《电工电子学》

电工电子学课程阶段性导学计划及材料时间工作内容第一周新学期导学开学寄语课程主要内容介绍学习方法推荐第二周导学内容第1章主要内容介绍（1）电路与模型、电压电流参考方向、功率助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解助学内容3总结性内容第三周导学内容第1章主要内容介绍（2）电路的基本元件，基尔霍夫定律助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解助学内容3总结性内容第四周导学内容第1章主要内容介绍（2）基尔霍夫定律助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解助学内容3总结性内容第五周导学内容第1章主要内容介绍（3）电路的分析方法助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解助学内容3总结性内容第六周导学内容第1章主要内容介绍（4）叠加原理、戴维宁定理与诺顿定理、点位计算助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解助学内容3总结性内容第七周导学内容第2章主要内容介绍（1）正弦交流电的基本概念助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解助学内容3总结性内容第八周导学内容第2章主要内容介绍（2）单一参数的正弦交流电路助学内容1重点内容简介第九周导学内容第2章主要内容介绍（3）正弦交流电路的分析助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解助学内容3总结性内容第十周导学内容第2章主要内容介绍（4）三相正弦交流电路助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解助学内容3总结性内容第十一周导学内容第3章主要内容介绍（1）换路定则与电压和电流初始值的确定助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解助学内容3总结性内容第十二周导学内容第3章主要内容介绍（2）RC电路的响应助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解助学内容3总结性内容第十三周导学内容第3章主要内容介绍（3）一阶线性电路暂态分析的三要素法助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解助学内容3总结性内容第十四周导学内容第4章主要内容介绍（1）半导体的基本知识、半导体二极管助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解助学内容3总结性内容第十五周导学内容第4章主要内容介绍（2）放大器基本概念、三极管助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解第十六周导学内容第4章主要内容介绍（3）放大电路的失真分析、射极偏置电路、射极输出器助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解第十七周导学内容第5章主要内容介绍（1）集成运算放大器、放大电路中的负反馈助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解第十八周导学内容第5章主要内容介绍（2）集成运算放大器的线性应用助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解第十九周导学内容第5章主要内容介绍（3）集成运算放大器的非线性应用助学内容1重点内容简介助学内容2习题精解第二十周复习指导复习提纲典型题目解析第一周导学助学材料1、开学寄语亲爱的同学：新学期已经开始，欢迎大家登录教学平台进行学习。您在平时学习过程中，不管遇到什么问题，都可以通过咨询电话、留言板及石老师信箱（非学术性问题），或课程网站答疑区、专业论坛（学术性问题）等多种途径与我们进行交流，我们将竭力为您提供优质的教学支持服务。新的学期代表新的起点，无论大家的基础如何，只要有了正确的学习态度，处理好工学矛盾，合理安排自己的时间，大家一起努力，最后都会收到一个满意的效果。最后与大家共勉大师爱因斯坦的一句经典语录：人的差异在于业余时间。祝大家工作顺利，学习进步！2、课程主要内容介绍电工电子学课程是面向石油工程、储运、机械设计及其自动化、材料科学与工程、材料成型及控制工程、过程装备与控制工程、安全工程、工业设计、车辆工程、应用化学、化学工程与工艺等相关工科专业设置的一门重要专业基础课，全书分上下两册，共18章。包括电路原理、电子技术、电动机及电气控制技术几大模块，涵盖电工技术与电子技术的教学内容。第1、2、3章主要介绍直流电流、单相正弦交流电路、三相正弦交流电路；第4、5章介绍分立元件放大器和集成运算放大器；第6、章介绍数字电路及其应用；第7、8、9章介绍波形的产生、信号的测量与调整、数据采集；第10章介绍直流稳压电源；第11章介绍功率变换电路；第1218章介绍电机电器、工业供电与安全用电、PLC、自动控制系统、通信系统、家用电器、汽车电子与智能化小区简介等。第六章之后的内容，各专业学生可参考学习，不作为考试必须内容。3、学习方法推荐电工电子学是一门研究电工基础、电机与电力拖动、模拟与数字电子技术的专业技术基础课程。具有概念多、抽象、难学、难记、难理解的特点。为在有限的时间内充分利用教学资源，获得必要的基本技能，掌握电子产品制造的全过程，具备从事电子行业工作的基本能力。学习电子技术（无线电是比较狭义的）首先应该有浓厚的兴趣（有时候可是废寝忘食的），然后是掌握正确的学习方法，电子技术是一门实践性很强的科学，在刚入门时，一定要注意多动手，光看书不动手是学不到真实本领的。电子技术一般是以自学为主，积累了一定的实际经验以后才进行系统的理论学习。这样学习的效果也更好。开始时首先要熟悉各种电子元件的特性、在电路中的作用以及它们的测量方法，最好是通过一些小制作来熟悉它们。开始阶段是模仿制作，然后是自己做一些改动，最后阶段是设计和创作。至于整机的原理学习，可以结合维修机器来提高，但不要仅仅停留在维修水平上，要成为高手，就一定要有自己的创作和设计。另外这学习过程中应该首先是掌握模拟电路，模拟电路又以分立元件为先，熟悉了分立元件以后，再用集成电路就没有什么困难了。数字电路也是必须掌握的。很多设计要靠数字电路。在学习制作过程中，我主张能动手自己做的，就不要买现成的，因为通过自己动手不但可以学到更多的东西，更重要的是能提高你的工艺水平（如我所有制作的电路板都是自己动手制作的）。另外，学习电子技术不要急功近利，一定要打好基础。通过大量的实践和系统的知识以后有什么新的产品你都能驾驭自如。我是从矿石收音机做起，然后做晶体管收音机，先是再生来复式，后来是超外差式的，自制黑白电视机，然后是电子钟控电铃、对讲机、卡拉OK功放、电子风琴、然后是维修（有上千台了吧）和改造电视机、录像机、CD改VCD，为工厂设计产品最后推荐几本无线电爱好者学习的报刊和书：无线电电子世界现代通信电子报等。最后我祝大家早日成为高手。第二周导学助学材料1、导学材料1.1电路的基本概念1.1.1电路与电路模型1.1.2电流、电压及其参考方向1.1.3电路中的功率2、助学材料之重点内容介绍1.1.1电路与电路模型实际电路：由电工设备和电气器件按预期目的连接构成的电流的通路。功能：a、能量的传输、分配与转换；b、信息的传递与处理。电路模型：反映实际电路部件的主要电磁性质的理想电路元件及其组合。导线电池开关灯泡电路图1.1.2电流、电压及其参考方向电流：带电粒子有规则的定向运动。电流的真实方向：正电荷的运动方向。电压U：单位正电荷q 从电路中一点移至另一点时电场力做功（W）的大小。电压的真实方向：规定为从高电位指向低电位。关联参考方向：为了分析方便，常把元件上的电流与电压的正方向取为一致，称为关联参考方向。反之，称为非关联参考方向。我们约定，除电源元件外，所有元件上的电流和电压都采用关联参考方向。关联参考方向是对一个元件而言的。1.1.3电路中的功率在指定电压和电流的参考方向后，在应用p(t)=u(t)i(t)时应当注意：当电压和电流的参考方向为关联参考方向时，乘积ui表示元件吸收的功率；当p为正值时，表示该元件确实吸收功率。如果电压和电流的参考方向为非关联参考方向时，乘积ui表示元件发出的功率，当p为正值时，表示该元件确实发出功率。一个元件若吸收功率100W，也可以认为它发出功率-100W，同理，一个元件若发出功率100W，也可以认为它吸收功率-100W。这两种说法是一致的。3、助学材料之例题精解【例题】电压电流参考方向如图中所标，问：对A、B两部分电路电压电流参考方向关联否？【解析】在考察电压和电流变量的参考方向是不是关联时，要看是对哪一部分而言。对该图中变量方向的假定，电压U和电流i的参考方向，对电路A来说是非关联的，对电路B就是关联的。4、助学材料之总结性内容(1)分析电路前必须选定电压和电流的参考方向。(2)参考方向一经选定，必须在图中相应位置标注 (包括方向和符号），在计算过程中不得任意改变。(3)参考方向不同时，其表达式相差一负号，但实际方向不变。第三周导学助学材料1、导学材料1.2电路的基本元件电阻元件、电容元件、电感元件、电源元件2、助学材料之重点内容介绍1.2电路的基本元件电阻元件：表示消耗电能的元件，在电路当中常遇到电阻元件的两种特殊情况：（1）当一个电阻元件的端电压u不论为何值时，流过它的电流恒为零，则称“开路”，即（2）当一个电阻元件中的电流i不论为何值时，它的端电压u恒为零，则称为“短路”，即R=0。电容元件：表示产生电场，储存电场能量的元件。在电压与电流取关联方向时，电容元件的电压电流关系为：，电容的电流正比于两端电压的变化率。当电容两端电压为恒定的直流电压时，电容的电流i=0，此时电容相当于开路。电感元件：表示产生磁场，储存磁场能量的元件当电感上的电压、电流取关联方向时，有，由该式可知，电感电压正比于电流的变化率，当流过电感元件的电流为恒定的直流电流时，则电感的端电压u=0，电感元件相当于短路。电源元件：表示各种将其它形式的能量转变成电能的元件实际电压源是由电压源与内阻串联而成的，电压源的内阻越小，越稳定（对外输出电压稳定）；实际电流源是由电流源与内阻并联而成的，电流源的内阻越大，越稳定（对外输出电流稳定）电压源特点：（1）电压源的端电压与通过它的电流无关（2）输出的电流的大小由外电路决定电流源特点：（1）电流源输出电流与它两端的电压无关（2）电流源的端电压由外电路决定3、助学材料之例题精解【例1】在下图电路中，对负载电阻RL而言，虚线框中的电路可用一个等效电源代替，该等效电源是 。A理想电压源 B理想电流源 C不能确定【答案】A【解析】本题考查知识点：电压源、电流源特性电压源特性：（1）电压源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；与流经它的电流方向、大小无关。（2）通过电压源的电流由电源及外电路共同决定。电流源特性：（1）电流源的输出电流由电源本身决定，与外电路无关；与它两端电压方向、大小无关，（2）电流源两端的电压由电源及外电路共同决定。本题中，电阻RL两端电压恒定，所以只能用理想电压源来等效。下题中，流过电阻RL的电流恒定，所以只能用理想电流源来等效。【例2】图示电路中，对负载电阻RL而言，点划线框中的电路可用一个等效电源代替，该等效电源是 。A理想电压源 B理想电流源 C不能确定【答案】B4、助学材料之总结性内容1、电阻元件是由消耗电能的物理过程抽象出来的理想电路元件。线性电阻元件满足欧姆定律。电阻元件是耗能元件，任意时刻电阻的功率大于零。2、电容元件是电场储能的物理过程抽象出来的理想电路元件。电容具有隔直流通交流的作用。电容元件上有电压时，电容元件存储电场能量。3、电感元件是从存储磁场能量的物理过程抽象出来的理想电路元件。电感具有通直流隔交流的作用。电感元件上有电流时，电感元件存储磁场能量。4、电压源两端电压有本身决定，电流源输出电流由电源本身决定。第四周导学助学材料1、导学材料1.3基尔霍夫定律1.3.1基尔霍夫电流定律KCL1.3.2基尔霍夫电压定律KVL2、助学材料之重点内容介绍1.3基尔霍夫定律用于描述由元件连接方式所形成的约束关系。1.3.1基尔霍夫电流定律KCL所有流出结点的支路电流的代数和恒等于零。1.3.2基尔霍夫电压定律KVL定律：沿任一回路绕行一周，所有元件电压的代数和恒等于零。（1）应用KVL时，应首先标定各元件电压的参考方向，然后规定回路的绕行方向（2）列KVL方程时亦有两套符号问题。3、助学材料之例题精解【例题】电路如图所示。求电流源两端的电压、电压源的电流及各自的功率。【解析】理想电压源和理想电流源在电路中要保持自己的性质不变，即：电压源电压保持为10V，电流源电流保持2A；根据电路的电压电流关系及欧姆定律求解。图中，左边回路列基尔霍夫电压方程得：，10欧姆电阻的电流为：列节点的基尔霍夫电流方程：电流源的功率是：（负号表示发出功率）电压源的功率是：（消耗功率）注意：在计算过程中出现的变量应在图中标出，对于电流、电压还应标出其参考方向。否则计算结果没有意义。4、助学材料之总结性内容1、支路：电路中的每一分支称为支路，一条支路流过一个电流，称为支路电流。2、结点：三条或三条以上支路的联接点称为结点。3、回路：在电路中，从某一结点出发，又回到该结点的任一闭合路径。4、网孔：内部不含回路的回路。5、基尔霍夫电流定律 在任一时刻，对任一结点，流入结点的电流之和恒等于流出该结点的电流之和。或，对任一结点，结点电流代数和等于零。6、基尔霍夫电压定律 在任意时刻，沿任一回路巡行一周（顺时针或逆时针），电压降之和恒等于电压升之和。或，任意时刻，沿任一回路巡行一周，回路中各段电压的代数和恒等于零。第五周导学助学材料1、导学材料1.4电路的分析方法1.4.1电路的等效化简1.4.2支路电流分析法1.4.3结点电压分析法2、助学材料之重点内容介绍1.4.1电路的等效化简一般来说，两个电路只要对应的外接端子（或端口）上的电压和电流关系相同，即外特性相同，不管内部结构是否一样，就称它们是相互等效的电路。一个实际电源即可用电压源与电阻串联的电路模型来表示，也可用电流源与电阻并联的电路模型来表示。两种实际电源模型之间的等效互换，可应用于电路的化简。1.4.2支路电流分析法 设电路中有n个结点、b条支路，则独立的结点电流方程有n-1个，独立的回路电压方程有b-(n-1)个。1.4.3结点电压分析法在电路中任意选择某一结点为参考结点。其他结点与参考结点之间的电压称为结点电压。结点电压法以结点电压为求解对象，求出结点电压后，所有支路的电压就都确定了，再对各支路运用基尔霍夫定律或欧姆定律，求出各支路电流及其他待求量。3、助学材料之例题精解【例题】在图示电路中，电源电压U=30V，电阻R=15，则电流I值为 。A、6A B、-2A C、4A【答案】B【解析】为了各位学员看的清楚，我将题目提供的电路图进行了分解，用以下两个电路图来说明其分析过程： 分析过程1 分析过程2由上述分析可知，实际上这三个电阻是并联在一起的。4、助学材料之总结性内容1、支路电流法以支路电流为未知量，根据元件的VAR及KCL、KVL约束来建立相互独立的方程组，解出各支路电流，再求其它电压和功率。2、用支路电流法解题的一般步骤设电路中有n个结点，b条支路（1）以支路电流为未知量，首先应标明各支路电流的参考方向。（2）用基尔霍夫电流定律对独立结点（n-1）个列电流方程式。（3）用基尔霍夫电压定律对独立回路（b-n+1）个列电压方程式。独立回路的选取原则如下：（I）网孔；（II）每个回路应包含一个其他回路中没有的“新支路”。（4）将全部独立方程式联立求解，可得各支路电流值。（5）验算：用非独立结点电流方程式或非独立回路电压方程式将结果代入验算。3、支路电流法的优缺点优点：支路电流法是电路分析中最基本的方法之一。只要根据基尔霍夫定律、欧姆定律列方程，就能得出结果。缺点：电路中支路数多时，所需方程的个数较多，求解不方便。4、使用支路电流法注意事项（1）列方程组时，先列(n1)个结点电流方程；再根据需要列独立回路方程，独立回路方程数为b-(n-1)个，或者少于b-(n-1)个，独立回路一般选网孔。（2）当支路中含有电流源时，在列KVL方程时，所选回路中最好不包含电流源支路；这样，电路中有几条支路含有电流源，就可以少列几个KVL方程。减少方程的个数。第六周导学助学材料1、导学材料1.4.4叠加原理1.4.5戴维宁定理与诺顿定理1.4.6电路中电位的计算2、助学材料之重点内容介绍1.4.4叠加原理叠加原理：在任何含有多个电源的线性电路中，每一支路的响应（电压或电流），都可以看成每个电源单独作用时在该支路所产生的响应的代数和。1.4.5戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理：任何一个线性含源一端口网络，对外电路来说，总可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置换；此电压源的电压等于外电路断开时端口处的开路电压Uoc，而电阻等于一端口的输入电阻（或等效电阻Req）。诺顿定理：任何一个含源线性一端口电路，对外电路来说，可以用一个电流源和电导(电阻)的并联组合来等效置换；电流源的电流等于该一端口的短路电流，而电导(电阻)等于把该一端口的全部独立电源置零后的输入电导(电阻)。诺顿等效电路可由戴维宁等效电路经电源等效变换得到。1.4.6电路中电位的计算电路计算中，可以求出各支路电压，但不能算出各点的电位值。为了计算各点的电位值，必须选择电路中某一点作为参考点。通常取参考点的电位为零，并用“接地”（并非真与大地相接）符号来表示。其余各点的电位值即为该点到参考点的电压。参考点选得不同，电路中各点的电位值随之改变，但任意两点间的电压值是不变的，所以，各点电位的高低是相对的，而两点间的电压值是绝对的。3、助学材料之例题精解【例1】用叠加原理计算题图1.4中R2支路的电流I2。已知：US=6V，IS=0.3A，R1=60W，R2=40W，R3=30W，R4=20W。【解析】应用叠加原理之后，可等效如下：进一步分析电路：注意等效后的电路图中电阻的下标，清楚各个电阻之间的串并联关系！按照图中提示，进一步独立完成本题！如果还有问题请及时提问！【例2】图示电路中，已知：US=8V,IS1=2A,IS2=4A,R1=4W，R2=5W,R3=6W。用戴维宁定理求电流I，说明电压源是发出还是吸收功率，并计算其数值。【解析】明确：戴维宁定理就是求开路电压Uoc和等效电阻Req，步骤如下：1、将R3支路移开，电路如下：2、将有源二端网络中各电源置零后，计算无源二端网络的等效电阻：Req=R1+R23、将等效电阻与待求支路连接，形成等效简化回路。根据已知条件求解：电压源功率：p=UsI=82.4=19.2W。电源正极流出电流为正，发出功率。4、助学材料之总结性内容u 应用叠加原理应注意以下几个问题：1、当某个电源单独作用时，其他电源应取零值，即电压源应做短路处理，电流源作开路处理。2、叠加原理只能用于计算电路中国的电压或电流，不能计算功率或能量。第一点尤其需要注意：电压源看成短路，电流源看成开路。u 戴维宁定理解题步骤总结如下：（1）当一个复杂电路只需求解其中一条支路的电流或电压时，可将此支路断开去掉，而将剩余部分电路看作一个有源二端网络。（2）求该二端网络的开路电压Uab，则UOC=Uab（3）将上述有源二端网络除源，求所得无源二端网络的等值电阻Rab，RO=Ra。（4）用UOC和RO串联组成等效电压源，接在待求支路两端，形成单回路简单电路，求出其中电流或电压，即为所求。u 电位在电路中的简化表示法在电子电路中，电源的一端通常都接“地”，为了作图简便和图面清晰，习惯上常常不画电源而在电源的非接地端标出其电位的数值（有正有负）。第七周导学助学材料1、导学材料2.1正弦交流电的基本概念2.1.1正弦量2.1.2正弦量的相量表示法2、助学材料之重点内容介绍2.1.1正弦量我们日常所用的交流电源以及很多电信号，其电动势、电压和电流一般都是随时间按正弦规律周期性变化的，故称正弦交流电或正弦交流信号，常统称为正弦量。正弦量：周期T，频率f，角频率，初相位角。瞬时值、幅值（最大值Am）、有效值，电流最大值等于电流有效值的倍，电压最大值等于电压有效值的倍。相位、初相位、相位差，取值范围，两个正弦信号的相位关系由的大小确定。一般定义为电压的初相位角减去电流的初相位角。因此可能大于零，小于零或等于零。如果对应的电压和电流一定是同相位的。如果大于零，电压比电流超前，如果小于零，电压比电流滞后。2.1.2正弦量的相量表示法频率、有效值和初相位三个要素可以确定一个正弦量。相量：表示正弦量的复数。用表示。正弦量和相量之间的转换关系，如：瞬时值写成，用相量来表示。写成复数的形式，尽可能用极坐标的形式来进行表示。I表示有效值，这里表示的是有效值相量，不是最大值相量。值得注意的是，相量只表示一个正弦量，而不能等于正弦量。，相量本身是一个复数，复数不具有时间的含义，所以二者不等价。基尔霍夫定律适用于正弦量的相量表示形式。，3、助学材料之例题精解【例题】电路如图，已知，求及P。【解析】，其中U、I分别为总电压和总电流的有效值。为总电压和总电流相位差。4、助学材料之总结性内容1、复数的表示复数A可表示为以下形式：极坐标式 代数式 三角函数式 2、复数的四则运算复数的加减运算用代数式，实部相加减，虚部相加减；复数的乘除运算用极坐标式，模相乘除，幅角相加减。第八周导学助学材料1、导学材料2.2单一参数的正弦交流电路2.2.1电阻元件的正弦交流电路2.2.2电感元件的正弦交流电路2.2.3电容元件的正弦交流电路2、助学材料之重点内容介绍由公式知，若是直流，求导为0，所以直流电路中电流无变化，无电压，电感上若想产生电压，必须让电感电流发生变化。直流电路中的电感可以认为是短路。下表中反映了各元件电压、电流之间大小关系、相位关系、相量关系。第九周导学助学材料1、导学材料2.3R、L、C串联的正弦交流电路2.3.1电压与电流2.3.2功率2.4正弦交流电路的分析2.4.1阻抗的串联2.4.2阻抗的并联2.4.3一般正弦交流电路的分析和计算2、助学材料之重点内容介绍2.4.3一般正弦交流电路的分析和计算（1）复阻抗的概念（模相除电压有效值比上电流有效值，幅角相减）。复阻抗的大小是电压电流有效值的比值，为阻抗值；复阻抗的幅角是电压超前于电流的相位角，为阻抗角。（2）RLC串联的正弦交流电路复阻抗Z可以表示成代数式的形式，也可以表示成极坐标的形式。他们之间存在一定的转换关系。，。阻抗角与电路的性质：纯阻性，纯感性，纯容性。感性电路（RL电路），容性电路（RC电路），电路呈感性，电路呈容性，电路呈阻性我们可以根据阻抗角的正负，方便地判断电路的性质。（3）功率的计算（P、Q、S）有功功率，单位：W无功功率，单位：Var视在功率S=UI，单位：VA三者满足以下功率三角形图：被称之为功率因数，功率因数低，线路损耗大，电源的利用率低。提高功率因数有着非常重要的经济意义。（4）正弦交流电路的分析-相量图法、相量式法重点要求掌握相量式法。相量式分析计算正弦交流电路的步骤为：将电路中已知的正弦量都用相量式表示。将电路中的阻抗元件都用复阻抗（R用R，L用jXL，C用-jXC）表示。应用分析直流电流的各种定理和方法列方程求解。但所有的方程都为相量方程，所有的运算均为复数运算。3、助学材料之例题精解【例题】电路如图，已知，求及P。【解析】，其中U、I分别为总电压和总电流的有效值。为总电压和总电流相位差。4、助学材料之总结性内容正弦交流电路的分析有两种方法：相量式法和相量图法。相量式法步骤：（1）将电路中已知正弦量都用相量表示；（2）将电路中的各元件参数用复阻抗的形式表示，R、；（3）应用各种电路分析方法求解。应注意所有运算均为复数运算，所有方程都是相量方程。相量图法步骤：（1）选取参考相量。一般原则：串联电路选电流为参考相量，并联电路选电压为参考相量，混联电路根据实际情况进行选取。（2）以参考相量为基础，根据各元件上的电压电流相位关系画出电路的相量图。（3）根据相量几何关系在相量图上求取待求物理量。特殊情况：等腰直角三角形、等边三角形。此方法适用于相位关系比较特殊的电路，对于一般的电路通常用相量式法。第十周导学助学材料1、导学材料2.7三相正弦交流电路2.7.1三相电源2.7.2负载星形连接的三相电路2.7.3负载三角形连接的三相电路2.7.4三相电路的功率2、助学材料之重点内容介绍（1）三相对称交流电源： 三相四线制连接方式 三相电源的电压相量图三个电源之间的关系是：同频、等幅、相位互差120。三相对称电压的瞬时值之和及相量和均为零，即：相、线电压关系：，即线电压大小是相电压的倍，每个线电压比相应的相电压相位超前30。反映在相量图中如上图所示。（2）三相电路的分析负载星形连接：要求掌握负载电压负载电流的计算问题负载电压：为电源相电压；相电流=线电流，三个负载的电流分别为：，中线电流满足基尔霍夫电流定律，所以，若负载对称，则中线电流。负载对称时可以使用三相三线制。如果负载不对称，中线是一定要存在的。负载三角形连接连接特点：三相负载分别连接在电源的两根火线之间。1、电压和电流关系：（1）负载电压电源线电压。（2）电流负载不对称时，先计算出各相电流，再计算线电流。当负载对称时，负载各相电流也时对称的。2、相、线电流关系：大小关系：，相位关系：线电流滞后相应的相电流30。 3、助学材料之例题精解【例题】有一个三相对称负载，其每相的电阻，感抗。如将负载联成Y形电路接于线电压380V的三相电源上，求相电压，相电流及线电流。分析：负载Y形接法时每相负载两端的电压为电源的相电压；相电流和线电流相等。【解析】由于负载星形接法而且对称，所以每相负载的相电压为阻抗相电流相电流的初相位线电流4、助学材料之总结性内容通过负载星形联接的三相电路的分析，我们得到如下结论：负载不对称而又没有零线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三线制供电，而且必须保证零线可靠。零线的作用在于，使星形连接的不对称负载得到相等的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸。负载三角形连接的三相电路连接特点：三相负载分别连接在电源的两根火线之间。1、电压和电流关系：（1）电压负载电压电源线电压。（2）电流负载不对称时，先计算出各相电流，再计算线电流。当负载对称时，负载各相电流也时对称的。2、相、线电流关系：a.大小关系：b.相位关系：线电流滞后相应的相电流30第十一周导学助学材料1、导学材料3.1换路定则与电压和电流初始值的确定3.3.1换路定则3.3.2电压和电流初始值的确定2、助学材料之重点内容介绍3.1.1换路定则换路定则：设t=0为换路瞬间，表示换路前的终了瞬间，表示换路后的初始瞬间，则从到瞬间，电容元件的电压和电感元件的电流不能突变，这称为换路定则。用公式表示为：3.1.2电压和电流初始值的确定分析步骤如下：（1）首先求出换路前稳态电路中储能元件电感中的电流和电容两端的电压；换路前稳态电路中，电感短路处理，电容断路处理。（2）根据换路定则，确定电容元件的初始电压和电感元件的初始电流。（3）画出瞬间的等效电路。将电容元件作为理想电压源处理，其电压值和方向由确定；将电感元件作为理想电流源处理，其电流值和方向由确定。利用该等效电路求出其他各量的初始值。注意：特殊情况对于电感在等效电路中，电感断路处理对于电容在等效电路中，电容短路处理3、助学材料之例题精解【例题】电路如图所示，求在开关S闭合瞬间（）各元件中的电流及其两端电压，当电路稳定时各等于多少？设在时，电路中的储能元件均未储能。【解析】由于在时，电路中的电容上没有电压，电感上没有电流，所以当时刻s闭合时，电容相当于短路状态，电感相当于开路状态。当电路达到稳定（）时，电容相当于开路状态，电感相当于短路状态，此时等效电路如图解b所示。 a b时，此时等效电路如图解a所示。4、助学材料之总结性内容1、稳态：指电路中的电压和电流在给定的条件下已达到某一稳态值（对交流来讲是其幅值达到稳定）。2、暂态：指电路在过渡过程中的工作状态。3、过渡过程：从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态的中间过程称为过渡过程，亦称其为暂态过程。4、过渡过程产生的原因（1）内因：系统中的能量不能发生跃变。（2）外因或条件：电路存在换路。5、换路定则 6、电路电压、电流初始值的确定步骤（1）首先求出换路前稳态电路中储能元件电感中的电流和电容两端的电压；换路前稳态电路中，电感短路处理，电容断路处理。（2）由换路定则，得和。（3）作时的等效电路：电感元件用理想电流源代替，将电容元件用理想电压源代替。（4）由时的等效电路求所需的、。注意：特殊情况对于电感在t0+等效电路中，电感断路处理对于电容在t0+等效电路中，电容短路处理7、求解电路响应时的初始值的原则：1、换路瞬间，、不能突变。其它电量均可能突变，变不变由计算结果决定；2、换路瞬间，电容相当于恒压源，其值等于U0，极性同换路前；电容相当于短路；3、换路瞬间，电感相当于恒流源，其值等于I0，方向同换路前；，电感相当于开路。第十二周导学助学材料1、导学材料3.2 RC电路的响应3.2.1RC电路的全响应3.2.2RC电路的零输入响应3.2.3RC电路的零状态响应2、助学材料之重点内容介绍回顾RLC的伏安特性 RC电路的全响应：RC电路零输入响应的解析式为，此时电容元件的电压由初始值按指数规律变化到新的稳态值0，变化的速度取决于。RC电路零状态响应的解析式为，此时电容元件的电压由初始值0按指数规律变化到新的稳态值U，变化的速度取决于。3、助学材料之例题精解【例题】在开关S闭合前电路已处以稳定状态，求开关闭合后的电压。【解析】开关S闭合前。开关S闭合后电路仍有电源激励，因此是一个求解全响应的问题。此问题可用分别求解零输入响应和零状态响应后再进行叠加的方法来解。（1）求零输入响应：将电路激励电源除去（理想电流源开路），保留其内阻（），以作为初始储能电压，换路后的电路总电阻 时间常数 于是 （2）求零状态响应：令，则。电路在电源作用下电容器充电，稳态值 时间常数，于是零状态响应 完全响应 4、助学材料之总结性内容1、把电源的作用称为激励，而把由激励产生的结果称为响应。所以激励与响应的关系，就是输入与输出的关系。2、RC电路的零状态响应：换路前电容元件没有储能，换路后，由外部激励产生电路的响应。（课本提法：换路前电容元件未储有能量，即。在此条件下，由电源激励所产生的响应，称为零状态响应。）3、RC电路的零输入响应：换路前电容元件有储能，换路后电路中没有外部激励，由电容元件储存的能量产生电路的响应（课本提法：是指无外部电源激励，输入信号为零。在此条件下，由电容元件电压的初始值所产生的响应，称为零输入响应）。4、RC电路的全响应：换路前电容元件有储能，换路后电路中有外部激励，由电容元件储存的能量和外部激励共同产生电路的响应。全响应零状态响应+零输入响应5、时间常数对含有电容的一阶电路：。对含有电感的一阶电路：。其中R是换路后的电路除去电源和储能元件后在储能元件两端所得无源二端网络的等值电阻。的物理意义：的大小反映了电路中能量储存或释放的速度，愈大则暂态过程时间愈长。第十三周导学助学材料1、导学材料3.3 一阶线性电路暂态分析的三要素法2、助学材料之重点内容介绍三要素：初始值、稳态值及时间常数。分析一阶段线性电路暂态过程中任意响应的一般公式为：这种不需求解电路的微分方程而只利用、和这三个要素求解一阶线性电路暂态响应的方法叫做一阶线性电路暂态分析的三要素法。需要注意的是，三要素法只适用于在直流电源作用下的RC或RL一阶线性电路。而经典法本身则适用于任何线性电路的暂态分析。3、助学材料之例题精解【例题】电路如图所示，U=20V，C=4F，R=50k。在t = 0时闭合S1，在t=0.1秒时闭合S2。求S2闭合后的电压uR(t)。设uc(0)=0。【解析】该题使用三要素法求解。（一）t=0时闭合S1（1）求初始值。根据换路定理：（2）求稳态值。闭合S1电路稳定后，电容相当于开路，此时等效电路如下：（3）求时间常数。（4）电容电压的响应关系为：（二）在t=0.1s时闭合S2求出此时电容电压的值为第二次换路后的等效电路（1）求电阻电压的初始值。（2）求电阻电压稳态值。稳态电路如图所示：（3）求时间常数。（4）电阻电压的相应为：4、助学材料之总结性内容简要步骤如下：（1）求稳态值：取换路后的电路，将其中的电感元件视作短路，电容视作开路，获得直流电阻性电路，求出各支路电流和各元件端电压，即为它们的稳态值。（2）求初始值：参看第1、2讲。（3）求时间常数对含有电容的一阶电路：对含有电感的一阶电路：其中是换路后的电路除去电源和储能元件后从原储能元件两端看进去的等效电阻。（4）将结果代入公式即为所求暂态过程电压、电流随时间变化规律。第十四周导学助学材料1、导学材料4.1 半导体的基本知识与PN结 4.1.1半导体的基本知识 4.1.2PN结及其单向导电特性4.2 半导体二极管及其应用电路 4.2.1半导体二极管4.2.2二极管应用电路2、助学材料之重点内容介绍束缚电子受到热激发，获得足够的能量脱离共价键的约束变成一个自由电子。在原来的位置上留下一个空位置，叫做空穴。价电子跑了，形成空穴。空穴带正电。在其它力的作用下，空穴吸引邻近的电子来填补，这样的结果相当于空穴的迁移，而空穴的迁移相当于正电荷的移动，因此可以认为空穴是载流子。空穴迁移和电子迁移方向是相反的。空穴的迁移相当于正电荷的移动。空穴和自由电子都是载流子。本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。浓度越高导电能力越强。（温度越高，载流子的浓度越高，导电能力越强）。往纯净的半导体中掺入某些杂质，增加载流子浓度（或者是自由电子，或者是空穴）使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为N型半导体（电子半导体），使空穴浓度大大增加的杂质半导体称为P型半导体（空穴半导体）。所以掺入5价元素就是N型半导体，掺入3价元素就是P型半导体。N型半导体中的载流子是什么？1、由施主原子（磷原子五价元素）提供的电子，浓度与施主原子相同。2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。3、掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。P型半导体中的载流子是什么？1、受主原子（硼原子三价元素）提供空穴总结：N型半导体中电子是多子，其中大部分是掺杂提供的电子，本征半导体中受激产生的电子只占少数。N型半导体中空穴是少子，少子的迁移也能形成电流，由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。近似认为多子与杂质浓度相等。P型半导体中空穴是多子，电子是少子。内电场的形成是由多子的扩散而引起的。内电场的方向由N指向P。扩散的结果是使空间电荷区逐渐加宽，内电场加强，内电场加强后，反而使扩散运动减弱了。内电场越强，就使漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。注意：1、空间电荷区中没有载流子。2、空间电荷区中内电场阻碍P中的空穴、N中的电子（都是多子）向对方运动（扩散运动）。3、P中的电子和N中的空穴（都是少子），数量有限，因此由它们形成的电流很小。PN节的单向导电性：PN结加上正向电压、正向偏置的意思都是：P区加正、N区加负电压；PN结加上反向电压、反向偏置的意思都是：P区加负、N区加正电压。正向偏置时，外电场和内电场方向相反，削弱了内电场，有利于多子的扩散。形成了一个由P指向N的外电流。这个电流比较大（原因：由扩散引起的）反向偏置时，外电场和内电场方向相同，空间电荷区变宽，内电场加强了，有利于漂移。由于少子数量有限，形成电流非常小。3、助学材料之习题精解【例题】在图示电路中，E=5V，二极管的正向压降可忽略不计，试分别画出输出电压uo的波形。【解析】（1）分析：在图（a）中，假设电压源负极接地，将二极管D断开，二极管阳极对地电位为，二极管阴极对地电位为，如图所示，分析如下：当，即时，二极管D导通，。当，即时，二极管D截止，。答案：波形如图所示。（2）分析：在图（b）中，假设电压源负极接地，将二极管D断开，二极管阳极对地电位为，二极管阴极对地电位为，如图所示，分析如下：当，即时，二极管D导通，。当，即时，二极管D截止， 。答案：波形如图所示。4、助学材料之总结性内容杂质半导体：在本征半导体中掺入某些微量的杂质构成杂质半导体。（1）P型半导体：在本征半导体中掺入适量三价元素（硼、铝），形成空穴型（P型）半导体。多数载流子是空穴。（2）N型半导体：在本征半导体中掺入适量五价元素（磷、锑），形成自由电子型（N型）半导体。多数载流子是自由电子。PN结：P型半导体和N型半导体制作在一起，在交界面处形成了一个很薄的空间电荷区，这就是PN结。单向导电性PN结外加正向电压（或正向偏置）：将P型区接电源正极，N型区接电源负极。PN结呈现低阻值，处于导通状态。PN结外加反向电压（或反向偏置）：将P型区接电源负极，N型区接电源正极。PN结呈现高阻值，处于截止状态。结论：PN结正向导通，反向截止，即具有单向导电性。（3）二极管的伏安特性1、正向特性（1）死区电压当二极管加正向电压，但正向电压不足够大时，二极管处于截止状态。此时对应的最大电压，称为死区电压。（2）工作电压（正向导通区）当正向电压大于死区电压时，电流I增长很快，二极管呈现出一个小电阻。当二极管充分导通后，其正向电压基本维持不变，称为正向导通电压UF.。2、反向特性（1）反向截止区当二极管外加反向电压（反向偏置）时，仅有很小的反向饱和电流IR。（2）反向击穿区当反向电压增加到一定值时，反向电流剧增，称为二极管的反向击穿。（4）二极管的模型1、理想模型正向偏置时管压降uD=0，相当于短路；反向偏置时iD=0，相当于开路。2、恒压降模型它是指二极管导通后，管压降是恒定值。硅管的管压降为0.7V；锗管的管压降为0.3V。第十五周导学助学材料1、导学材料4.3 放大电路的基本概念及其性能指标 4.3.1放大电路的基本概念 4.3.2放大电路的性能指标4.4三极管及其放大电路 4.4.1三极管 4.4.2共发射极放大电路 4.4.3射极输出器2、助学材料之重点内容介绍一、三极管的类型按PN结的组合方式分为NPN型和PNP型。二、三极管的电流分配与放大作用电流放大的外部条件：发射结加正向电压，集电结加反向电压。电流放大倍数：；三、三极管的特性曲线1、输入特性曲线在三极管共发射极连接的情况下，当集电极与发射极之间的电压