孙学平课件第二章电工基础知识(02)

1、安全防范系统安装维护员安全防范系统安装维护员主讲：孙学平主讲：孙学平安徽大学电子信息工程学院安徽大学电子信息工程学院第第2 章电工基础知识章电工基础知识2.1电工与电路基础电工与电路基础2.2常用电路基本元器件的图形符号常用电路基本元器件的图形符号2.3安全防范系统通用图形符号安全防范系统通用图形符号2.4配电知识配电知识2.5防雷知识防雷知识2.6安全生产安全生产 本章重点内容：电路的基本概念和主要参数、电本章重点内容：电路的基本概念和主要参数、电路中的基本元件及特征、安防系统配电和防雷基础知路中的基本元件及特征、安防系统配电和防雷基础知识。识。第一节第一节电工与电路基础电工与电路基础一、一

2、、 电路的基本概念电路的基本概念电路电路-电流的通路，是为了某种需要由某些电工设备电流的通路，是为了某种需要由某些电工设备 或元件（电气器件）按一定的方式组合起来，或元件（电气器件）按一定的方式组合起来， 用以实现某一种功能。用以实现某一种功能。由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算由电阻器、电容器、线圈、变压器、晶体管、运算放大器、传输线、电池、发电机和信号发生器等电放大器、传输线、电池、发电机和信号发生器等电气器件和设备连接而成气器件和设备连接而成1、电路和电路模型、电路和电路模型 低频信号发生器的内部结构低频信号发生器的内部结构变压器电容器电阻器电路的作用：(2)(2)发电机发电机

3、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 电工学的电路概念电工学的电路概念传递电能的通路。强传递电能的通路。强调电流、电压在各种电路元件上的关系和调电流、电压在各种电路元件上的关系和变化。变化。 电子学的电路概念电子学的电路概念传递信息的通路。重传递信息的通路。重点描述载有信息的电信号的各种变换。点描述载有信息的电信号的各种变换。电源电源(source)：提供能量或信号。提供能量或信号。负载负载(load)：将电能转化为其它形将电能转化为其它形式的能量。式的能量。 导线导线(line)、开关（、开关（switch)：将将电源与负载接成通路。电源与负载接

4、成通路。10BASE-T wall plate导线导线电池电池开关开关灯泡灯泡例例 如如电路的组成电路的组成电路主要由电源、负载、连接导线及开关等构成。电路主要由电源、负载、连接导线及开关等构成。 为了便于对电路进行分析和计算为了便于对电路进行分析和计算,一般要将实际一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路电路模型化，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。成与实际电路相对应的电路模型。理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、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

5、件等。电容元件和电源元件等。电路模型电路模型电路用电路图表示，图中设备或元件均采用国家统一电路用电路图表示，图中设备或元件均采用国家统一规定的符号来表示。用来等效日常生活、生产中的各规定的符号来表示。用来等效日常生活、生产中的各种实际电路。种实际电路。负载电源开关连接导线SRL+ UIUS+_R0 例如：手电筒的实际电路和电路模型例如：手电筒的实际电路和电路模型分析、研究的对象是分析、研究的对象是电路模型，而非实际电路电路模型，而非实际电路 结论：结论： 电路电路有两种含义：有两种含义： （1）实际电路）实际电路 （2）电路模型）电路模型 电路模型是由实际电路抽象而成的，它近电路模型是由实际电

6、路抽象而成的，它近似地反映实际电路的电气特性。电路模型似地反映实际电路的电气特性。电路模型是由一些理想元件和理想导线连接而成是由一些理想元件和理想导线连接而成的的。用不同特性的电路元件按不同的方式连接用不同特性的电路元件按不同的方式连接就构成不同特性的电路。就构成不同特性的电路。（1 1）电流电流 -带电粒子有秩序运动形成电流。带电粒子有秩序运动形成电流。（电子和质子都是（电子和质子都是带点的粒子。电子带负电荷，质子带正电荷。带电荷的多少称为电荷量，单位带点的粒子。电子带负电荷，质子带正电荷。带电荷的多少称为电荷量，单位是库伦，用是库伦，用Q表示。表示。6.24 个电子所具有的电荷量等于个电子

7、所具有的电荷量等于1库伦。）库伦。） 电流的大小电流的大小 用用电流强度（电流强度（I）表示：表示： 单位时间内通过导体横截面的电荷量。单位时间内通过导体横截面的电荷量。单位：单位：安培安培(Ampere)，用符号，用符号A表示。表示。1秒内秒内通过导体横截通过导体横截面的电荷量为面的电荷量为1库伦，则流过导体的电流为库伦，则流过导体的电流为1安培安培kA, mA , A 1A=103mA=106A=109nA单位换算单位换算2、电路中的基本物理量、电路中的基本物理量tQI 1018 电流的方向电流的方向 +10V10k I实际方向实际方向：正电荷移动的方向规定为电流的实际方向正电荷移动的方向

8、规定为电流的实际方向参考方向：分析电路时，对复杂电路中电流的实际方向很难参考方向：分析电路时，对复杂电路中电流的实际方向很难立即判断出来，必须引入电流立即判断出来，必须引入电流参考方向的概念。参考方向的概念。当参考方向与实际方向一致时，电流为正当参考方向与实际方向一致时，电流为正当参考方向与实际方向相反时，电流为负当参考方向与实际方向相反时，电流为负实际方向实际方向i 参考方向参考方向i 0实际方向实际方向i 参考方向参考方向i 0参考参考极性极性+实际极性实际极性+参考极性参考极性实际极性实际极性+ 0 (P0表明表明 u、i 实际方向一致实际方向一致) 表示元件发出功率表示元件发出功率 (

9、P0表明表明 u、i 实际方向相反实际方向相反)P0+iuu, i 为非关联参考方向为非关联参考方向P = ui表示元件发出功率表示元件发出功率P0iAu已知已知 u=5V, i = -1AP= ui = -5 W(发出功率发出功率)+5 IURU1U2例例 U1=10V， U2=5V。 分别求电源、电阻的功率。分别求电源、电阻的功率。I=UR/5PR吸吸= URI = 5 1 = 5 W（消耗功率）（消耗功率）PU1吸吸= -U1I = -10 1 = -10 W（提供功率）（提供功率）PU2吸吸= U2I = 5 1 = 5 W（消耗功率）（消耗功率）P发发 = 10 W， P吸吸= 5+

10、5=10 WP发发 =P吸吸 (功率守恒功率守恒)=(U1U2)/5=(105)/5=1 A对一闭合的电路，满足：对一闭合的电路，满足：发出的功率吸收的功率发出的功率吸收的功率结论：结论： 实际电路消耗的功率有以下几种情况：实际电路消耗的功率有以下几种情况： 1）P0，说明该电路消耗的功率为，说明该电路消耗的功率为P。 2）P =0，说明该电路不消耗功率。，说明该电路不消耗功率。 3）P0，说明该电路消耗的功率为，说明该电路消耗的功率为- P， 实实 际上是提供功率际上是提供功率P。 1、电路主要由负载、线路、电源、（、电路主要由负载、线路、电源、（ ）组成。）组成。 A. 变压器变压器 B.

11、 开关开关 C. 发电机发电机 D. 仪表仪表 2、 电流是由电荷的定向移动形成的电流是由电荷的定向移动形成的,习惯上把（习惯上把（ ）定向移动的方向作为电流的方向。定向移动的方向作为电流的方向。 左手定则左手定则 B. 右手定则右手定则 C.正电荷正电荷 D. 负电荷负电荷3、 电力系统中以电力系统中以“kWh”作为（作为（ ）的计量单位）的计量单位 A电压电压 B电能电能 C.电功率电功率 D.电位电位1、电位高低的含义，是指该点对参考点间的电流大小。（、电位高低的含义，是指该点对参考点间的电流大小。（ ）2、一段电路的电压、一段电路的电压Uab=-10V，该电压实际上是，该电压实际上是a

12、点电位高于点电位高于b点电位。（点电位。（ ）3、没有电压就没有电流，没有电流就没有电压。（、没有电压就没有电流，没有电流就没有电压。（ ）4、负载电功率为正值表示负载吸收电能、负载电功率为正值表示负载吸收电能,此时电流的实际方向此时电流的实际方向与电压降方向一致。（与电压降方向一致。（ ）（1） 电阻电阻 从实际电阻器抽象出来的模型，在电路中表示耗能的器从实际电阻器抽象出来的模型，在电路中表示耗能的器件，如灯泡、电热器等。在电路中通常用作负载。件，如灯泡、电热器等。在电路中通常用作负载。符号符号 如果一个二端元件在任一瞬间其端电压和电流之间的关系可如果一个二端元件在任一瞬间其端电压和电流之间

13、的关系可由由u-iu-i平面上的一条曲线（伏安特性平面上的一条曲线（伏安特性VCRVCR）所决定，则此二端元件）所决定，则此二端元件称为电阻。称为电阻。电阻的单位：电阻的单位： (欧姆欧姆)+Riu3、电路中的主要元件、电路中的主要元件电阻的分类：线性电阻：线性电阻：电阻的伏安特性曲线是一条经过坐标原点的直线。电阻的伏安特性曲线是一条经过坐标原点的直线。非时变电阻：非时变电阻：电阻的伏安特性曲线不随时间变化。电阻的伏安特性曲线不随时间变化。线性非时变电阻：线性非时变电阻：其伏安特性曲线是一条不随时间变化的其伏安特性曲线是一条不随时间变化的 且经过坐标原点的直线。且经过坐标原点的直线。电压与电流

14、取关联参考方向电压与电流取关联参考方向欧姆定律欧姆定律 (Ohms Law) ： 给电阻通以电流给电阻通以电流i，电阻两端就会产生一定的电压降，电阻两端就会产生一定的电压降u。电压与电。电压与电流的比值为一常数即电阻流的比值为一常数即电阻R。（体现了电阻器对电流呈现阻力的。（体现了电阻器对电流呈现阻力的本质。对电流既有阻力，电流要流过，必然要消耗能量，沿电流本质。对电流既有阻力，电流要流过，必然要消耗能量，沿电流流动的方向必然要产生电压降。）流动的方向必然要产生电压降。）u R iR 称为电阻称为电阻单位名称：欧单位名称：欧(姆姆) 符号符号: R+ui令令 G 1/RG称为电导称为电导则则

15、欧姆定律表示为欧姆定律表示为 i G u .单位名称：西单位名称：西(门子门子) 符号符号: S (Siemens)电压和电流取非关联参考方向电压和电流取非关联参考方向R+ui则欧姆定律写为则欧姆定律写为 u Ri 或或 i Gu说明：说明：实用的导体也有电阻，其大小取决于导线的长度、实用的导体也有电阻，其大小取决于导线的长度、 横截横截 面积和材料的电阻率。电阻率越小的材料导电性越好。银是最好面积和材料的电阻率。电阻率越小的材料导电性越好。银是最好的导体，目前电气设备中通常采用铜或铝作导线。的导体，目前电气设备中通常采用铜或铝作导线。 电阻是无记忆性的元件电阻是无记忆性的元件 任一时刻线性电

16、阻的电压（电任一时刻线性电阻的电压（电流）是由同一时刻的电流（电压）决定的。流）是由同一时刻的电流（电压）决定的。 注意：表达式中有两套正负号：注意：表达式中有两套正负号：(1) 式前的正负号由式前的正负号由U、I 参考方向的关系确定；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值本身的正负则说明实际方向与参考方向 之间的关系。之间的关系。通常取通常取 U、I 参考方向为关联参考方向。参考方向为关联参考方向。Riu+电阻的开路与短路（电阻在电路中的两种特殊工作状态）电阻的开路与短路（电阻在电路中的两种特殊工作状态）1、当、当 R = 0 (G = )，视其为短路。

17、，视其为短路。 无论无论 i为何有限值时，为何有限值时，u = 0。2、当、当 R = (G = 0 )，视其为开，视其为开路。路。 无论无论u为何有限值时，为何有限值时，i = 0。ui0开路开路ui0短路短路 欧姆定律的应用欧姆定律的应用 部分电路欧姆定律：部分电路欧姆定律： 在不包含电源的电路中，流过导体的电流与这段导在不包含电源的电路中，流过导体的电流与这段导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。 全电路欧姆定律：全电路欧姆定律： 在全电路中，电流与电源的电动势成正比，与整在全电路中，电流与电源的电动势成正比，与整个电路的内、外电阻之和成反比。

18、（电源的电压在个电路的内、外电阻之和成反比。（电源的电压在数值上等于闭合电路中内外电路电压降之和）数值上等于闭合电路中内外电路电压降之和）RUI rRUI电阻元件吸收的功率电阻元件吸收的功率R+ui电阻元件在任何时刻总是消耗能量的。电阻元件在任何时刻总是消耗能量的。电阻的主要参数：电阻值、额定功率电阻的主要参数：电阻值、额定功率R+uiP=UI=RI2表明2)(RIIRIUIP（2）电容）电容电容器的构成电容器的构成： 两块金属板用绝缘介质（空气、云母、绝缘纸两块金属板用绝缘介质（空气、云母、绝缘纸、电解质等）隔开就构成了一个实际电容器。由于、电解质等）隔开就构成了一个实际电容器。由于介质不导

19、电，在外电源作用下，介质不导电，在外电源作用下，两块金属板两块金属板上分别上分别带上等量异性电荷（形成电场的两极），在介质中带上等量异性电荷（形成电场的两极），在介质中建立电场并具有电场能量。撤去电源，电极上的电建立电场并具有电场能量。撤去电源，电极上的电荷仍可长久地聚集下去，是一种储存电荷的元件。荷仍可长久地聚集下去，是一种储存电荷的元件。也可以说是也可以说是储存电场能量的元件。储存电场能量的元件。电容是实际电容器的理想模型电容是实际电容器的理想模型是一种电荷与电压相约束的元件是一种电荷与电压相约束的元件_+ qqU实际电容器实际电容器 任何时刻，电容元件极板上的电荷任何时刻，电容元件极板上

20、的电荷q与电压与电压 u 成正比。成正比。qu 特性曲线是过原点的直线即为线特性曲线是过原点的直线即为线性电容。性电容。quo线性时不变电容元件线性时不变电容元件一个二端元件，任意时刻其端电压一个二端元件，任意时刻其端电压u u与其储存的电与其储存的电荷荷q q之间的关系能用之间的关系能用u-qu-q平面上一条曲线表示，该平面上一条曲线表示，该元件即为电容元件。元件即为电容元件。tanuqC Cuq C为正值常数，电容量为正值常数，电容量注：电容元件简称为电容，其符号注：电容元件简称为电容，其符号C既表示元件既表示元件的参数，也表示电容元件。的参数，也表示电容元件。符号及单位符号及单位单位：法

21、拉（单位：法拉（F），实际使用时常用），实际使用时常用 F，pF等表示。等表示。Cu+q-q1F=106 F1 F =106pF电容元件的伏安关系电容元件的伏安关系dtduCticc)( 关联参考方向关联参考方向电压电压u u的参考方向由的参考方向由正极板指向负极板正极板指向负极板q=cuq=cu。当电流与电压。当电流与电压参考方向一致时：参考方向一致时：Cuc(t)ic(t)dttduCdtCuddttdqticcc)()()()( 非关联参考方向：非关联参考方向： 在某一时刻电容的电流取决于该时刻电容在某一时刻电容的电流取决于该时刻电容电压的电压的变化率变化率 0时，时，i0,电容极板上电

22、荷量增加，电电容极板上电荷量增加，电容器充电。容器充电。 =0时，时， i=0，电容电压不变时电流为零，电容电压不变时电流为零，相当于开路，电容有隔直流作用。相当于开路，电容有隔直流作用。 0时，时， i0,电容极板上电荷量减少，电电容极板上电荷量减少，电容器放电。容器放电。 dtdudtdudtdu当电压、电流参考方向一致的条件下，在任一时刻，电容元件当电压、电流参考方向一致的条件下，在任一时刻，电容元件吸收的功率（在某一时刻吸收的功率（在某一时刻t的很小的时间间隔内吸收的能量）的很小的时间间隔内吸收的能量） p(t) = u(t)i(t) = Cu(t) 从从-到到t时间内，电容元件吸收的

23、电场能量为：时间内，电容元件吸收的电场能量为：dttdu )(ddduuctwtc)()()()(21)(2122)()(cutcuuductuu电容元件的储能电容元件的储能若设若设u(-)=0， 则电容吸收能量则电容吸收能量21( )( )2ccw tCut 结论：结论： 电容吸收的能量总是为电容吸收的能量总是为正值正值。有时增。有时增加，有时减少，增加期间电容吸收能量，加，有时减少，增加期间电容吸收能量，P0；减少期间电容释放能量，；减少期间电容释放能量，P0。 电容器除标明电容量外，还要标明额定电压。电容器除标明电容量外，还要标明额定电压。 （电容器两端的电压越高，聚集的电荷就越多。但电

24、容器两端的电压越高，聚集的电荷就越多。但是每一个电容器允许承受的电压是有限度的，电压是每一个电容器允许承受的电压是有限度的，电压过高，介质就会被击穿而丧失电容器的作用。过高，介质就会被击穿而丧失电容器的作用。）对电容元件的几点说明：对电容元件的几点说明：1、电容吸收的能量可以理解为电容元件在每电容吸收的能量可以理解为电容元件在每一时刻吸收能量的相加（积累）。电容元一时刻吸收能量的相加（积累）。电容元件吸收的能量以电场能量的形式储存在元件吸收的能量以电场能量的形式储存在元件的电场中。件的电场中。2、在任何时刻储存的电场能量等于它吸收的、在任何时刻储存的电场能量等于它吸收的能量。能量。3、电容可以

25、储存能量，也可以释放能量，释、电容可以储存能量，也可以释放能量，释放的能量等于储存的能量，是一种无源元放的能量等于储存的能量，是一种无源元件。件。i (t)+-u (t)电感线圈电感线圈 把金属导线绕在一骨架上构成一实际电感线圈。把金属导线绕在一骨架上构成一实际电感线圈。当电流通过线圈时，其周围即建立磁场，磁场也存储当电流通过线圈时，其周围即建立磁场，磁场也存储能量，是一种抵抗电流变化、储存磁场能量的器件。能量，是一种抵抗电流变化、储存磁场能量的器件。 (t)N (t)（3）电感）电感贴片型空心线圈贴片型空心线圈可调式电感可调式电感环形线圈环形线圈立式功率型电感立式功率型电感实际电感器：实际电

26、感器：电感元件定义电感元件定义 是储存磁能的二端元件。任何时刻，它的电流是储存磁能的二端元件。任何时刻，它的电流同它的磁链之间的关系可用同它的磁链之间的关系可用 -i 平面上的一条曲线平面上的一条曲线来描述。是实际电感器的理想化模型。来描述。是实际电感器的理想化模型。理想电感是一种电流与磁通相约束理想电感是一种电流与磁通相约束的元件。的元件。0),(ifi 韦安韦安特性特性o 任何时刻，通过电感元件的电流任何时刻，通过电感元件的电流 i 与其磁通与其磁通 成正比。成正比。 i 特性曲线为过原点的直线。特性曲线为过原点的直线。线性时不变电感元件线性时不变电感元件 )()(tLit io tan

27、iL电感的定义式电感的定义式 电感符号电感符号H (亨利亨利)，实际应用时常用常用mH、 H表示表示。+-u (t)iLl 单位单位电感电感器的器的自感自感1H=103 mH1 mH =103 HdttidLtuLL)()( 电感的伏安关系电感的伏安关系 当通过电感的电流变化时，磁通也相应的变化，根当通过电感的电流变化时，磁通也相应的变化，根据电磁感应定律，在线圈两端将产生感应电压。通过的据电磁感应定律，在线圈两端将产生感应电压。通过的电流不变时，磁链也不变化，虽有电流但没有电压。电流不变时，磁链也不变化，虽有电流但没有电压。关联的参考方向： 非关联的参考方向：( )( )LLdi tu tL

28、dt dtdi=0,u=0。电流不变化，磁链也不变化，虽有电。电流不变化，磁链也不变化，虽有电流但没有电压。电感对直流起着短路的作用。流但没有电压。电感对直流起着短路的作用。dtdi越大，电压也越大。因为电感聚集磁链，它的越大，电压也越大。因为电感聚集磁链，它的电流发生变化时，聚集的磁链也发生变化，这电流发生变化时，聚集的磁链也发生变化，这时才能发生电磁感应，产生电压。时才能发生电磁感应，产生电压。在某一时刻电感的电压取决于该时刻电流的在某一时刻电感的电压取决于该时刻电流的变化率变化率 电感元件储存的能量是每一时刻从电场吸收能量的和电感元件储存的能量是每一时刻从电场吸收能量的和（积累）。（积累

29、）。 当当i增加时，增加时，wL0,元件吸收能量；当元件吸收能量；当i减小时，减小时，wL0,元件释放能量；释放的能量等于吸收的能量，电感元元件释放能量；释放的能量等于吸收的能量，电感元件是一种无源元件。件是一种无源元件。实际电感器，除标明电感量外，还要标明额定电流值。实际电感器，除标明电感量外，还要标明额定电流值。)(21)(2tiLtwLL 电感的储能电感的储能dtdiLiuip4、单位制单位制国际单位制（国际单位制（sI）中有）中有7个基本单位：个基本单位： 长度长度 米（米（m） 质量质量 千克（千克（kg） 时间时间 秒（秒（s） 电流电流 安培（安培（A） 温度温度 开尔文（开尔文

30、（K） 物质的量物质的量 摩尔（摩尔（mol） 发光强度发光强度 坎德拉（坎德拉（cd）表13 列出部分国际单位制的单位，称为SI单位。 在实际应用中感到这些 SI 单位太大或太小时，可以加上表1-4中的国际单位制的词头，构成SI的十进倍数或分数单位。 例如 W1088kW s102s 2 A102mA2 363 5、电路中的电源、电路中的电源电路符号电路符号uS+_E直流电压源：直流电压源：uS为常数为常数交流电压源：交流电压源： uS是确定的时间函数，如是确定的时间函数，如 uS=Umsin t端电压按给定的规律变化而与其流过的电流端电压按给定的规律变化而与其流过的电流无关的二端元件。无关

31、的二端元件。（1）电压源（理想电压源）电压源（理想电压源）l 伏安特性伏安特性uS+_iu+_ERUI1. R改变时改变时E不变（与外电路无关）不变（与外电路无关）2. I 随随R而变（由外电路决定）而变（由外电路决定）思考：理想电压源能否短路？思考：理想电压源能否短路？USuiOl 特点：特点：(a) 电压源的端电压由电源本身决定，与外电路无关；电压源的端电压由电源本身决定，与外电路无关；(b) 通过电压源的电流是由外电路决定的。通过电压源的电流是由外电路决定的。理想电压源的伏安特性平行于电流轴的一条直线理想电压源的开路与短路开路开路I=0US+_RL+_U=USI=US+_RL短路短路+_

32、U=0 当外电路电阻一定时，电压源输出的电流当外电路电阻一定时，电压源输出的电流I=Us/R,对外提供的功率对外提供的功率等于电阻消耗的功率，等于电阻消耗的功率， 实际电源对外提供的功率是有限的，要根据电源的能力确定外电实际电源对外提供的功率是有限的，要根据电源的能力确定外电路路。 电源输出的电流按给定的规律变化，与此电源的端电源输出的电流按给定的规律变化，与此电源的端电压电压 u 无关。无关。l 特点：特点：(a) 电流源电流由电源本身决定，与外电路无关；电流源电流由电源本身决定，与外电路无关；(b) 电流源两端电压电流源两端电压是由外电路决定的。是由外电路决定的。电路符号电路符号iS直流电

33、流源：直流电流源：iS为常数为常数交流电流源：交流电流源： iS是确定的时间函数，如是确定的时间函数，如 iS=Imsin t（2）电流源（）电流源（理想电流源）理想电流源）RISIU+_R=0I=ISU=0R=R1I=ISU=IS.R1l伏安特性伏安特性ISuiOiSiu+_理想电流源不允许开路理想电流源不允许开路.理想电流源的伏安特性平行于电压轴的一条直线理想电流源的开路与短路I=IS+_U=+_U=0 理想电流源输出的电流值恒定，开路时由于理想电流源内阻无穷大，因此其端电压将趋近于无穷大！ISRLISRLI=IS光电池、稳流三极管一般可视为实际电流源。定义定义：电压源电压或电流源电流是受

34、电路中某个支路电压源电压或电流源电流是受电路中某个支路的电压的电压(或电流或电流)的控制。的控制。 受控源不是二端元件，有输出端口，还需有受控源不是二端元件，有输出端口，还需有输入端口输入端口电路符号电路符号+受控电压源受控电压源受控电流源受控电流源（3）受控源）受控源 受控源的类型：受控源的类型：电压控制电压源（电压控制电压源（vcvs)、电流控制电压源电流控制电压源(ccvs)、 电压控制电流源电压控制电流源(vccs)、电流控制电流源、电流控制电流源(cccs) 1、阻值不随外加电压或电流的大小而改变的电、阻值不随外加电压或电流的大小而改变的电阻叫（阻叫（ ）。）。 A. 固定电阻固定电

35、阻 B. 可变电阻可变电阻 C. 线性电阻线性电阻 D. 非线性电阻非线性电阻2、电容器在直流稳态电路中相当于、电容器在直流稳态电路中相当于( )。 A. 短路短路 B. 开路开路 C. 高通滤波器高通滤波器 D. 低通滤波器低通滤波器3、一个实际电源的电压随着负载电流的增加将（、一个实际电源的电压随着负载电流的增加将（ ）。）。 A降低降低 B.升高升高 C.不变不变 D.稍微降低稍微降低4、若通过电阻的电流增大到原来的、若通过电阻的电流增大到原来的2倍时，它倍时，它所消耗的电功率也增大到原来的所消耗的电功率也增大到原来的2倍。（倍。（ ）5、电容、电容C是由电容器的电压大小决定的。是由电容

36、器的电压大小决定的。 （ ）6、纯电感线圈对于直流电来说，相当于短路。、纯电感线圈对于直流电来说，相当于短路。 （ ）u电路的几个基本名词：电路的几个基本名词：支路支路 (branch)：电路中的任一个二端元件视为一条支路：电路中的任一个二端元件视为一条支路 (b)。 支路电压、支路电流支路电压、支路电流+_R1uS1+_uS2R2R3cdabb=5二、二、 电路的基本定律电路的基本定律1、基尔霍夫定律、基尔霍夫定律从电路分析的角度定义：电路中从电路分析的角度定义：电路中流过同一电流的各个元件互相连流过同一电流的各个元件互相连接起来的分支。接起来的分支。节点节点 (node): 电路中的三条或

37、三条以上支路的连接点称为节点电路中的三条或三条以上支路的连接点称为节点 (n)。 节点电压节点电压 回路回路(loop)：由一条或多条支路组成的任何闭合电路：由一条或多条支路组成的任何闭合电路 (l)。 回路电流回路电流网孔网孔(mesh)：不包含支路的回路称为网孔：不包含支路的回路称为网孔 (m)。 网孔电流网孔电流+_R1uS1+_uS2R2R3cdabb=3m=2n=2网孔是回路，但回路不一定是网孔。网孔是回路，但回路不一定是网孔。注意l=3例如：下图中的支路、节点、回路、网孔同一节点同一节点b=5m=3n=3l=6任何集总参数电路中，任一时刻，流出任何集总参数电路中，任一时刻，流出(流

38、入流入)任一节点的任一节点的各支路电流的代数和为零。各支路电流的代数和为零。 即即i1i4i2i30 i 令流出节点为令流出节点为“+”(支路电流背离节点支路电流背离节点)i1+i2i3+i4=0 出出入入即即ii 例例:（1）基尔霍夫电流定律）基尔霍夫电流定律 (KCL)i1+i3=i2+i4流进流进的电的电流等流等于流于流出的出的电流电流KCL说明电荷守恒，节点只是理想导体的汇合点，说明电荷守恒，节点只是理想导体的汇合点，不可能积累电荷，电荷既不能创造，也不能消灭。不可能积累电荷，电荷既不能创造，也不能消灭。0 uR1I1US1+R2I2R3I3+R4I4+US4=0例例:顺时针方向绕行顺

39、时针方向绕行:在任何集总参数电路中，任一时刻，沿任一闭合路径在任何集总参数电路中，任一时刻，沿任一闭合路径,各支路电各支路电压降的代数和为零。压降的代数和为零。 即即I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_电阻压降电阻压降电源压升电源压升 S UUR即即元件电压方向与路径绕行方向元件电压方向与路径绕行方向一致时取正号，相反取负号。一致时取正号，相反取负号。R1I1+R2I2R3I3+R4I4=US1US4（2）基尔霍夫电压定律）基尔霍夫电压定律 (KVL) 标定各元件电压参考方向标定各元件电压参考方向 选定回路绕行方向，顺时针或逆时针选定回路绕行方向，顺时针或逆时针. .KVL的推

40、广应用 USI IUR+_+_KVL说明能量守恒。当单位正电荷从任何一点沿一闭合路径移说明能量守恒。当单位正电荷从任何一点沿一闭合路径移动到原点，其能量不变。或者说电场力对它所做的功为零。动到原点，其能量不变。或者说电场力对它所做的功为零。KVL的推广应用 ABCUA+_UAB+_UB+_2、线性电路的等效变换、线性电路的等效变换（1）电阻的串联和并联）电阻的串联和并联电路的等效电路的等效若网络若网络 N 与与 N 的的VCR相同，则称该两个网络为等效单口网络。相同，则称该两个网络为等效单口网络。N+-uiabN+-uiab)(ifu )(ifu 各个电阻均流过同一电各个电阻均流过同一电流，由

41、流，由KVLKVL和欧姆定律：和欧姆定律：等效等效串联电路的总电阻等于各分电阻之和。串联电路的总电阻等于各分电阻之和。 电阻的串联电阻的串联iRiRRiRiRiRueqnnK)(11k1knk1eqRRRRRRnk结论+_R1Rn_u ki_u1_unuRku+_Re qi所有电阻的端电压相同，由KCL和欧姆定律:i = i1+ i2+ + ik+ +in=u/R1 +u/R2 + +u/Rn=u(1/R1+1/R2+1/Rn)=uGeq电阻的并联电阻的并联knkkneqGGGGGG121inR1R2RkRni+ui1i2ik_等效等效+u_iReq 多个电阻串联时，电压的分配与电阻成正多个电

42、阻串联时，电压的分配与电阻成正比。常用电阻的串联来完成分压功能。比。常用电阻的串联来完成分压功能。 多个电阻并联时，电流的分配与电阻成反多个电阻并联时，电流的分配与电阻成反比。常用电阻的并联来完成分流功能。比。常用电阻的并联来完成分流功能。电阻的混联电阻的混联 电阻混联时，先求出串联支路的等效电阻，电阻混联时，先求出串联支路的等效电阻，再计算并联支路的等效电阻，最后求出总再计算并联支路的等效电阻，最后求出总的等效电阻。的等效电阻。（2）电阻的星型联结和三角形联结的等效变换电阻的星型联结和三角形联结的等效变换电阻的电阻的 、Y形连接（既不是串联，也不是并联）形连接（既不是串联，也不是并联）Y形形

43、网络网络 形形网络网络 包含包含三端三端网络网络R12R31R23123R1R2R3123 由星形联接求等效三角形联接的公式123i1i2i3R1R2R3R12R31R23313322112RRRRRRRR113322123RRRRRRRR213322113RRRRRRRR121 2123232 3123313 1123GGGGGGGGGGGGGGGGGG或或312312312333123121223231231212311RRRRRRRRRRRRRRRRRR123i1i2i3R1R2R3R12R31R23 由三角形联接求等效星形联接的公式121 2123232 3123313 1123GGG

44、GGGGGGGGGGGGGGG由对偶性得：由对偶性得：1 1）电感的串、并联）电感的串、并联 等效电路等效电路 nsLLLL21其中：其中：n个无耦合电感串联的等效电感是各串联电感的总和。个无耦合电感串联的等效电感是各串联电感的总和。各个电感上的电压分配与电感量成正比，串联电感电各个电感上的电压分配与电感量成正比，串联电感电路具有分压功能。路具有分压功能。（3）电感元件与电容元件的连接电感元件与电容元件的连接电感元件的串联（电感元件的串联（n个电感首尾相连，形成一条支路。）个电感首尾相连，形成一条支路。）各电感通过相同的电各电感通过相同的电流，由流，由KVL可推导出：可推导出：电感的并联（电感

45、的并联（n n个电感的两端分别连接在一起）个电感的两端分别连接在一起）npLLLL111121Lp 为等效电路的等效电感，其倒数为各并联为等效电路的等效电感，其倒数为各并联电感倒数之和。电感倒数之和。各个电感外加电压相同，各个电感外加电压相同，由由KCL可推导出：可推导出：12n1111 .CCCCiu+-C等效等效2 2）电容的串、并联）电容的串、并联u1u+-i-+-u2+-un电容的串联（电容的串联（n个电容首尾相连，形成一条支路）个电容首尾相连，形成一条支路）各电容通过相同的电流，根据各电容通过相同的电流，根据KVL可推导出：可推导出：各电容的并联（电容的并联（n n个电容的两端分别连

46、接在一起）个电容的两端分别连接在一起）iu+-Cii2i1u+-C1C2inCn等效等效12 C +.+nC CC 电容并联有分流作用，每个电容流过的电流电容并联有分流作用，每个电容流过的电流与电容量成正比。与电容量成正比。各个电容的外加电压相同，各个电容的外加电压相同，根据根据KCL和电容元件的伏和电容元件的伏安关系可推导出：安关系可推导出：（4）电源的等效变换）电源的等效变换1)1)理想电源的等效变换理想电源的等效变换 根据等效变换的原则，电流源与任何线性元件根据等效变换的原则，电流源与任何线性元件串联时，都可等效为理想电流源。串联时，都可等效为理想电流源。usis电流源的等效电流源的等效

47、根据等效变换的原则，电压源与任何线性元件并联时，都根据等效变换的原则，电压源与任何线性元件并联时，都可等效为理想电压源。可等效为理想电压源。电压源的等效电压源的等效usis2)2)实际电源的等效变换实际电源的等效变换转换转换SSS1,RGRuissi+_uSRS+u_iGS+u_iS实际电压源实际电压源实际电流源实际电流源 1、基尔霍夫定律包括（、基尔霍夫定律包括（ ）个定律。）个定律。 A、1 B、2 C、3 D、4 2、恒流源可以等效为恒压源（、恒流源可以等效为恒压源（ ） 3、与恒流源串联的元件等效时应除掉、与恒流源串联的元件等效时应除掉。（ ） 4、与恒压源并联的元件等效时应保留。（、

48、与恒压源并联的元件等效时应保留。（ ） 5、一个电容为、一个电容为3F的电容器和一个电容为的电容器和一个电容为6F电容器串电容器串 联，总电容为（联，总电容为（ ）。）。 A. 9F B. 6F C. 3F D. 2F 6、三个阻值相同的电阻串联，其总电阻等于一个电阻值、三个阻值相同的电阻串联，其总电阻等于一个电阻值的（的（ ）倍。）倍。 A. 1 B. 3 C. 6 D. 87、从电阻消耗能量的角度来看，不管电流怎样流，电阻、从电阻消耗能量的角度来看，不管电流怎样流，电阻都是消耗能量的。（都是消耗能量的。（ ）。）。8、用额定电压为伏的两只灯泡串联，一只为瓦、用额定电压为伏的两只灯泡串联，一

49、只为瓦，另一只为瓦，串联后加，另一只为瓦，串联后加380伏电压，则（）。伏电压，则（）。 A. 40W灯泡烧坏灯泡烧坏 B. 100W灯泡烧坏灯泡烧坏 C. 都烧坏都烧坏 D. 都正常都正常 tIi sinmI Im m 2 Tit O三、三、 正弦交流电路正弦交流电路1、正弦交流电路的基本概念、正弦交流电路的基本概念（1）交流电的基本参数）交流电的基本参数有效值：有效值：与交流热效应相等的直流定义为交流电与交流热效应相等的直流定义为交流电的有效值。的有效值。振幅值：振幅值：Im、Um、Em则有则有 TtiTI02d1dtRiT20RTI2 TttIT1022mdsin2mI 同理：同理：2m

50、UU 2mEE fT22Tf1t O 。 :相位与初相位相位与初相位t 交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值it )sin(mtIiO0)(tt)sin(1mtUu如：如：)()(21 tt21 若若021 uiu i tO)sin(2mtii 参考方向与实际方向一致时，电流为正；参考方向与实际方向一致时，电流为正； 参考方向与实际方向相反时，电流为负；参考方向与实际方向相反时，电流为负；（3）交流电的产生）交流电的产生发电机的原理发电机的原理 导体在磁场中运动，切割磁力线，导体在磁场中运动，切割磁力线，导体中就会产生感应电流。若一组线圈在磁场中做导体中

51、就会产生感应电流。若一组线圈在磁场中做匀速旋转时，导线切割磁力线而产生感应电动势，匀速旋转时，导线切割磁力线而产生感应电动势，这是单相交流发电机。若线圈旋转的速度为这是单相交流发电机。若线圈旋转的速度为，t=0时线圈与水平面夹角为时线圈与水平面夹角为 ，产生的电动势为：产生的电动势为：e=Emsin(t+ )（2）正弦量的参考方向）正弦量的参考方向瞬时值表达式瞬时值表达式)sin(m tUu波形图波形图相量相量UU ut O)(sinmtUu 设正弦量设正弦量:若若: :有向线段长度有向线段长度 = mU有向线段以速度有向线段以速度 按逆时针方向旋转按逆时针方向旋转则则: :该旋转有向线段每一

52、瞬时在纵轴上的投影即表示该旋转有向线段每一瞬时在纵轴上的投影即表示相应时刻正弦量的瞬时值。相应时刻正弦量的瞬时值。有向线段与横轴夹角有向线段与横轴夹角 = 初相位初相位 1u1tu0 xyOmUut O+j+1Abar 0复数表示形式复数表示形式设设A为复数为复数: A=a + jbabarctan22bar复数的模复数的模复数的辐角复数的辐角式中式中:racosrbsin)(sinmtUu设正弦量设正弦量:相量相量: 表示正弦量的复数称相量表示正弦量的复数称相量 UUeU j（3）电路基本定律的相量形式）电路基本定律的相量形式KCLKCL、KVLKVL相量表达式相量表达式 0I 0U电阻、电

53、感、电容元件上伏安关系的相量形式电阻、电感、电容元件上伏安关系的相量形式IRUILjUUCjIF 电阻电阻F 电感电感F 电容电容复阻抗与复导纳复阻抗与复导纳IUZUIYzZZRj XF 复阻抗复阻抗F 复导纳复导纳BjGYYy电路中所有对电流的阻碍作用的复数表达形式，单位为欧姆电路中所有对电流的阻碍作用的复数表达形式，单位为欧姆复阻抗的倒数称为复导纳，用复阻抗的倒数称为复导纳，用Y表示，单位为西门子（表示，单位为西门子（S）功率功率cosIUP F 有功功率有功功率F 无功功率无功功率sinQU I电路等效电阻上的功率电路等效电阻上的功率电路等效电抗上的功率电路等效电抗上的功率三组完全相同的

54、绕组相互间隔三组完全相同的绕组相互间隔120o,固定在同固定在同一旋转中心上，置于磁场中，产生三个幅度一旋转中心上，置于磁场中，产生三个幅度相同，频率相同而相位不同的三个正弦电压。相同，频率相同而相位不同的三个正弦电压。U2U1 . .120120120U3 .tUu sinm1 )120sin(m2 tUu )120sin(m3 tUu UUU 01 1202UU 1203UUuOu1u2u32 120 240 360t N L2 L3L1NU1V1W11) 星形连接（星形连接（Y形连接）形连接）中性点中性点321UUU、312312UUU、 Up Ul3u+1u2u12u+31u23u21

55、12UUU 3223UUU 1331UUU 由相量图可得由相量图可得 30303112UU 1U3U2U12U2U L1NL2L3+1u+31u2u3u12u23u p 相电压相电压线电压线电压 时时结结结论：电源结论：电源形联形联UUl 且且超超线线电电压压形形联联结结时时结结论论：电电源源,3,Y PUUl 。三三相相线线电电压压也也是是对对称称的的前前相相应应的的相相电电压压 ,30 303223UU 303331UU+L2L1L312uBCU31u23u+1u2u3u+Z1Z2Z3Ni1i321III、N 电源中性点电源中性点N 负载中性点负载中性点1i2i3iP3UUlPIIl Y

56、联结时：联结时：2） 负载的三角形联结负载的三角形联结321III、12I23I31IL1+12u12i23u31uL2L3i1i2i323i31iZ31Z12Z23负载相电压负载相电压=电源线电电源线电压压即即: UP = Ul。3 30 0且且落落后后相相应应的的相相电电流流( (相相电电流流) ), ,3 3线线电电流流联联接接时时对对称称负负载载 : :结结论论 P IIl 1、正弦交流电的幅值就是（、正弦交流电的幅值就是（ ）。）。 A.正弦交流电最大值的正弦交流电最大值的2倍倍 B.正弦交流电最大值正弦交流电最大值 C.正弦交流电波形正负之和正弦交流电波形正负之和 2、星形连接时三

57、相电源的公共点叫三相电源的（、星形连接时三相电源的公共点叫三相电源的（ ）。）。 A中性点中性点 B. 参考点参考点 C. 零电位点零电位点 D. 接地点接地点 3、确定交流电有（、确定交流电有（ ）要素。）要素。 A、1 B 、2 C、3 D、44 、频率是反映交流电变化的（、频率是反映交流电变化的（ ）。）。 A、位置、位置 B、快慢、快慢 C、大小、大小5、线电压的有效值是（、线电压的有效值是（ ）V。 A、220 B、380 C、510 D、3186、三相对称负载星形连接时（、三相对称负载星形连接时（ ）。）。 A、 B、 C、不一定、不一定plII3plUU plII plUU37、

58、线电压是指火线与零线之间的电压。（、线电压是指火线与零线之间的电压。（ ） 8、 “零线零线”中没有电流，所以可有可无。中没有电流，所以可有可无。 （ ）9、最大值是正弦交流电在变化过程中出现的最大瞬时值。、最大值是正弦交流电在变化过程中出现的最大瞬时值。（ ）10.正弦交流电的周期与角频率的关系是互为倒数正弦交流电的周期与角频率的关系是互为倒数. （ ）四、四、 磁学基础知识磁学基础知识1、磁场的基本物理量、磁场的基本物理量（1）磁场与磁感应线）磁场与磁感应线磁场这种物质看不见，摸不着，那如何描述呢磁场这种物质看不见，摸不着，那如何描述呢？磁场的强弱反映它吸引铁磁物质的能力？磁场的强弱反映它

59、吸引铁磁物质的能力（2）磁感应强度）磁感应强度FBIl 在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线，所受电磁力F与电流I和导线长度l的乘积Il的比值称为该处的磁感应强度，用B表示，即磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，用字母T表示（3）磁通）磁通 = BS（4）磁导率）磁导率 不同的媒介质对磁场的影响不同，影响的程度与媒介质的导磁性能有关。 磁导率是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用表示，其单位为H/m。由实验测得真空中的磁导率0=410-7H/m，为一常数。（5）磁场强度）磁场强度 在磁场中某点的磁场强度H等于该点的磁感应强度B与该处介质磁导率的比值。BNIHl2、铁磁性物质的磁化曲线、铁磁性物质

60、的磁化曲线 磁化曲线是用来描述铁磁性物质的磁化特性的。铁磁性物质的磁感应强度B随磁场强度H变化的曲线，称为磁化曲线，也叫BH曲线。第第2节节常用电路基本元器件的图形符号常用电路基本元器件的图形符号一、一、 常用电路元器件常用电路元器件1、基本元器件、基本元器件导线与连接件导线与连接件导线、电缆、电线、传输通路、各种插头、插座等无源的电路元件主要包括：电阻、电容、电感、主要包括：电阻、电容、电感、压电晶体、驻极体、延迟线等压电晶体、驻极体、延迟线等半导体器件和开关半导体二极管、半导体三极半导体二极管、半导体三极管管光敏和磁敏器件、辐射探测光敏和磁敏器件、辐射探测器件器件各类开关、保护器件等各类开