电工学基础从零开始PPT资料.ppt

1、理解电功率和额定值的意义；4.4.会计算电路中各点的电位。会计算电路中各点的电位。第第1章章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律1.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分 （1）（1）实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转实现电能的传输、分配与转换换换换 （2）（2）实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理实现信号的传递与处理放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒1.1.电路的作用电路的作用电路的作用电路的作用 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备电路是电流的通路，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。或

2、电路元件按一定方式组合而成。发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线电源电源:提供提供电能的装置电能的装置负载负载:取用取用电能的装置电能的装置中间环节：中间环节：传递、分传递、分配和控制电能的作用配和控制电能的作用发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机电炉电炉.输电线输电线 电源或信号源的电压或电流称为电源或信号源的电压或电流称为激励激励，它推动电路，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为工作；由激励所产生的电压和电流称为响应响应。直流电源直流电源直流电源直流电源直流电源直流电源:提供能源提供能源信

3、号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等负载负载信号源信号源:提供信息提供信息放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒 电路分析，就是在电路分析，就是在电路分析，就是在电路分析，就是在已知电路的结构和元件参数的已知电路的结构和元件参数的已知电路的结构和元件参数的已知电路的结构和元件参数的条件下条件下条件下条件下，讨论电路的激励与响应之间的关系。，讨论电路的激励与响应之间的关系。电路分析与设计的区别电路分析与设计的区别电路分析：已知电路结构，得到电路的功能。应用电路仿制，没有知识产权。电路设计：按照客户的要求，构建电路，使之实现相应的功能。创新的工作，往往有知识产权。1.2 电路模型电路模

4、型如何理解模型：模型往往是用数学的方法将研究对象理想化，使之反映事物的主要矛盾。电路模型化：为了便于用数学方法分析电路,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。（理论上的分析都是模型的分析！）（如何理解“理想”？套用哲学的术语：理想的过程就是保留主要矛盾，舍去次要矛盾的过程！）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。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。例：如一个白炽灯，一般将它如一个白炽灯，一般将它理想化理想化为纯电阻，当实际上它还有少量的为纯电阻，当实际上它还有少量的电感和电容存在，只是这些

5、于电阻相比是次要矛盾，可以忽略。电感和电容存在，只是这些于电阻相比是次要矛盾，可以忽略。另外在模拟电路中，同一个电路在不同的工作环境下（如高频或低频）它另外在模拟电路中，同一个电路在不同的工作环境下（如高频或低频）它的模型也不一样，主要也是矛盾发生了变化。的模型也不一样，主要也是矛盾发生了变化。手电筒的电路模型手电筒的电路模型手电筒的电路模型手电筒的电路模型R+RoES+UI电池电池导线导线灯泡灯泡开关开关 电池电池是电源元件，其是电源元件，其参数为电动势参数为电动势 E 和内阻和内阻Ro；灯泡灯泡主要具有消耗电能主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其的性质，是电阻元件，其参数为电阻参数为电阻

6、R；筒体筒体用来连接电池和灯用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。为是无电阻的理想导体。开关开关用来控制电路的用来控制电路的通断。通断。今后分析的都是指电路模型，简称电路。它由理想元件组成。在电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号表示。1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向 物理中对基本物理量规定的方向物理中对基本物理量规定的方向物理中对基本物理量规定的方向物理中对基本物理量规定的方向1.1.电路基本物理量的电路基本物理量的电路基本物理量的电路基本物理量的实际方向实际方向物理量物理量实实 际际 方方 向向电流电流 I正电荷运动的方向正电荷

7、运动的方向电动势电动势E （电位升高的方向电位升高的方向）电压电压 U（电位降低的方向电位降低的方向）高电位高电位 低电位低电位 单单 位位kA、A、mA、A低电位低电位 高电位高电位kV、V、mV、VkV、V、mV、V（2）（2）参考方向的表示方法参考方向的表示方法参考方向的表示方法参考方向的表示方法电流：电流：Uab 双下标双下标电压：电压：（1）（1）参考方向参考方向参考方向参考方向IE+_ 在分析与计算电路时，对在分析与计算电路时，对电量电量任意假定任意假定的方向。的方向。Iab 双下标双下标2.2.电路基本物理量的电路基本物理量的电路基本物理量的电路基本物理量的参考方向参考方向aRb

8、箭箭 标标abRI正负极性正负极性+abU U+_实际方向与参考方向一致，电流（或电压）计算值为正值；实际方向与参考方向相反，电流（或电压）计算值为负值。（3）实际方向与参考方向的关系注意：在参考方向选定后，电流（或电压）值才有正负之分。若 I=5A，则电流从 a 流向 b；若 I=5A，则电流从 b 流向 a。abRIabRU+若 U=5V，则电压的实际方向从 a 指向 b；若 U=5V，则电压的实际方向从 b 指向 a。参考方向1.4 欧姆定律（关联）欧姆定律（关联）RU+IRU+I结论：对欧姆定律而言，在电压与电流处于关联时结论：对欧姆定律而言，在电压与电流处于关联时，取正号，不关联时取

9、负号。，取正号，不关联时取负号。U=I R U U=IRIR电压与电流关联：电压降方向和电流方向一致；反之电压与电流关联：反之不关联。上述的方向是指参考方向。不关联。关联不关联解：解：对图对图（a），关联关联，有，有,U=IR例：应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻应用欧姆定律对下图电路列出式子，并求电阻R。对图对图（b），不关联不关联有有,U=IRRU6V+2AR+U6V I（a）（b）I2A电路端电压与电流的关系称为伏安特性。电路端电压与电流的关系称为伏安特性。遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。电路电压与电流

10、的比值为常数。I/AU/Vo线性电阻的伏安特性线性电阻的伏安特性线性电阻的概念：线性电阻的概念：线性电阻的伏安特性是一条过原点的直线。这个是电阻模型。另外也提供了一种测量电阻的方法。即伏安法。图中电阻R为负载，R0为电源内阻。根据负载电阻R的不同将电源分为三种工作状态。（1）有载有载：0R（2）开路：开路：R（往往用开关断开来实现）（往往用开关断开来实现）（3）短路：短路：R0。1.5 1.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路IR0R EU IK1.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路有载：有载：0R负载端电压：负载端电压：U=IR，或 U=E IR0 特征特征

11、:1.5.1 电源有载工作电源有载工作IR0R EU I 电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。在电源有内阻时，I U。电源的外特性电源的外特性EUI0 当 R00时，负载；当p0时，电源。讨论课文讨论课文p18,1.5.41.1.根据根据根据根据 U U、I I 的的的的实际方向判别实际方向判别实际方向判别实际方向判别2.2.根据根据根据根据 U U、I I 的的的的参考方向判别参考方向判别参考方向判别参考方向判别电源：电源：U、I 实际方向相反，即电流从实际方向相反，即电流从“+”端端流出流出，（发出功率）（发出功率）；负载：U、I 实际方向相同，即电流从实际方向相同，即电流从“+”

12、端端流入流入。（吸收功率）（吸收功率）。IR0R EU +U（1）电源电源 UE1 U1E1R01IE1UR01I2200.65=223V （2）负载负载UE2 U2E2R02IE2UR02I220 0.65 R01217V例：如图，如图，U220V，I5A，内阻内阻R01R020.6（1）求电源的电动势求电源的电动势E1和负载的反电动势和负载的反电动势E2；（2）试说明功率的平衡试说明功率的平衡解：（2）由（）由（1）中两式得）中两式得 E1E2R01IR02 I等号两边同乘以等号两边同乘以I 得得E1IE2IR01I2R02I2223521750.652 0.652 1115W=1085W

13、15W15WE2I1085WR0101I21515WR0202I21515W负载取用负载取用功率功率电源产生电源产生的功率的功率负载内阻负载内阻损耗功率损耗功率电源内阻电源内阻损耗功率损耗功率电气设备的额定值电气设备的额定值电气设备的额定值电气设备的额定值（一般下标为（一般下标为（一般下标为（一般下标为N N）额定值额定值:电气设备在正常运行时的规定使用值电气设备在正常运行时的规定使用值电气设备的三种运行状态电气设备的三种运行状态电气设备的三种运行状态电气设备的三种运行状态欠载欠载欠载欠载（轻载轻载轻载轻载）：I IN，P IN，P PN （设备易损坏设备易损坏设备易损坏设备易损坏）额定工作状态：额定工作状态：I=IN，P=PN （经济合理安全可靠经济合理安全可靠经济合理安全可靠经济合理安全可靠）1.额定值反映电气设备的使用安全性；额定值反映电气设备的使用安全性；2.额定值表示电气设备的使用能力。额定值表示电气设备的使用能力。灯泡：UN=220V，PN =60W电阻：电阻：RN=100 ，PN =1 W 特征特征:开关开关 断开，断开，R1.5.2 电源开路电源开路I=0电源端电压电源端电压（开路电压开路电压）负载功率负载功率U=U0=EP=01.开路处的电流等于零；开路处的电流等于零；I =02.