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1、电工教研室电工教研室刘晶刘晶电工学电工学8#实验楼实验楼301室室电话：电话：89383329教学要求与内容教学要求与内容1、授课内容、授课内容2、课时分配：共、课时分配：共40学时学时第一、二、三、四、六章全部第一、二、三、四、六章全部内容内容讲课时数讲课时数习题课时数习题课时数实验时数实验时数第一章第一章4第二章第二章422第三章第三章62第六章第六章2第七章第七章622第四章第四章422第七章第七章7.1.1-7.2.53、期末考核形式、期末考核形式平时平时(出勤、测验与提问、作业、实验出勤、测验与提问、作业、实验)占占20%，期末考试占期末考试占80%4、平时要求与管理方法、平时要求与
2、管理方法（1）出勤：缺课）出勤：缺课(旷课、病事假旷课、病事假)四次、旷课两次取四次、旷课两次取消期末考试资格，旷课一次平时成绩扣消期末考试资格，旷课一次平时成绩扣10分分（2）测验：课堂随机进行，每次）测验：课堂随机进行，每次5分分（3）提问：课堂随机进行，每次）提问：课堂随机进行，每次2分分（4）作业：定期全面检查、部分批改）作业：定期全面检查、部分批改（5）实验：不按要求完成者取消期末考试资格）实验：不按要求完成者取消期末考试资格第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律 电路组成与电路模型电路组成与电路模型1.1
3、理想电路元件理想电路元件1.2电能与电功率电能与电功率1.3电路的工作状态电路的工作状态1.4基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.5主要内容主要内容第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律1.1 电路组成与电路模型电路组成与电路模型 1.1.1电路组成电路组成 电路电路: :是电流的通路，是为了某种需要由电工设备是电流的通路，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。或电路元件按一定方式组合而成。电路由三部分组成：电路由三部分组成：电路由三部分组成：电路由三部分组成：电源电源电源电源、负载负载负载负载和和和和中间环节中间环节中间环节中间环节. . . .电源电源电源电源：
4、产生电能的装置。：产生电能的装置。：产生电能的装置。：产生电能的装置。负载负载负载负载：取用电能的装置。：取用电能的装置。：取用电能的装置。：取用电能的装置。中间环节中间环节中间环节中间环节：是连接电源和负载的部分，起传输和分：是连接电源和负载的部分，起传输和分：是连接电源和负载的部分，起传输和分：是连接电源和负载的部分，起传输和分配电能的作用。配电能的作用。配电能的作用。配电能的作用。电源或信号源的电源或信号源的电压电压或或电流电流称为称为激励激励，它推动电，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应响应。返回返回上页上页下页下页( (1)1) 实现
5、电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、分配与转换(2)(2)实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒1.1.2 电路作用电路作用发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律返回返回上页上页下页下页第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律1.1.3 电路模型电路模型 反映实际电路部件的主要电磁反映实际电路部件的主要电磁性质的理想电路元件及其组合。性质
6、的理想电路元件及其组合。l理想电路元件理想电路元件有某种确定的电磁性能的理想元有某种确定的电磁性能的理想元件。件。l电路模型电路模型导线导线电电池池开关开关灯泡灯泡电路图电路图返回返回上页上页下页下页1.1.4 参考方向参考方向 电电路路中中的的主主要要物物理理量量有有电电压压、电电流流、电电荷荷、磁磁链链、能能量量、电电功功率率等等。在在线线性性电电路路分分析析中中人人们们主主要要关心的物理量是电流、电压和功率。关心的物理量是电流、电压和功率。l电流电流l电流强度电流强度带电粒子有规则的定向运动带电粒子有规则的定向运动单位时间内通过导体横截面的电荷量单位时间内通过导体横截面的电荷量1.电流参
7、考方向电流参考方向第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律返回返回上页上页下页下页l方向方向规定正电荷的运动方向为电流的实际方向规定正电荷的运动方向为电流的实际方向l单位单位A（安培）、（安培）、kA、mA、 A元件元件( (导线导线) )中电流流动的实际方向只有两种可能中电流流动的实际方向只有两种可能: : 实际方向实际方向AB对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时，对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时，电流的实际方向往往很难事先判断。电流的实际方向往往很难事先判断。问题问题 实际方向实际方向AB第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律返回返回上页上页下
8、页下页参考方向参考方向大小大小方向方向( (正负）正负）电流电流( (代数量代数量) )任意假定一个正电荷运动的方向即任意假定一个正电荷运动的方向即为电流的参考方向为电流的参考方向。i0i0参考方向参考方向U+参考方向参考方向 U+0起负载作用起负载作用取用功率取用功率P0起电源作用起电源作用发出功率发出功率电电源与负载的判别源与负载的判别返回返回上页上页下页下页第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律图示电路，已图示电路，已知知：UAB=3V，I =2AP =U I =3（-2）=6W求：求：N的功率，并说明它是的功率，并说明它是电源还电源还是是负载。负载。此此例中电压、电
9、流的参考方例中电压、电流的参考方向为向为关联关联参考方向参考方向所所以以N发出功率发出功率, ,是电源是电源。NABI例例1解解代入数据代入数据P =U I功率的公式中有两套正负号：功率的公式中有两套正负号：式前的正负号由式前的正负号由U、I 参考方向是否关联确定；参考方向是否关联确定； U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考方向之值本身的正负则说明实际方向与参考方向之间的关系。间的关系。返回返回上页上页下页下页第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律能量的单位：能量的单位：J ( (焦焦) () (Joule，焦耳焦耳) )元件在一段时间元件在一段时间内消耗的电能为内消耗
10、的电能为 2.能量能量（1）电阻元件的功率与能量电阻元件的功率与能量电阻元件把吸收的电能全部转换成热能电阻元件把吸收的电能全部转换成热能 。返回返回上页上页下页下页（2）电感元件的功率与能量电感元件的功率与能量电感储存的磁场能量只取决于该时刻的电流值电感储存的磁场能量只取决于该时刻的电流值 。（3）电容元件的功率与能量电容元件的功率与能量电容储存的电场能量只取决于该时刻的电压值电容储存的电场能量只取决于该时刻的电压值 。返回返回上页上页下页下页第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律1.4 电路的工作状态电路的工作状态1.4.1负载状态负载状态 负载端电压负载端电压U =IR
11、开关闭合开关闭合, ,接通电源与负载。接通电源与负载。1. 电流与电压电流与电压返回返回上页上页下页下页2.额定值与实际值额定值与实际值U电源电源+IP电源输出的电流和电源输出的电流和功率功率由负载的大小决定由负载的大小决定额额定值：为定值：为电电气设气设备在给定条件下备在给定条件下正常正常运行运行而规定的允而规定的允许值许值。S1S2S3第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律返回返回上页上页下页下页第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律电气设备的三种运行状态电气设备的三种运行状态电气设备的三种运行状态电气设备的三种运行状态欠载欠载欠载欠载( ( ( (
12、轻载轻载轻载轻载) ) ) )：I IN ，P IN ，P PN( (设备易损坏设备易损坏设备易损坏设备易损坏) )额定工作状态额定工作状态:I = IN ，P = PN( ( ( (经济合理安全可靠经济合理安全可靠经济合理安全可靠经济合理安全可靠) ) ) )(1) 额定值反映电气设备的使用安全性；额定值反映电气设备的使用安全性；(2) 额定值表示电气设备的使用能力。额定值表示电气设备的使用能力。例例：灯泡：灯泡：UN= 220V ，PN = 60W电阻：电阻：RN= 100 ，PN =1W返回返回上页上页下页下页第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律1.4.2空载状态空
13、载状态 特征特征: : 开关开关 断开断开I = 0负载端电压负载端电压 ( ( 开路电压开路电压 ) )负载功率负载功率U= U0 = EP= 01.开路处的电流等于零；开路处的电流等于零；I=02.开路处的电压开路处的电压 U 视电路情况而定视电路情况而定。电路中某处断开时的特征电路中某处断开时的特征: :I+U有有源源电电路路返回返回上页上页下页下页第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律1.4.3短路状态短路状态电源外部端子被短接电源外部端子被短接电源外部端子被短接电源外部端子被短接特征特征特征特征: : : :短路电流（很大）短路电流（很大）短路电流（很大）短路电流
14、（很大）负载端电压负载端电压负载端电压负载端电压U= 0 电源产生的能量全被内阻消耗掉电源产生的能量全被内阻消耗掉电源产生的能量全被内阻消耗掉电源产生的能量全被内阻消耗掉PE= P = IR0负载功率负载功率负载功率负载功率P= 01.短路处的电压等于零；短路处的电压等于零；短路处的电压等于零；短路处的电压等于零；U=02. 短路处的电流短路处的电流短路处的电流短路处的电流 I I 视电路情况而定视电路情况而定视电路情况而定视电路情况而定。电路中某处短路时的特征电路中某处短路时的特征电路中某处短路时的特征电路中某处短路时的特征: : : :I+U有有源源电电路路 电流过大，将烧毁电源！电流过大
15、，将烧毁电源！返回返回上页上页下页下页第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律支路：支路：电路中的每一个分支。电路中的每一个分支。 一条支路流过一个电流，称为支路电流。一条支路流过一个电流，称为支路电流。结点：结点：结点：结点：三条或三条以上支路的联接点。三条或三条以上支路的联接点。回路：回路：回路：回路：由支路组成的闭合路径由支路组成的闭合路径。I1I2I3ba+ +- -E2R2+ + - -R3R1E1几个名词几个名词返回返回上页上页下页下页网孔：网孔：网孔：网孔：内部不含有支路的回路。内部不含有支路的回路。第第1章章电路的基本概念与基本
16、定律电路的基本概念与基本定律例例例例1 1：支路支路支路支路：abab、bcbc、caca、 （共共共共6 6条条条条）回路回路回路回路：abdaabda、abcaabca、 adbcaadbca 结点结点结点结点：a a、 b b、c c、d d ( (共共共共4 4个个个个）a ad db bc cE E + +GGR R3 3R R4 4R R1 1R R2 2I I2 2I I4 4I IGGI I1 1I I3 3I I返回返回上页上页下页下页第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律 即即即即: 入入入入= = 出出出出实质实质: : 电流连续性的体现电流连续性的体
17、现电流连续性的体现电流连续性的体现。或或: =0I1I2I3ba+ +- -E2R2+ + - -R3R1E1对结点对结点a：I1+I2=I3或或I1+I2I3=0 基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（基尔霍夫电流定律（KCLKCL）反映了电路中任反映了电路中任反映了电路中任反映了电路中任一结点处各支路电流间相互制约的关系。一结点处各支路电流间相互制约的关系。一结点处各支路电流间相互制约的关系。一结点处各支路电流间相互制约的关系。1.5.11.5.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律( ( ( (KCLKCL定律定律定律定律) ) ) ) 在任
18、一瞬时在任一瞬时, ,流入某一结点的电流之和等于由流入某一结点的电流之和等于由该结点流出的电流之和。该结点流出的电流之和。返回返回上页上页下页下页第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律 基尔霍夫基尔霍夫基尔霍夫基尔霍夫电流定律可以推广应用于包围部分电电流定律可以推广应用于包围部分电电流定律可以推广应用于包围部分电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。路的任一假设的闭合面。路的任一假设的闭合面。路的任一假设的闭合面。推广推广推广推广I =?例例广义结点广义结点I=0IA+IB+IC=0ABCIAIBIC2 +_+_I5 1 1 5 6V12V返回返回上页上页下
19、页下页第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律1.5.21.5.2 基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（基尔霍夫电压定律（KVLKVL定律定律定律定律) ) ) ) 在任一瞬间，电路的任一闭合回路中，电压升在任一瞬间，电路的任一闭合回路中，电压升之和等于电压降之和。之和等于电压降之和。对回路对回路1：对回路对回路2：I1R1+I3R3=E1I2R2+I3R3=E2或或 I1R1+I3R3E1=0或或I2R2+I3R3E2=012标定各元件电压参考方向标定各元件电压参考方向选定回路绕行方向，顺时针或逆时针。选定回路绕行方向，顺时针或逆时针。E1I1I2I3ba
20、+ +- -E2R2+ + - -R3R1返回返回上页上页下页下页第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律KVLKVL推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路E IR U =0U =E IR或或根据根据KVL可列出可列出EI IUR+_+_ABCUA+_UAB+_UB+_根据根据 U=0UAB=UA UBUA UB UAB=0返回返回上页上页下页下页U1+U2U3U4 + U5 =0U U4 4+ + U1U2abced+U5U3+R4例例图图中若中若U1=2V，U2=8V，U3=5V，U5=3V，R4=2 ，求电阻求电
21、阻R4两端的电压及流过它的电流。两端的电压及流过它的电流。解解设设电阻电阻R4两端电压的极性及流过它的电流两端电压的极性及流过它的电流I的参的参考考方向如图示方向如图示。（2）+85U4+（3）=0U4 = 2VI =1A沿沿顺时针方向列写回顺时针方向列写回路的路的KVL方程式，有方程式，有代入数据，有代入数据，有U4 = IR4I I第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律返回返回上页上页下页下页第第1章章电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律KCL、KVL小结小结：KCL是是对对支支路路电电流流的的线线性性约约束束，KVL是是对对回回路电压的线性约束。路电压的线
22、性约束。KCL、KVL与组成支路的元件性质及参数无关与组成支路的元件性质及参数无关。KCL表表明明在在每每一一节节点点上上电电荷荷是是守守恒恒的的；KVL是是能量守恒能量守恒的具体体现的具体体现( (电压与路径无关电压与路径无关) )。返回返回上页上页求任意两点之间电压的求任意两点之间电压的爬高法爬高法从低电位点出发，沿任意一条路径向高电位点从低电位点出发，沿任意一条路径向高电位点行进，行进中电位行进，行进中电位上升的电压为正上升的电压为正，电位，电位下降下降的电压为负的电压为负，两点之间，两点之间电压等于电压等于路径中路径中各电压各电压代数和代数和。A UAB BUBCD UCD CUCAUDA+-+-UBD=UCD+UBCUBD=-UDA-UAB习题习题1-5、6、8、9、10、11、12本章作业：本章作业：
