变化不大。 当反向电压大于某一数值，反向电流急剧变大，二极管失去单向导电性而被击穿。,发光二极管,光电二极管,符号,二极管的应用,一、整流,1.半波整流 （1）电路组成 半波整流电路如图5-14所示。它由电源变压器、整流二极管VD和负载电阻RL组成。,2.单相桥式整流电路 电路组成 由电源变压器T，和四只接成电桥形式的整流二极管VD1、VD2、VD3、VD4和负载电阻R组成，故有桥式整流电路之称。,(a) 电路原理图 (b) 电路简化图 二极管单相桥式整流电路原理图,滤波
15、及稳压电路 经过整流以后得到的直流电虽然方向不变，但脉动程度较大，含有较大的交流成分，为了获得平稳的直流电，必须把脉动直流电中的交流分量去掉，以得到比较平滑的输出电压，这就需要采用滤波电路。,滤波电路种类：,1.电容滤波2.电感滤波3.复式滤波电路,单元八 晶体管及其应用,1.掌握晶体管的工作特性 2.掌握晶体管的放大电路,知识目标,EC,RC,IC,UCE,C,E,B,UBE,共发射极接法放大电路,二、三极管的电流控制作用,1.三极管具有电流控 制作用的外部条件,（1）发射结正向偏置；,（2）集电结反向偏置。,以NPN型三极管为例 应满足: UBE 0 UBC VB VE,公 共 端,EB,RB,IB,IC / mA,UCE /V,0,三极管输出特性上的三个工作区,IB= 0 A,20A,40 A,60 A,80 A,1.放大区（工作区）,IC(mA ),特点：IC受IB的控制；IC和UCE无关，呈现恒流特性。称为线性区（放大区）。,条件：发射结正偏，集电结反偏。,特点：此区域中UCE UBE ,集电结正偏
