电工电子电路基础知识(1)
电路基础知识(详解版)
组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路
相对应的电路模型。
理想电路元件主要有电 手电筒的电路模型
阻元件、电感元件、电容
I
元件和电源元件等。
++
例：手电筒
E
–U
手电筒由电池、灯 Ro
泡、开关和筒体组成。
–
电池
S 开关
导线
R 灯泡
手电筒的电路模型
I
++
E
–U
Ro
–
电池
S 开关
导线
R 灯泡
今后分析的都是指电 路模型，简称电路。在 电路图中，各种电路元 件都用规定的图形符号 表示。
4、电容效应——与万有引力相似，任意两个物体之间均有电容特性， 常见如晶体管中三极管管脚之间的电容。
5、实际电容——电容器：集额定功率、尺寸要求、耐压值、耐流值等多 种指标的设备。
++ ++ ++ ++ +q
电容器结构
两个极板 –--– –--– –q
＋介质
实际电容器制作的材料和结 构不尽相同，通常有云母电容 器、陶瓷电容器、钽质电容器、 聚碳酸酯电容器等等。
e , 右螺旋 u , e 一致 u , i 关联
e L di dt
u e L di dt
L u–
u L di dt
i
1 L
t udt
i(0)
1 L
0t udt
(0) 0t udt
VCR常 用
VCR次常 用
很少用
4 、 电感的储能
p吸
ui
i
L
di dt
W吸
电工电子技术基础知识点
电工电子技术基础知识点一、电工技术基础1. 电路基础- 电路定义：电流的路径，由电源、导线、负载和开关组成。
- 欧姆定律：电压(V)、电流(I)和电阻(R)之间的关系，V = I * R。
- 基本电路类型：串联电路、并联电路、混合电路。
2. 电源- 直流电源(DC)：电压和电流方向恒定的电源。
- 交流电源(AC)：电压和电流方向周期性变化的电源。
- 电池、发电机、变压器等都是常见的电源设备。
3. 导线与连接- 导线材料：铜、铝等，具有低电阻率。
- 导线规格：根据负载电流选择合适截面积的导线。
- 连接方式：焊接、压接、螺栓连接等。
4. 负载- 电阻性负载：如电热器、电阻器。
- 电容性负载：如电容器。
- 感性负载：如电动机、变压器。
5. 开关与控制- 开关类型：单刀单掷、单刀双掷、三刀双掷等。
- 控制元件：继电器、接触器、定时器等。
二、电子技术基础1. 电子元件- 被动元件：电阻器、电容器、电感器。
- 主动元件：二极管、晶体管、集成电路。
- 半导体材料：硅、锗等。
2. 数字电子基础- 数字信号：二进制信号，0和1表示低电平和高电平。
- 逻辑门：与门、或门、非门、异或门等。
- 触发器：RS触发器、D触发器、JK触发器等。
3. 模拟电子基础- 放大器：运算放大器、音频放大器、功率放大器。
- 振荡器：正弦波振荡器、方波振荡器。
- 滤波器：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。
4. 电子测量与测试- 测量仪器：万用表、示波器、信号发生器。
- 测试方法：电压测量、电流测量、电阻测量。
5. 电子电路设计- 电路原理图设计：使用绘图软件绘制电路图。
- PCB布局：电路板设计，包括元件布局和走线。
- 电路仿真：使用软件模拟电路工作情况。
三、安全与维护1. 电工安全- 遵守电气安全规范。
- 使用个人防护装备。
- 定期检查电气设备。
2. 电子设备维护- 清洁电路板和元件。
- 定期更换老化元件。
- 存储环境要求：防潮、防尘、防静电。
第一章 电工基础知识
2、大小： 电源的电动势在数值上规定为：非电场力将单位正 电荷由电源的低电位端（负极）移到高电位端（正极）， 非电场力所做的功。用“E”或“e”表示，单位“伏特”
E=Ag/q
(Ag为非电场力做功q为正电荷所带电量）
3、电动势的方向和一般表示法 电动势的方向：(同电压的方向相反)规定为非电 场力移动正电荷的方向,即 电位升高的方向。 电压源的一般表示法：
(四）电压和电位的异同
相同点： A 单位相同 B 都表示电场中某两点所具有能量的基本性质 不同点： A 电压值说明 (a,b两点) ab两点电场能量差值大小 a能量比b点大 电场在a点能量大小
电位值说明 (就a点而言) 正电荷一定由a点向参考点 移动 B 参考点的改变只影响电位值,不影响电压值
电源工作原理图
Fg
q
F
U
三、电源与电动势
（一）电源 1、定义：电源是产生电能的设备，它的作用 是产生和维持电路两端电位差。 2、分类：电压源、电流源。（常用电源） 3、原理：电源的内部存在一种非电场力，它可 以将正电荷逆电场方向由电位低端移向电位高端， 以消耗其它能量转化为电场能量。
（二）电动势
1、定义：表征电源产生（转换）电场能力大 小的物理量称为电源的电动势。
2、电流的方向 电流的方向习惯上规定为正电荷定向移动的方向。 在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的相 反。 电流的参考方向 在电路分析中，电流的实际方向不易判定或随时 间改变时，可给电流假定一个参考方向，也称正方向。 在计算中： 如果电流为正值，则实际方向与参考方向相同； 如果电流为负值，则实际方向与参考方向相反。
第二节
欧姆定律
一、欧姆定律
二、伏安特性曲线
第二章
电工电路基础知识教程
23
电路基础
回顾：
电路的基础知识 电压电流与电阻 欧姆定律 电能、电功率和效率 电路定律及电路基本分析方法
24
理解正弦交流电路的几个基本 概念，理解和掌握R、L、C三大基本 元件的伏安关系，了解提高功率因 数的意义和方法，理解有功功率、 无功功率及视在功率的概念。
结论：
电感元件上只有 ωt 能量交换而不耗
能，为储能元件
u u i 关联,
u i 关联, u i 非关联, 吸收电能; u i 非关联,
吸收电能; 送出能量; 建立磁场; 送出能量;
建立磁场; 释放磁能;
释放磁能;
p >0
p >0
p<0
p<0
p为正弦波，频率为ui 的2 倍；在一个周期内，L吸 收的电能等于它释放的磁 场能。
34
正弦交流电路的功率
3 .平均功率（有功功率）P (一个周期内的平均值)
由: p u i U m sin t • I m sin t 可得: P = UI
UI UI cos 2t
例 求：
平均功率用大写 ！
解：“R221000V、 U1P020W”2和120“0022204V8、440W”灯泡的电阻？
相串联。
【解】 Rab=R1+ R6+(R2//R3)+(R4//R5)
电阻混联电路的等效电阻计算，关键在于正确找出电路 的联接点，然后分别把两两结点之间的电阻进行串、并 联简化计算，最后将简化的等效电阻相加即可求出。
22
检验学习结果
有“220V、100W”“220V、25W”白炽灯两盏， 串联后接入220V交流电源，其亮度情况是（ ）
电工电子知识点总结
电工电子知识点总结电工电子是一门涉及电力工程和电子工程的学科，其中包含了大量的理论知识和实践应用。
以下是对电工电子中一些重要知识点的总结。
1. 电路基础知识1.1 电流与电压关系：欧姆定律表明电流与电压之间存在线性关系，即电流等于电压与电阻之比。
1.2 串联与并联电路：串联电路中，电流在各个元件之间依次流动；而并联电路中，电流分流并在各个元件中汇合。
1.3 电阻与电功率：电阻是电流流过的障碍，根据欧姆定律，可以计算出电阻对电流的影响。
电功率是电路中能量的转换率，计算公式为功率等于电流乘以电压。
2. 电子元件与电路2.1 二极管：二极管由 p 型半导体和 n 型半导体组成，其主要作用是将电流限制在一个方向上。
常见的二极管有整流二极管、发光二极管等。
2.2 三极管：三极管也是一种常见的半导体器件，由三个掺杂不同型号的区域构成。
它可以用于放大电流和控制电流的方向。
2.3 集成电路：集成电路将大量的电子元件集成在一个芯片上，可以实现复杂的功能。
常见的集成电路有逻辑门、计时器等。
3. 电力系统3.1 发电机：发电机将机械能转换为电能，是电力系统的核心设备。
常见的发电机包括汽轮发电机、水轮发电机等。
3.2 变压器：变压器用于改变电压的大小或者变换交流电的电压等级。
通过变压器可以将高压输变低压，适合输送和使用。
3.3 输电线路：输电线路用于将发电厂产生的电能输送至各个使用地点。
高压输电线路通常采用导线杆塔搭设，中低压线路则多采用地下布设。
4. 控制与保护装置4.1 断路器：断路器用于控制电路的通断，以保护线路和设备免受过流、短路等故障的影响。
常见的断路器包括空气断路器、真空断路器等。
4.2 继电器：继电器是一种电控开关设备，通过电磁吸合和脱合实现对电路的控制。
继电器可以放大信号，用于控制大功率电器设备。
4.3 自动化控制系统：自动化控制系统通过传感器、执行器和控制器等组件，实现对电力设备和过程的自动监测和控制。
电工电子技术基础第1章 电路的基本理论及基本分析方法
-
电流源模型
实际电源可用一个电流为IS的理想电流源与电阻并 联的电路作为实际电源的电路模型，称为电流源模型。
其中
IS
U0 R0
称为短路电流
实际电源内阻R0越大，越接近于理想电流源。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
3.实际电源模型的等效变换
R0 + US -
等效电压源模型
IS
US R0
US R0IS
2.理想电流源：理想电流源是从实际电流源抽象出来的 理想二端元件，流过它的电流总保持恒定，与其端电压 无关。理想电流源简称电流源。 电流源的两个基本性质
①电流是给定值或给定的时间函数，与电压无关；
②电压是与相连的外电路共同决定的。
IS或iS
+ U或i
－
电流源的图形符号
电流源的伏安关系
i IS
o
u
直流电流源伏安特性
uR（ i 关联u ） R（ 或 i 非关联）
电阻参数R：表示电阻元件特性的参数。 线性非时变电阻：R为常数；简称为线性电阻。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
应当注意，非线性电阻不满足欧姆定律。
单位：SI单位是欧[姆]（Ω）。计量大电阻时，以千欧 （KΩ）、兆欧（MΩ）为单位。
电阻的参数也可以用电导表示，其SI单位是西［门 子］（S）。线性电阻用电导表示时，伏安关系为
②箭头，如图(a) i。
参考方向的意义：若电流的参考方向和实际方向一致， 则电流取正值，反之则取负值。如图（a）、(b)所示。
第1章 电路的基本理论及基本分析方法
二、电压、电位、电动势及其参考方向
1. 电压、电位、电动势
⑴电压
电工电子技术基础习题答案解析
第1章电路的基本知识1.1电路的概念 (1) 略(2) 电路通常由电源、负载和中间环节(导线和开关)等部分组成。
A •电源的作用：将其他形式的能转换成电能。
B •负载的作用：将电能转换成其他形式的能。
C •中间环节的作用：传递、分配和控制电能。
1.2电路中的主要物理量 (1) 零、负电位、正电位 (2) 3、1.5、3、1.5、0、3 (3) -7,-5 1.3电阻 (1) 3: 4 (2)查表1.3，知锰铜合金的电阻率 J =4.4 10亠」m1.4欧姆定律 (1)电动势、内压降(2)当R= R 时，电路处于开路状态，其特点是电路中电流为零，电源端电压等于电 源电动势；当R=0时，电路处于短路状态，其特点是短路电流极大，电源端电压等于。
由于I =0.22A=220mA . 50mA ，故此人有生命危险。
1.5电功与电功率P 40(2)略(3) W 二Ult =220 0.2 7200 = 316800J思考与练习一、 判断题1" 2. X 3. V 4. X 5. V 6. X 7. X 8. V 9. X 二、 选择题1. C2. C3. B4. B5. B6. B7. C8. B根据t ，得1RS 3 0.21 10 P 4.4如0二=1.43 m(3)U 220R "1000= 0.22 A(1)t=W 二空£=25h三、填空题1 •正、相反；2•参考点；3•负极、正极； 4 •高、低、低、高； 5•材料、长度、横截面积、 R - ； 6• 1800、土 5%; 7. 220S四、计算题1 • U ab =V a -V b =10 - 5 = 5VU bc *b-V c =5-(-5) =10 V U ac 二V a-V c =10 -(-5) =15V U ca - —U ac - - 15VR = U420门I0.2 220100 10(2)U =IR =2 100=200V(3) U r =lr =2 10 =20V 4.( 1)P =UI = 220 4 =880W(2)W 二 Pt =880 1800 =1584000J2 2(3) Q =l Rt =4 0.5 1800 =14400J(4) E =W -Q =1584000 -14400 =1569600 J第2章直流电路的分析与计算2.1电阻的连接(1) I mb =0.5AR 1 4U 2 = IR 2 =0.5 20 =10V U U U 2 =210 =12VR 2故 P 2』P 二10 28 =14WR 2 202. I24 120= 0.2A 3・(1)(2)由于P P 2 R 1 U 2 R 2 R 1WORD 格式整理10(3) (a ) R ab(b) R ab(R R)RR 」R 3(R R) R (c) R ab=R=1门R (2 R)RR（汀）R32 —Q 52.2基尔霍夫定律 (1) 5、3、6、3 (2) 假设I 2、I 3的方向和回路绕行方向如图 I 1 R 1 1 3R 3 = E 1 12 R 2 T 3 R 3 = E2 0.008 I 2 =丨3 0.008 50 8OI3 =3 I 丨2艮 +8013 =12解得 =0.0245 A=24.5mA =0.0325 A=32.5mA R 2 = 384门2.3电压源与电流源的等效变换 （1） I s =—、不变、并、E — I s r 、不变、r （2） （ a ）把两个电压源等效变换为电流源，如图- ----1Q0Q200 n 10¥ a -O rn,evO匸(a)2.2（ a ）所示。
电工电子技术基础知识
u3 Um sin(t 240 ) Um sin(t 120 )
Um
u1
u2
u3
0
–Um
2
t
也可用相量表示：
U1 U U 2 U U 3 U
0o 120o 120o
•
U3 120°
120°
•
U2
•
U1 120°
三相电压相量图
对称正弦量特点为： U1 U 2 U 2 0
频率相同、幅值相等、相 位互差120°的三相电压称为
平，则输出F 为低电平；只
R
有输入A、B 全为高电平时，
A
输出F 才为高电平。可见输
F 入与输出呈现与逻辑关系： B
与逻辑关系表达式
F = AB
与逻辑关系逻辑符号：
A
&
F
B
2、 二极管或门
与逻辑关系真值表：
AB F
00 0 01 0 10 0 11 1
A
只要输入A、B中一个为高
B
F 电平，则输出F 为高电平；
1、 常量之间的关系（常量：0和1）
加： 0+0=0 乘：0 ·0=0 非：0 1
0+1=1 1+1=1
0 ·1=0 1 ·1=1
1 0
2、变量和常量的关系（变量：A、B、C…）
加：A+0=A 乘: A ·0=0
A+1=1
A ·1=A
A+A=A
A ·A=A
3、与普通代数相似的定理
非：A A 0
1 电流
一、电流定义
带电粒子或电荷在电场力作用下的定向运动
形成电流。单位时间内流过导体截面的电荷量定义为
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2020/8/30
电工电子学B
三、电感元件：
电感器是用漆包线、纱包 线或塑皮线等在绝缘骨架 或磁心、铁心上绕制成的 一组串联的同轴线匝
L 称为电感器的电感
对线性电感元件有：
线性电感元件： 韦安特性曲线在i－平面上为通过
原点的直线。
单位：
亨利（H）[微亨H 毫亨mH ]
1H=10-6H 1mH=10-3H
楼宇电梯的控制
汽车电子
汽车照明、 电动转向、空调、 音响、雨刷、安全
报警、电动门窗
…….
机械
电子
2020/8/30
机电一体化 电工电子学B
第一章 电路的基本概念
1.1 电路的作用和组成 1.2 电路的基本物理量 1.3 电阻、电容和电感元件 1.4 电源元件 1.5 电路的工作状态 1.6 电路的基本定律 1.7 电路中电位的概念及计算
I1
I1
10V
10
10V
10
I1=1A
I1=-1A
2020/8/30
电工电子学B
6、表示方法： a、用箭头来表示，箭头的方向为其参考方向； b、用双下标表示，例如Iab表示电流参考方向由a指向b。
7、单位：安培（A：Ampere） [毫安mA 微安uA] 换算：1mA = 10-3A
1uA = 10-6A
一、电流及其参考方向： 1、电流： 电荷在导体中有规则的定向移动形成电流，亦
叫电流强度，简称电流i。
2、分类： 直流电流I、交流电流i。
3、实际方向： 习惯上规定正电荷移动的方向为电流的实 际方向。
4、参考方向： 任选某一方向为其参考方向，也叫其正方 向。
2020/8/30
电工电子学B
5、正负： 当电流的参考方向与其实际方向一致时，其值 为正；当电流的参考方向与其实际方向相反时， 其值为负。
2020/8/30
电工电子学B
1.1 电路的作用和组成
电路：由各种元件相互连接而构成的电流的通路。
一、电路的作用： 1、实现电能的传输、转换；
灯泡 电池
2、实现信号的传递与处理。
话筒
放 扬声器 大 器
2020/8/30
电工电子学B
二、电路的组成及模型：
1、组成：电源、负载和中间环节。
电源: 提供 电能的装置
电工电子电路基础知识 (1)
2020/8/30
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 . . . . . .
盲人引路车
磁悬浮列车
大型车床
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 • ......
CT扫描
家用电器
• 电灯、电话 • 广播、电视 • 冰箱、洗衣机 • 家庭影院 • ......
2020/8/30
电工电子学B
（5）正负： 电压值为正时，电压的实际极性和参考极性相 同，否则相反。
U>0
2020/8/30
U<0
电工电子学B
（6）表示方法： a、用极性“＋”、“－”表示，参考方向由正指向负；
b、用双下标表示，例如Uab表示其参考方向由a指向b。
（7）单位： 伏特（V：Volt) [毫伏mV 微伏uV 千伏kV
灯泡
电 池
中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
2020/8/30
负载: 取用 电能的装置
电工电子学B
2、模型：
为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路模 型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来 模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路相对应的电
路模型。
导线
电
灯
池
泡
开关
2020/8/30
外力在电源内部克服电场力把单位正电荷从负 极移到正极所做的功。
（2）实际方向： 在电源内部由负极指向正极。
（3）单位：伏特（V：Volt)
2020/8/30
电工电子学B
三、电功率： 1、概念： 描述电路元件中电能变换的速度，其值为单位时
间内元件所吸收或输出的电能。
2、单位： 瓦（W） 3、计算：
（1）当电流和电压为关联参考方向时：
2020/8/30
电工电子学B
二、电压和电动势及其参考方向：
1、电压： （1）电压：电场力把单位正电荷从电路中的一点移动到另
一点所作的功，即为这两点之间的电压u。
（2）分类：直流电压U、交流电压u。
（3）实际方向：规定由高电位端指向低电位端。
（4）参考方向： 任选某一方向为其参考方向，也叫其正 方向。
2020/8/30
电工电子学B
由电磁感应定律可得，自感电动势为：
端电压： 磁场能量：
（直流相当于短路） （储能元件）
换算：1mV ＝ 10－3V 1uV ＝ 10－6V 1kV ＝ 103V
2020/8/30
电工电子学B
2、关联与非关联参考方向： 关联参考方向： 电流和电压的参考方向一致； 非关联参考方向： 电流和电压的参考方向不一致；
关联参考方向
2020/8/30
非关联参考方向
电工电子学B
3、电动势： （1）概念： 描述了电源中外力做功的能力，它的大小等于
线性电容元件：
库伏特性曲线在u－q平面上为通
过原点的直线。
单位：
法拉（F）[微法F 纳法nF 皮法pF]
1F=10-6F 1nF=10-9F 1pF=10-12F
2020/8/30
电工电子学B
电压、电流关系： 电场能量：
（直流相当于断路） （储能元件）
非线性电容元件： 库伏特性曲线在u－q平面上不是通 过原点的直线。
（2）当电流和电压为非关联参考方向时：
（3）若
，表示该元件吸收功率； （负载）
若
, 表示该元件产生功率。（电源）
2020/8/30
电工电子学B
1.3 电阻、电感和电容元件
一、电阻元件：
R为电阻，单位：欧姆（）
线性电阻元件： 伏安曲线为通过坐标原点的一条直线。 欧姆定律： u R i （关联参考方向）
u －R i （非关联参考方向） 令G 1/R G 称为电导 单位：西门子（S：Siemens）
2020/8/30
电工电子学B
功率： 能量：
（耗能元件）
非线性电阻元件 伏安曲线不是通过坐标原点的一条直
：
线。
2020/8/30
电工电子学B
二、电容元件：
C 称为电容器的电容
对线性电容元件有：q = Cu
Ro
+
R
E
-
S
手电筒的电路模型
电工电子学B
几个概念：
激励：作用于电路上的电源或信号源的电压或电流， ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ称为输入。
响应：由激励在电路各部分产生的电压或电流，也称 为输出。
电路分析：在已知电路结构和元件参数的条件下，分 析电路的激励与响应之间的关系。
2020/8/30
电工电子学B
1.2 电路的基本物理量