电工电子基本概念

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[例1.1.3] 已知：U = 10 V, I = 1 A 。按图中
a I ＋ U － b I a ＋ U － b
假设的正方向列式：P = UI P =10 W (负载性）
若：U = 10 V, I = －1 A 则 P =－10 W （电源性质）
小 结
1 ) P 为“＋”表示该元件吸收功率； P 为“－” 则表示输出功率。 2）在同一电路中，电源产生的总功 率和负载消耗的总功率是平衡的。
第1章
2. 电压、电流参考方向 a
电压、电流实际方向：
方向 确定
电流方向 ba,ab？
E2
＋
a ＋
+
I
R
E
¯ 问题
U
E1 b ¯ b + 在复杂电路中难于预先判断某段电路
中电流的实际方向，从而影响电路求解。
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第1章
解决方法:
在解题前先任意选定一个方向，称为参 考方向（或正方向）。依此参考方向，根据 电路定理、定律列电路方程，从而进行电路 分析计算。 由计算结果可确定U、I 的实际方向： 计算结果为正，实际方向与假设方向一致； 计算结果为负，实际方向与假设方向相反。
P=UI
+
U
U
U、I参考方向相反
R
b-
b+ 上页
P=–UI
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第1章
P=UI
P U I
2）将U、I 的代数值代入式中
若计算的结果P > 0, 则说明U、I 的实际方 向一致，此部分电路吸收电功率（消耗能量） 负载 。 若计算结果P < 0, 则说明U、I 的实际方向 相反，此部分电路输出电功率（提供能量） 电源 。
二. 学习方法
1.大学学习的三个阶段：基础教学、专业基础教学、专业教学 学习方法上：应试学习到主动学习，到自主学习，到学习与创新
2.电工电子技术：具有综述的特点，范围广；实践性强，具有一定的
工程性；学时紧张，要求及时复习。
三. 成绩评定
平时： 10 % 期中考试： 40 % 期末考试： 50 %
四. 参考书
第1章
1.2 电阻、电感和电容元件
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 电阻元件 电感元件 电容元件 额定值
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第1章
1.2.1
＋ u －
i R
电阻元件
电阻（R）：具有消耗电能特 性的元件。
2
u u Ri, P ui Ri R t 2
2
W Ri dt
N L i i
单位电流产生的磁链 单位：H, mH, H
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第1章
电感元件的基本关系式
+ u i i
eL +
L
d di eL L dt dt
di u eL L dt
di u=L dt
N 其中： L i i
电感元件的基本 伏—安关系式 上页 下页 返回
1.1.2 电压、电流及其参考方向
1. 基本物理量
方向 单位 I（直流） A 、 mA 、μ A 正电荷移动的方向 电流 i（交流） 高电位流向低电位 U（直流） V 、 kV 、 mV 、 电位降的方向 电压 （高电位 低电位） u（交流） μ V 物理量 E（直流）V 、 kV 、 mV 、电源力驱动正电荷的方 电动势 向 （低电位 高电位） e（交流） μ V W 、 kW 、 mW (用电或供电) 功率 P 上页 下页 返回
E
－
b －
（实际方向与参考方向相反！）
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第1章
[例1.1.2] 假定U 、I 的参考方向如图所 示，若 I = -3A ，E =2V , R =1Ω a ＋ U =？ ab I 解： U ab (I )R E UR R ={[-(-3）]×1+2}V = 5V （实际方向与参考方向一致） d
＋
E
－
小结
1.电压电流“实际方向”是客观存 在的物理现象，“参考方向” 是 人为假设的方向。
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b －
第1章
小结
2.方程U/I=R 只适用于R 中U、I参考方向一 致的情况。即欧姆定律表达式含有正负号， 当U、I参考方向一致时为正，否则为负。 3.在解题前，一定先假定电压电流的“参考方 向 ”，然后再列方程求解。即 U、I为代数 量，也有正负之分。当参考方向与实际方 向一致时为正，否则为负。 4.为方便列电路方程，习惯假设I与U 的参 考方向一致（关联参考方向）。
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第1章
1.1.3 电路功率
设电路任意两点间的电压为U，电 流为 I , 则这部分电路消耗的功率为
a I+U NhomakorabeaR
P = UI
b-
如果假设方向不一致怎么办？ 问题： 功率有无正负？
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第1章
功率的计算
1)按所设参考方向列式
a
I R
+
U
a
I
U R
U、I参考方向一致
ba
b+ I a I R
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第1章
[例1.1.1] 已知：E =2V, R =1Ω
a ＋ I UR R d
＋
问：当Uab为1V时，I = ?
解：假定I 的参考方向如图所示。
则：
U ab U ad U db U R E
U R U ab E I R R
Uab 1V, 1 2 I A 1A 1
＋
u
－
电容元件的基本 伏—安关系式
q C
u
du i=C dt
du dt =
电容元件在 直流电路中：
0
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C 相当于开路
i=0
C上有电压吗!
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电容是一种储能元件， 储存的电场能量为：
∫ W＝ 0 p dt ∫
t
t
0
u i dt
1 2 WC C u 2
电容器的电容与其极板的尺寸及其间介 质的介电常数有关。
第1章
电感元件在 直流电路中
di 0 dt u 0
t
相当于一根 无阻导线 !
t
0
∫ W＝ 0 p dt ∫ 电感是一种储能元件
，储存的磁场能量为
ui dt
1 2 WL L i 2
第1章
线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附 近介质的导磁性能等有关。
对于一个密绕的N 匝线圈，其电感可表
示为
C
S
d
式中ε即为其间介质的介电常数（F/m)，S 为极板的面积（m2)，d 是极板的距离（m）。
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第1章
几种常见的 电容器
电解电容器
普通电容器 电力电容器 上页 下页 返回
第1章
理想元件的伏安关系
（u与i参考方向一致）
R L C
u R i u = Ri
di i d u=L uL d dt t
L
SN
l
2
式中μ即为线圈附近介质的磁导率（H/m) ，S 为线圈的横截面积（m2)，l 是线圈的长度 （m）。
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第1章
几种常见的电感元件
陶瓷电感
带有磁心的电感 铁氧体电感 上页 下页 返回
第1章
1.2.3 电容元件
i
C du dq i= =C dt dt
电容：具有存储电场能量特性的元件。
ddu u i = C i C ddt t
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第1章
1.2.4 电气设备的额定值
任何电气设备的电压、电流和功率都有一定的限额
额定值
额定电压 UN 额定电流 IN 额定功率 PN 额定转速 nN
* 负载设备通常工作于额定状态。 * 电源设备的额定功率标志着电
源的供电能力，是长期运行时 允许的上限值。
1.1.1
电路
电路是电流的通路，它是为了某种需要由 某些电工、电子器件或设备组合而成的 。 S 电 路 + –
模 型
强化
E
I R
实 际 电 路
电路的组成：
电源、负载和导线、开关等。 上页 下页 返回
第1章
电 源
各种蓄电池和干 电池由化学能转换成 电能。
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第1章
汽轮发电机和风 力发电机将机械能转 换成电能。
叶挺秀主编，《电工电子技术》 ，高教出版社 秦曾煌主编，《电工学》 ，高教出版社 Electrical Engineering－For All Engineers,Willam H.Roadstrum
五、答疑时间、地点：
每周四下午4：00～5：00，主楼（121）电工电子中心办公室 六、作业：下次公布上次的作业答案。
周二交作业，批改 1/2（简单内容不批改）。
第一章 电路和电路元件
1.1 电路和电路的基本物理量 1.2 电阻、电感和电容元件 1.3 独立电源元件 1.4 受控电源
第1章
1.1 电路和电路的基本物理量
1.1.1 电路 1.1.2 电压、电流及其参考方向 1.1.3 电路功率
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第1章
2
t1
伏安特性：电阻元件上电压与电流间 的关系称为伏安特性。
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第1章
＋ u
i R
伏-安 特性曲线
i
u
－ 当 R u 恒定不变时，称为线性电阻。
i
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第1章
实际的金属导体的电阻与导体的尺寸 及材料的导电性能有关。