第1章 电工电子技术

1、跳转到第一页第第3页页第二篇第二篇第二页第二页第二页第二页原子核原子核中有质子和中子，其中质子带正电，中子不带电绕原子核高速旋转的电子带负电自然界物质的电结构：自然界物质的电结构：电子正电荷正电荷负电荷负电荷=原子结构中原子结构中：原子核导体的外层电子数很少且距离原子核较远，因此受到原子核的束缚力很小，极易挣脱原子核的束缚游离到空间成为自由电子，自由电子在外电场作用下定向移动形成电流。原子核半导体的外层电子数一般为4个，其导电性界于导体和绝缘体之间。原子核绝缘体外层电子数常为8个，且距离原子核较近，因此受到原子核很强的束缚力而无法挣脱，我们把外层电子数为8个称为稳定结构，这种结构中不存在自由电

2、子，因此不导电。第四页第四页绝缘体是否绝缘体是否在任何条件在任何条件下都不导电下都不导电？当外界电场的作当外界电场的作用超过原子核对用超过原子核对外层电子的束缚外层电子的束缚力时，绝缘体的力时，绝缘体的外层电子也同样外层电子也同样会挣脱原子核的会挣脱原子核的束缚成为自由电束缚成为自由电子，这时我们称子，这时我们称为绝缘被为绝缘被 击穿。击穿。半导体有半导体有什么特殊什么特殊性？性？半导体的导电性虽然 介于导体和绝缘体之间，但半导体在外界条件变化时，其导电能力会大大增强；若掺入某些杂质后，其导电能力甚至会增加成千上万倍，半导体的这种特殊性，使它在电子技术中得到了广泛地应用。第四页第四页如发电机、

3、电池等，电源可将其它形式的能如发电机、电池等，电源可将其它形式的能量转换成电能，是向电路提供能量的装置。量转换成电能，是向电路提供能量的装置。指电动机、电灯等各类用电器，在电路中是接收指电动机、电灯等各类用电器，在电路中是接收 电能的装置，可将其它形式的能量转换成电能。电能的装置，可将其它形式的能量转换成电能。将电源和负载连成通路的输电导线、控制电将电源和负载连成通路的输电导线、控制电路通断的开关设备和保护电路的设备等。路通断的开关设备和保护电路的设备等。第四页第四页 电路可以实现电能的电路可以实现电能的传输、分配和转换。传输、分配和转换。电力系统中：电力系统中：电子技术中：电子技术中： 电路

4、可以实现电信号电路可以实现电信号的传递、存储和处理。的传递、存储和处理。第四页第四页电源电源负负载载负负载载电源电源开关开关实体电路实体电路isus+_r0中间环节中间环节电路模型电路模型rl+ u导线导线第四页第四页实际电路元件的电特性是多元的、复杂的。实际电路元件的电特性是多元的、复杂的。ir r l消耗电消耗电能的能的电电特性可用电阻特性可用电阻元件表征元件表征产生产生磁场的电磁场的电特性可用电感特性可用电感元件表征元件表征由于白炽灯中耗能由于白炽灯中耗能的因素大大于产生的因素大大于产生磁场的因素，因此磁场的因素，因此l l 可以忽略可以忽略白炽灯的电白炽灯的电路模型可表路模型可表示为：

5、示为：第四页第四页rc+ usis电阻元件电阻元件电容元件电容元件理想电压源理想电压源理想电流源理想电流源l电感元件电感元件第四页第四页 第四页第四页dtdqi 电流强度等于单位时间内通过导体横截面电流强度等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。的电荷量。：1a=103ma=106a=109na 电荷的定向移动形成电流。电荷的定向移动形成电流。 电流的大小用电流强度表示，简称电流电流的大小用电流强度表示，简称电流。tqi 第四页第四页 电路中电路中a、b两点间的电压定义为单位正电两点间的电压定义为单位正电 荷由荷由a点移至点移至b点电场力所做的功。点电场力所做的功。 电压是电路中产生电流的根本原

6、因。电压是电路中产生电流的根本原因。 电压等于电路中两点电位之差。电压等于电路中两点电位之差。dqdwuababqwuabab：第四页第四页 解题前在电路图上标示的电压、电流方解题前在电路图上标示的电压、电流方向称为参考方向。向称为参考方向。airub airub 第四页第四页i +us rr0第四页第四页当当ua =3v ub = 2v时时u1 =1vu2=1v 第四页第四页uitw 第四页第四页ruriuitwp22功的单位为功的单位为焦耳焦耳，时间单位为时间单位为秒秒时，电功率的单位是时，电功率的单位是“瓦瓦”%100%1002212ppppp第四页第四页 则某部分电路功率则某部分电路功

7、率 p 0 , , 说明说明u、i 实际方向与实际方向与参考方向一致，说明电路吸收电功率，参考方向一致，说明电路吸收电功率，为负载为负载。 ， 当某部分电路功率当某部分电路功率 p 0 时时, , 则说明则说明 u、i 实际方实际方向与参考方向相反，此部分电路发出电功率，向与参考方向相反，此部分电路发出电功率，为电源为电源。第四页第四页1. 电路由哪几电路由哪几部分组成？试部分组成？试述电路的功能述电路的功能。2. 电路元件与实电路元件与实体电路器件不何体电路器件不何不同？何谓电路不同？何谓电路模型？模型？3. 为何要引入为何要引入参考方向？参参考方向？参考方向与实际考方向与实际方向有何联系方

8、向有何联系与区别？与区别？4. 如何判别元件如何判别元件是电源还是负载是电源还是负载？第四页第四页1. 电气设备的额定值电气设备的额定值 电气设备的额定值是根据设计、材料及制造工艺等电气设备的额定值是根据设计、材料及制造工艺等因素，由制造厂家给出的技术数据。因素，由制造厂家给出的技术数据。（a）开路）开路u=usi0s usrsrl u=usir0 （b）通路）通路s usrsrlu=0ius/r0（c）短路）短路 usrsrlsius/(r0rl)第四页第四页1. 电源外电源外特性与横特性与横轴相交处轴相交处的电流的电流=？电源工作电源工作状态？状态？2. 该电阻允许加该电阻允许加的最高电压

9、的最高电压=？允许通过的最大允许通过的最大电流电流=？3. 额定电流为额定电流为100a的发电机，的发电机，只接了只接了60a的照的照明负载，还有明负载，还有40a电流去哪了电流去哪了？4. 电源的开路电压电源的开路电压为为12v,短路电流为短路电流为30a,则电源的则电源的us=?rs=？ui0u0i=?“1w、100”第四页第四页ruriuip/22221liwl2. 2. 电感元件是储能元件电感元件是储能元件rlcui0线性电阻元件线性电阻元件li0qu0线性电感元件线性电感元件线性电容元件线性电容元件3. 3. 电容元件是储能元件电容元件是储能元件221cuwc1. 电阻元件是耗能元件

10、电阻元件是耗能元件iur dtdilu ldtducicc第四页第四页u= us ，。0i/au/vi iu+_usrlb+_ar0第四页第四页i=is0u/vi/ai iu+_当实际电流源的内阻当实际电流源的内阻 rs=（相当于开路）（相当于开路）时，时，i= is 为为一定值，而电流源两端电压则由负载电阻一定值，而电流源两端电压则由负载电阻 rl 和和 i 共同共同确确定，这样的电源称为定，这样的电源称为理想电流源理想电流源简称简称电流源电流源。isrlbars第四页第四页i iu+_br0rlus+_a r0u iarlr0isbu+_第四页第四页us = is r0内阻改并联内阻改并联

11、is = usr0内阻改串联内阻改串联bi ir0uab+_us+_ais r0us bi ir0uab+_a第四页第四页1. ul=0时，时，wl是是否也为否也为0？若？若ic=0时，时，wc是否为是否为0？2. 上述直流情况上述直流情况下，电感线圈的下，电感线圈的等效电路模型？等效电路模型？3. 电感元件在直电感元件在直流时相当于短路流时相当于短路， l 是否为零是否为零？电容元件在直流电容元件在直流时相当于开路，时相当于开路，c是否为零？是否为零？4. 理想电源和实际理想电源和实际电源有何区别？理电源有何区别？理想电源之间能否等想电源之间能否等效互换？实际电源效互换？实际电源模型的互换如

12、何？模型的互换如何？+li=0ul=0c+12v3al第四页第四页10v+2a2 i讨论题讨论题a32410a72210a5210iiii = ?第四页第四页212121pppuuurrrruir2r1uii1i2r1r2iuu1u22121211111pppiiirrrrn第四页第四页【解】【解】 rab=r1+ r6+(r2/r3)+(r4/r5)r1r2r3r4r5r6ab由由a、b端向里看，端向里看， r2和和r3， r4和和r5均连接在相同的两点之间，因均连接在相同的两点之间，因此是此是并联并联关系，把这关系，把这4个电阻个电阻两两并两两并联联后，电路中除了后，电路中除了a、b两点不

13、再有结两点不再有结点，所以它们的等效电阻与点，所以它们的等效电阻与r1和和r6相串联。相串联。第四页第四页n1. 支路：支路： 一个或几个二端元件首尾相接中间一个或几个二端元件首尾相接中间没有没有分岔分岔，使各元件上通过的，使各元件上通过的电流相等电流相等，这，这种连接方式称为种连接方式称为。n2. 结点：结点： 三条或三条以上支路的联接点称之为三条或三条以上支路的联接点称之为。n3. 回路：回路：电路中的任意闭合路径称为电路中的任意闭合路径称为回路回路。n4. 网孔：网孔： 单一闭合路径，其中不包含其它支路的单一闭合路径，其中不包含其它支路的回路称为回路称为网孔网孔。第四页第四页 节点共节点

14、共a、 b 2个个支路共支路共3条条回路共回路共3个个例例#1#2#3回路几个回路几个？abi1i2i3u2+-r1r3r2+_u1+_几条几条支路支路？结点几个？结点几个？网孔数网孔数？网孔共网孔共2个个第四页第四页例例支路：共支路：共 ？条？条回路：共回路：共 ？个？个节点：共节点：共 ？个？个6条条4个个独立回路：？个独立回路：？个7个个i3us4us3_+r3r6+r4r5r1r2abcdi1i2i5i6i4_第四页第四页用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系用来描述电路中各部分电压或各部分电流间的关系, ,其中包括其中包括基氏电流定律基氏电流定律（）和）和基氏电压定律基氏电压定

15、律（) )两个定律。两个定律。例例i1i2i3i44231iiii i =0即：即：04231iiii第四页第四页i=?i1i2i3例例例例i1+i2=i3i=0iu2ru3+_u2+_u1+_rrr电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。电流定律还可以扩展到电路的任意封闭面。第四页第四页 #1#1#2i1i2i3r3us1+_us2_+r1r2例例0s13311uriri#3#2s13311uriri#3s2s12211uuriri第四页第四页0111222333sssaburiuririuu例例第四页第四页r0rlusil0rruisrrrurip2l0sl2)(l2l002s)(4rrrr

16、up由此式能看出负载上由此式能看出负载上获得最大功率的条件获得最大功率的条件吗？吗？第四页第四页当这两个电阻当这两个电阻相串或相并时相串或相并时，等效电阻，等效电阻r？负载获得最大功负载获得最大功率的条件？最大率的条件？最大功率为多少？功率为多少？a4=？ a5 =？结点？支路？结点？支路？uab=？i=？10k10pmax=us24r0r1r2i1i2ir3i3a4a5a4=13maa5=3ma2 i12v+_16v+_155abn=2b=3第四页第四页电位具有电位具有，相对于参考点较高的电位点是，相对于参考点较高的电位点是比参考点低的电位点为比参考点低的电位点为。参考点的电位一般。参考点的

17、电位一般电位实际上就是电路中电位实际上就是电路中，电压常用，电压常用，而电位则用，而电位则用，电位的单位也是，电位的单位也是va = +5v ab1 5avb = 5v ab1 5a例例例例第四页第四页bas s打开时，打开时，a a 点电位点电位？s闭合时闭合时a点电位点电位？例例12v6k4k20k12vss6k4k20k12v12vba第四页第四页 电位值是相对的电位值是相对的, ,参考点选得不同，参考点选得不同，电路中其它各点的电位也将随之改变；电路中其它各点的电位也将随之改变； 电路中两点间的电压值是固定的，不电路中两点间的电压值是固定的，不会因参考点的不同而改变。会因参考点的不同而

18、改变。第四页第四页 在多个电源同时作用的在多个电源同时作用的中，中，任何支路的电流或任意两点间的电压，都任何支路的电流或任意两点间的电压，都是各个电源是各个电源所得结果的所得结果的代数和代数和。概念概念:第四页第四页iiiiii i ii333222111 +r2bai1i2i3r3u2+_r1u1+_r2i1i2i3r3r1u1+_bar2i1i2i3r3r1u2+_ba第四页第四页用叠加原理求下图所示电路中的用叠加原理求下图所示电路中的i2 2。例例bai237.2v+_212v+_6i212v+_ba236i27.2v+_ba236a1633)6/3(2122i解解12v电源单独作用时：

19、电源单独作用时：a1)2/3(62 .7 2i7.2v电源单独作用时：电源单独作用时：第四页第四页例例+-i4a20v10 10 10 i4a10 10 10 +-i20v10 10 10 a2214ia1101020 i第四页第四页1. 1. 叠加定理只适用于线性电路（电路参数不随电压、叠加定理只适用于线性电路（电路参数不随电压、电流的变化而改变）。电流的变化而改变）。 2. 2. 叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。叠加时只将电源分别考虑，电路的结构和参数不变。暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令暂时不予考虑的恒压源应予以短路，即令u=0；暂时不予；暂时不予考虑的恒流源应予以开路

20、，即令考虑的恒流源应予以开路，即令is=0。=+第四页第四页 333 iii 32332332333233)()()(riririiripr3i3=+第四页第四页 对外电路来说，任何一个线性对外电路来说，任何一个线性，均可以用一个理想电压源和一个，均可以用一个理想电压源和一个电阻元件串联的有源支路来电阻元件串联的有源支路来，其，其电压源电压电压源电压u us s等于线性有源二端网络的开等于线性有源二端网络的开路电压路电压uoc，电阻元件的阻值，电阻元件的阻值r0等于线性有等于线性有源二端网络源二端网络两个端子间的等效电阻两个端子间的等效电阻rab。这就是。这就是。概念概念:第四页第四页无源二端网络：