电工学课件

额定值：UN、IN、PN。常标于铭牌或其它 说 明中。
（1-31）
I +
电源 U
–
S1
S2
S3
电源输出 的电流和功 率由负载的 大小决定！
P
电气设备不在额定条件下运行的危害：
不能充分利用设备的能力； 降低设备的使用寿命甚至损坏设备。
（1-32）
例：有一额定值为5W 500Ω 的绕线电阻，其额
定电流是多少？在使用时电压不得超过多 大的数值？ 解：∵ P = I2 R ∴ I = ( P / R)0.5 = ( 5 / 500 )0.5 = 0.1A UMax = IR =500×0.1 = 50V
（1-15）
电路中物理量的正方向
物理量的正方向： 实际正方向 假设正方向→参考方向 实际正方向： 物理中对电量规定的方向。 假设正方向：参考方向 在分析计算时，对电量人为规定的方向。
（1-16）
物理量参考方向的表示方法
I a
电 池
灯 泡
+ E
_
R
b
Uab
正负号
a
+
u b _ u b
电压
电流：从高电位 指向低电位。 I
电路作用： 2.实现信号的传递和处理
信号处理：放大 、调谐、检波等
话筒
放大器
信号源: 提供信息
直流电源: 提供能源
负载
（1-4）
激励：电路中的电源或信号源的电压或电 流。
响应：激励在电路中各部分产生的电压或 电流。
电路分析：在已知电路结构和元件参数的 条件下，讨论电路的激励与响 应的关系。
（1-5）
（1-28）
U
例：电路如图所示，试求电源的功率，
并说明其为电源还是负载 。 解： 2A：P = UI = 20W
I
+ 10V 2A 3A
+
+
参考方向一致, P>0---负载
3A：P = UI = 30W
参考方向相反, P>0---电源
-
-
10V：P = U I= 10W
参考方向一致, P>0---负载
i
产生磁场 储存磁场能量 (电感性)
R
（1-7）
定义：由理想元件组成的电路构成了实际电路 的电路模型
S 开关 电源 + E – R
负载
连接导线 电路实体
R0
电路模型
（1-8）
电阻 R
线 性 电 阻 非 线 性 电 阻
（常用单位：、k、M ） i u
Ru
i u R
i const
i u
伏 - 安 特性
电流方向 AB？ 电流方向 BA？
A
IR R
B
E1
E2
（1-14）
解决方法
(1) 在解题前先假设一个正方向，作为参考方向； (2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式； (3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负，则实际方向与假设方向相反。
（1-38）
例
b
I1 I2 R6 I5 d c 结点：a、 b、… ... (共4个） 支路：ab、ad、… ... （共6条）
a I4 I3
I6
+
E3
_
R3
回路：abda、 bcdb、 … ... （共7 个）
（1-39）
一、基尔霍夫电流定律
对任何结点，在任一瞬间，流入结点的电流等于
由结点流出的电流。或者说，在任一瞬间，一个结 点上电流的代数和为 0。 即： I =0 例
Ru
i const
（1-9）
水泥电阻
绕线电阻
CR碳膜固定电阻器
MF金属膜固定电阻器
金属膜电阻 RJ13
（1-10）
合成碳膜电位器
顶调电位器
同轴电位器
微调电位器
（1-11）
热敏电阻
压敏电阻
光敏电阻
湿敏、光敏电阻
（1-12）
§1.3 电压和电流的参考方向
物理量的实际正方向
物理量
电流 I
单位
US= 6V ， UBE= -0.3V 。 试求：IB 、 I2 、 I1 。
A I2 IB
+
I1
解：对右边支路列方程：
B UBE = - I2RB + EB
US
+
R1
+ _
RB
EB
-0.3 = -20I2 + 6 UBE
_
I2 = 0.315mA 对左回路用KVL列方程：
I = IS = E / R 0
PE = △P = I2R0
P=0 短路电流: IS
由于某种需要将电路的 某一段短路,称为短接。
为防止事故发生，需在电路中接入熔断器或自动断 路器，用以保护电路。
（1-36）
例：若电源的开路电压Uo = 12V，短路电
流Is = 30A，试问电源的电动势和内阻 各为多少？
IR
UR
E
+ -
b U
UE IR R
(3) 数值计算
U 3V时 I R
3- 2 1A 1 1 2 1A 1
（1-22）
（实际方向与假设方向一致）
U 1V时 I R
（实际方向与假设方向相反）
注意
(1) 方程式：U = IR 仅适用于参考方向一致的情况。 (2) ―实际方向”是物理中规定的，而“参考方向”则 是人们在进行电路分析计算时，任意假设的。
（1-20）
例
a
R
IR
UR
E
+ -
b U
已知：E = 2V, R = 1Ω 试问：当 U 分别为 3V 和 1V 时，IR =? 解： (1) 假定电路中物理量的参考方向如图所示； (2) 列电路方程：
U UR E
UR U E
UR U E IR R R
（1-21）
a
R
A、kA、mA、μA
实际正方向
正电荷移动的方向 电源驱动正电荷 移动的方向 (低电位 高电位) 电位降落的方向 (高电位 低电位)
（1-13）
电动势 E
V、kV、mV、μV
电压 U
V、kV、mV、μV
电路分析中的假设正方向→参考方向
问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量
的实际方向，电路如何求解？
例：已知电路如图，试求：I =？
3A
2A
3
3 5
1
I ?
4
I 3 ( 2) 5A
（1-44）
例: 已知：U1= – 2 V，U2 = 8 V，U3 = 5 V，
U5 = – 3 V，R4 = 2 试求：图中的 U4 ＝？I＝？ Ubd＝？
– b + U2 –
解： 由KVL知：
Ubc = ? Uca = ? Uab =10+(-5) =5V Ubc = -(-5)-(-15)=20V
b
Uca = (-15)-10=-25V
P5 题 1.3.4 （1-24）
§1.4 电源的有载工作、开路与短路
电源的有载工作
U = E - IR0 同乘I: UI = EI - I2R0
电源的外特性曲线
第一章 电路及其分析方法
（1-0）
第一章 电路及其分析方法
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 电路的作用与组成部分 电路模型 电压和电流的参考方向 电源有载工作、开路与短路 基尔霍夫定律 电阻的串联与并联 支路电流法电路中电位的概念及计算 叠加定理 电压源与电流源及其等效变换 戴维宁定理 电路中电位的计算 电路的暂态分析
I
解： E = Uo = 12V R = E / Is = Uo / Is = 12 / 30 = 0.4Ω
+ E -
+ U0 -
R0
注意：此题给出了由电源的开路电压和
短路电流计算其电动势和内阻的
一种方法。
（1-37）
§1.5 基尔霍夫定律
用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关 系，其中包括电流(KCL)和电压(KVL)两个定律。 支路：电路中每一个分支 名词注释： 结点：三个或三个以上支路的联结点 回路：电路中任一闭合路径
箭
头 a
双下标 Uab（高电位在前， 低电位在后）
+
R
（1-17）
例：试判别电流、电压的实际方向
a I
+
R
-
b
I = -1A I = +1A Uab = -3V Uab = +3V U = -3V U = +3V
（1-18）
a
b
R
a
+
U
-
b
R
欧姆定律
I U R I
I
R U
U
R
U IR
U IR
（1-29）
课堂练习
1.4.4：已知：U= 220V, I= -1A， 试问：各元件为负载？还是为电源?
电源
负载
负载
电源
P10 题 1.4.4 （1-30）
额定值和实际值
额定值：是制造厂为方便电气设备或元件能 在给定条件下正常运行而规定的 正常允许值。它充分地考虑了使用 的经济性和可靠性。 实际值：使用时的具体数值，它不一定和额 定值相等。
（1-1）
§1.1 电路的作用与组成部分
电路：电流的通路。它由电工设备 或元件按一定方式组合而成。