电工学课件(第1讲).ppt

2020 3 26 1 电工学 主讲教师 付莉单位 信控学院电工电子教学与实验中心电话绪论 电工学 是大学本科工科非电类各专业必设的技术基础课当今世界上 人们衣食住行的基本生活条件现代一切科学技术的发展与工农业生产都离不开电工及电子技术的支撑 电能的应用及其与生产发展的关系 第一次工业革命由蒸汽机的发明而引发 越来越广泛的机械化大大提高了工农业的生产效率 第二次工业革命由电动机的发明而引发 越来越广泛的电气化进一步推动人类文明的发展 极大地改变着物质生活和精神生活的条件 工业生产中电力机械的动力设备 电动机采矿 冶金 轧钢 锻造和铸造机械 金属冷加工机械机床等 电能的应用 机械加工工艺 电加工技术电镀 电焊 电炉冶金 电蚀加工 超声波加工 电子束和离子束加工等 测量与控制长度 速度 温度 时间 压力 流量 照度和色度等 交通与通讯汽车与火车 飞机 轮船 广播 电视 电影及电话 农业 医疗 军事 国防 信息 电能的应用为人们提供了极大便利 绪论 便于转换电能水能电能热能电能光能电能机械能电能化学能 课程内容 电工学 电工技术 电子技术 课程任务 理解基本概念 基本理论和分析方法 学用结合 举一反三 融会贯通 完整掌握课程体系 培养自学能力 按要求参加实验培养良好的实验素质 注重实践技能的培养 理论与实践相结合 互相促进 全面提高 课程相关信息 课程学时 32学时 课程学分 2学分 课程实验 12学时 0 5学分 独立设课 考核方式 采用考查的形式 理论课 成绩评定依据平时作业情况占20 上课听课情况占20 课堂出勤情况20 测验成绩占30 课堂表现占10 有下列情形之一者将取消其理论课成绩 1 作业缺交1 4及以上者 2 未经许可无故缺勤达12学时及以上者 迟到 早退1次算缺勤1学时 3 测试成绩不及格者 实验课 根据学生对实验的预习情况 实验态度 实验操作 实验结果和实验报告部分的数据处理过程对实验过程进行综合的考核 BerryTheNewTerm 愿每一位同学获得成功 第一章直流电路 1 1电路和电路图 1 2电路中的物理量 1 3理想电路元件 1 4电路的基本定律 1 5电路的工作状态 1 6支路电流法 1 7叠加定理 1 8等效电源定理 本章要求 1 了解电路的作用和组成 2 理解电路基本物理量的意义 3 了解电路的通路 开路和短路状态 理解额定值 功率平衡的概念 4 理解参考方向和关联参考方向的意义 5 了解电路模型的概念 6 掌握理想电阻元件 理想电压源和理想电流源的特性 7 掌握电路的基尔霍夫定律 8 掌握实际电源的两种模型及其等效变换 9 掌握用支路电流法 叠加定理和等效电源定理分析电路的方法 返回 第一章直流电路第一节电路和电路图 一 电路的组成和作用 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 实际电路 实例 手电筒电路 1 a 组成 电源 电能或电信号的发生器 用电设备 负载 中间环节 连接电源和负载的部分 b 作用 a能量的传输 分配与转换 例如 信号的放大 滤波 检波等等 b信息的传递 控制与处理 例如 电力系统中的输电电路 c 几个重要名词 1 额定值 电源和负载等电气设备在工作时 电流 电压和功率都有一定的限额 这些限额是用来表示它们的正常工作条件和工作能力的 称为电气设备的额定值 2 额定电压 电气设备正常工作时的端电压 3 额定电流 电气设备在一定的环境温度下长期连续工作时或在规定的时间内 所允许通过而不会引起设备损坏的最大电流 4 额定功率 电气设备正常工作时的输出功率或输入功率 5 额定状态 通常当实际值等于额定值时 电器设备的工作状态称为额定状态 当实际功率或电流大于额定值时称为过载 小于额定值时称为欠载 反映实际电路部件的主要电性质的理想电路元件及其组合 电路图 电路模型 二 电路模型 理想电路元件 具有某种确定的电磁性能的理想元件 电磁性能 1 消耗电能 2 供给电能 3 储存电场能量 4 储存磁场能量 基本的理想电路元件 1 电阻元件 表示消耗电能的元件 电阻符号 二端元件 2 电感元件 表示产生磁场 储存磁场能量的元件 电感符号 3 电容元件 表示产生电场 储存电场能量的元件 电容符号 C R 4 电压源和电流源 表示将其它形式的能量转变成电能的元件 电压源符号 电流源符号 注意 基本理想电路元件有三个特征 a 只有两个端子 b 可以用电压或电流按数学方式描述 c 不能被分解为其他元件 具有相同的主要电磁性能的实际电路部件 在一定条件下可用同一电路模型表示 同一实际电路部件在不同的应用条件下 其电路模型可以有不同的形式 例 电感线圈的电路模型 在直流情况下 在高频交流情况下 第二节电路中的物理量 电路中的主要物理量有电压 电流 电荷 磁链 能量 电功率等 在线性电路分析中人们主要关心的物理量是电流 电压和功率 一 电流 电流 带电粒子有规则的定向运动 电流强度 单位时间内通过导体横截面的电荷量 单位 A 安培 kA mA A 方向 规定正电荷的移动方向为电流的方向 元件 导线 中电流流动的实际方向只有两种可能 问题 对于复杂电路或电路中的电流随时间变化时 电流的实际方向往往很难事先判断 参考方向 任意假定一个正电荷运动的方向即为电流的参考方向 电流的参考方向与实际方向的关系 实际方向 i 0 实际方向 i 0 表示的是电流的方向 电流参考方向的两种表示 用箭头表示 箭头的指向为电流的参考方向 用双下标表示 如iAB 电流的参考方向由A指向B 二 电压 电位V 单位正电荷q从电路中一点移至参考点 V 0 时电场力做功的大小 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 方向和单位 电位真正降低的方向 电压降的方向 V 伏 kV mV V 例 已知 4C正电荷由a点均匀移动至b点电场力做功8J 由b点移动到c点电场力做功为12J 若以b点为参考点 求a b c点的电位和电压Uab Ubc 若以c点为参考点 再求以上各值 解 1 2 结论 电路中电位参考点可任意选择 参考点一经选定 电路中各点的电位值就唯一确定 当选择不同的电位参考点时 电路中各点电位值将改变 但任意两点间电压保持不变 问题 复杂电路或交变电路中 两点间电压的实际方向往往不易判别 给实际电路问题的分析计算带来困难 电压 降 的参考方向 假设高电位指向低电位的方向 U 0 电压参考方向的三种表示 1 用箭头表示 2 用正负极性表示 3 用双下标表示 关联参考方向 元件或支路的u i采用相同的参考方向称之为关联参考方向 反之 称为非关联参考方向 i u 关联参考方向 i u 非关联参考方向 例 电压电流参考方向如图中所示 问 对A B两部分电路电压电流参考方向关联否 答 A电压 电流参考方向非关联 B电压 电流参考方向关联 注意 分析电路前必须选定电压和电流的参考方向 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 参考方向不同时 其表达式相差一负号 但电压 电流的实际方向不变 三 电功率 单位时间内电场力所做的功 定义 功率的单位 W 瓦 Watt 瓦特 能量的单位 J 焦 Joule 焦耳 电路吸收或发出功率的判断 u i取关联参考方向 P ui表示元件吸收的功率 P 0吸收正功率 实际吸收 负载 P 0吸收负功率 实际发出 电源 u i取非关联参考方向 P ui表示元件发出的功率 P 0发出正功率 实际发出 电源 P 0发出负功率 实际吸收 负载 例1 在下图中 方框代表电源或负载 已知U 220V I 1A 试问那些方框是电源 哪些是负载 关联参考方向 p ui 0吸收负功率 是电源 非关联参考方向 p ui