1-电工基础课件-第一章

《电工基础》
第一章 电路的基本概念和基本定律
主要制作：廖芳 2011年9月
第1章 主要内容
知识要点，技能要点，重点、难点 1.1 电路和电路模型 1.2 电路的主要物理量 1.3 电阻元件 1.4 电路的基本定律 1.5 电路的工作状态 1.6 独立电源及其等效变换 1.7 受控源 1.8 负载获得最大功率的条件 第1章 小结
2.电压、电位、电动势及其参考方向 （1）电压 在电场中，单位正电荷从a点移动到b点电场力 所作的功，定义为ab两点间的电压Uab 。
电压的基本单位：伏特（V）。电压的常用单 位：千伏（KV），毫伏（mV），微伏（μV）。
1V＝103 mV ＝106μV＝10-3KV
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1.2 电路的主要物理量
电压的实际方向：从高电位指向低电位。 电压的参考方向：人为规定的方向。 关联参考方向：在外电路中将电流和电压的参考 方向选择为一致的方向，称为关联参考方向；否则 称为非关联参考方向。
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第1章 知识要点
［知识要点］ 1.电路的组成部分及其作用； 2.电路的主要物理量和电阻元件特性； 3.全电路欧姆定律和基尔霍夫定律； 4.电源及其等效变换； 5.电路的工作状态及负载获得最大功率的条件。
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第1章 技能要点
［技能要点］ 1. 指针式万用表与数字万用表的结构与使用； 2. 双踪稳压电源的结构和使用； 3. 基尔霍夫定律在实际电路中的运用； 4. 电路中的实际元件及其实际电路构成。
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第1章 重点、难点
［重点、难点］ 1. 电路组成及其各部分作用； 2. 参考方向； 3．基尔霍夫定律； 4．电源的等效变换。
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1.1 电路及电路模型
➢ 电路及其组成 ➢ 电路模型
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1.1 电路及电路模型
1. 电路及其组成 电路是电流通过的路径。它主要由电源、负载和 中间环节三部分构成。 （1）电源：提供电能的装置，它把非电能转换 成电能。 （2）负载：消耗电能的装置，它把电能转化成 非电能。 （3）中间环节：是用来连接电源和负载，起传 递和控制电能的作用。
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1.2 电路的主要物理量
电位的单位：与电压的单位相同，伏特（V）。
电位与电压的关系:在电路中，任意两点之间的电 位之差，称为这两点的电压。电压也叫电位差。
U ab U a U b Uab: 指a、b两点的电压，方向从a点指向b点。
Ua、Ub: 分别为a点和b点的电位。
∵
U ba U b U a U a U b
∴
U ba U ab
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1.2 电路的主要物理量
（3）电动势 电源电动势的定义：在电源内部，外力将单位正 电荷由负极移到正极所作的功称为电源电动势，用字 母E或US表示，其使用单位也是伏特（V）。 ① 电源电动势的实际方向：从低电位（负极）指 向高电位（正极），与电源电压的实际方向相反。 ② 在电源的内部，电流从低电位流向高电位，与 电源外部的电流实际流向相反。
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1.1 电路及电路模型
2. 电路模型 用理想元件构成的电路叫电路模型。 下图为手电筒电路对应的电路模型，其中理想电 路元件Us代表干电池，S代表开关，R代表小灯泡。
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1.1 电路及电路模型
部分理想电路元件的电路符号：
(a)电阻元件 (b)电感元件 (c)电容元件 (d)理想电压源 (e)理想电流源
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1.2 电路的主要物理量
3.电功率 （1）电能及其转换 电源发出的电能大小：
WS U S Q U S I t WL W
实际工程计算中，电能的单位常常用千瓦·小时 （KW·h）来表示，1千瓦·小时俗称1度电。
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1.2 电路的主要物理量
例1.1 一盏标称值为220V/40W的日光灯，每天 点亮5小时，问每月（按30天计算）消耗多少度电？ 若每度电费为0.60元，问每月需付电费多少元？
(a)实际方向与参考方向相同Βιβλιοθήκη (b) 实际方向与参考方向相反
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1.2 电路的主要物理量
（1）直流电流：方向不随时间而变化的电流，用 大写字母I表示。
（2）交流电流：大小和方向随时间按一定规律变 化的电流，用小写字母i表示。
（a）直流电流（恒定电流）
（b）正弦交流电流
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1.2 电路的主要物理量
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1.1 电路及电路模型
手电筒实际电路
电源内部的电路叫做内电路，电源之外的部分 （负载、开关、连接导线等）叫做外电路。
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1.1 电路及电路模型
按电路功能不同，电路分为电力电路和信号电 路两大类。
（１）电力电路：指能够实现电能传输和转换 功能的电路，其特点是：信号强、功率大，属于 强电范畴。
（２）信号电路：指能够实现信号的传递、处 理和存储功能的电路，其特点是：信号弱、功率 小，属于弱电范畴。
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1.2 电路的主要物理量
➢ 电流及其参考方向 ➢ 电压、电位、电动势及其参考方向 ➢ 电功率
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1.2 电路的主要物理量
1. 电流及其参考方向 电荷的定向运动形成电流。 电流的大小用电流强度I或i来描述，是指单位 时间内，通过导体横截面的电量。即
i或
dq dt
I Q t
电流的基本单位：安培，简称安（A）。电流
的常用单位：毫安（mA），微安（μA）;
1Ａ＝103 mA ＝106μA
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1.2 电路的主要物理量
（1）电流的实际方向：正电荷移动的方向。 （2）电流的参考方向：人为规定的电流方向。 （3）实际方向与参考方向的关系：根据电流的 参考方向进行计算时，若计算结果为正值（I＞0）， 说明电流的实际方向与参考方向相同；若计算结果 为负值（I＜0），说明两者相反。
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1.2 电路的主要物理量
（2）电位 电位：电路中的某点与电位参考点之间的电压。 电位参考点（零电位点）的选定：理论上可以任意 选定。在电工技术中，常选大地为电位参考点；在电 子线路中，一般都把信号的输入端、输出端和电源的 公共端接在一起（有时将该点与机壳相连），并取该 点（通常称为“地”端）作为电位参考点。 要确定电路中的电位，首先要选定电位参考点。 在同一个电路网络中，只能选择一个电位参考点。
解： 220V/40W的日光灯每月消耗的电能为：
40 5 30 6000 W h 6KW h 6度电