电工电子技术讲解[可修改版ppt]

增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；
当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还
能量。
1.1.5 理想电压源和理想电流源
1.理想电压源（恒压源）
I
U
+ +
US
US _
U _
电路是电流的通路，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。由电源、负载、中间环节、电
线等组成。 电路的作用：
(1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
升压 输电线 降压
变压器
变压器
(2)实现信号的 传递与处理 话筒
放 扬声器 大 器
电灯、 电动机、
电炉
...
电路的组成部分：
电源: 提供 电能的装置
kV 、V、mV、 μV
2.电路基本物理量的参考方向
(1). 参考方向
在分析与计算电路时，对 +
电量任意假定的方向。
U_S
Ia +
RU _
(2). 参考方向的表示方法
b
电流： I
箭标 aR b
电压：
正负极性 a + U –
b
双下标 Iab
双下标 Uab
(3). 实际方向与参考方向的关系
实际方向与参考方向一致，电流(或电压)值为正值；
i
元件。
+
1. 物理意义 电流通过一匝线圈产生
u
Φ(磁通)-
电流通过N匝线圈产生 ψNΦ(磁链)
电感: L ψ NΦ ( H、mH) ii
线性电感: L为常数; 非线性电感: L不为常数 线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质
的导磁性能等有关。 L μ S N 2 l
L μS N2 (H) l
实际方向与参考方向相反，电流(或电压)值为负值。
例： I aR b
+U–
若 I = 5A，则电流从 a 流向 b；
若 I = –5A，则电流从 b 流向 a 。 若 U = 5V，则电压的实际方向 从 a 指向 b；
aR 注意：
b 若 U= –5V，则电压的实际方向 从 b 指向 a 。
在参考方向选定后，电流 ( 或电压 ) 值才有正负 之分。
S — 线圈横截面积（m2）
l —线圈长度（m）
N —线圈匝数 μ—介质的磁导率（H/m）
i
+-
u L eL
-
+
电感元件的符号
自感电动势：
eL
dψLdi
dt
dt
2 自感电动势方向的判定
(1) 自感电动势的参考方向
规定:自感电动势的参考方向与电流参考方向相同,
或与磁通的参考方向符合右手螺旋定则。
(2) 自感电动势瞬时极性的判别
iLdii1L2i
0
0
2
磁场能
W 1 Li2 2
即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电
流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电
能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电
源放还能量。
1.1.4 电容元件
是实际电容器或电路中具有电容效应 元件的理想模型，是反映物体存储电荷 能力的理想元件。
电容器极板上的电荷量q与极板间电压u 之比称为电容元件的电容，即
i
i
+-
+
u eL
eL实
-+
-
+-
-
u eL
eL实
-+
+
i di 0
dt
eL
L di dt
<
0
eL与参考方向相反
i
di
0
dt
eL
L
di dt
>0
eL与参考方向相同
eL具有阻碍电流变化的性质
(3) 电感元件储能
根将据上基 式尔 两霍 边夫 同定乘律上可i ，得并：积分u，则e得L ：Lddti
t udit
电路模型:
为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路 模型化，即忽略次要因素,用反映它们主要物理性质 的理想元件或其组合来代替实际电路中的器件，这样 将实际电路抽象概括成由理想元件组成的电路模型。
理想电路元件主要有电 阻元件、电感元件、电容 元件和电源元件等。
例：手电筒
手电筒由电池、灯 泡、开关和筒体组成。
i
+ q＋
u
C
_ q－
电容元件
电容：C q (F )
u
当电压u变化时，在电路中产生电流: i C du dt
电容元件储能 根据： i C du dt
将上式两边同乘上 u，并积分，则得：
t
udit
uCduu1C2u
0
0
2
电场能 W 1 Cu2 2
即电容将电能转换为电场能储存在电容中，当电压
3. 欧姆定律
U、I 参考方向相同时， U、I 参考方向相反时，
+
U=IR
+
U = – IR
U IR
U
–
–
表达式中有两套正负号：
IR
① 式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；
② U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考
方向之间的关系。
通常取 U、I 参考方向相同，称为关联参考方向， 反之为非关联参考方向。
负载: 取用 电能的装置
发电机
升压 变压器
输电 降压 线 变压器
开关 ...
中间环节：传递、分 配和控制电能的作用
电灯 电动机
电炉
...
电路的组成部分：
信号处理：
信号源:
放大、调谐、检波等
提供信息 话筒
放 扬声器
大
器
直流电源:
负载
提供能源
直流电源
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路 工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
线性电阻
+ u
R
_
根据欧姆定律: uiR
即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系
2. 电阻元件的功率和能量 :
电阻元件的功率
puiR2i
u2
R
电阻的能量 W tud ittR2d it0
0
0
表明电能全部消耗在电阻上，转换为
热能散发，所以电阻元件是无源元件、耗能元件
1.1.3 电感元件 用来反映存储磁场能量的理想
例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。
+
UI 6V 2A
R
– (a)
+
U 6V
I R
– –2A
(b)
解：对图(a)有, U = IR 所以 : RU63Ω I2
对图(b)有, U = – IR 所:以 RU63Ω I 2
1. 1. 2 电阻元件
i
1. 电阻元件的定义: 描述消耗电能的性质
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第1章 电路分析基础
本章要求: 1.理解电压与电流参考方向的意义； 2.了解电源的有载工作、开路与短路状态，
理解电功率和额定值的意义； 3. 理解电路的基本定律并能正确应用； 4. 会计算电路中各点的电位； 5.掌握常用电路分析方法.
1.1 电路元件
手电筒的电路模型
IS
+
US–
+
U
开关
R
Rs
–
电池 导线 灯泡
1.1.1 电压和电流的参考方向
1.电路基本物理量的实际方向 物理中对基本物理量规定的方向
物理量 电流 I
电压 U
实际方向
正电荷运动的方向
高电位 低电位 (电位降低的方向)
பைடு நூலகம்
单位
kA 、A、mA、 μA
kV 、V、mV、 μV
电动势E
低电位 高电位 (电位升高的方向)