电工电子技术讲解（课堂PPT）

1、放放大大器器扬声器扬声器话筒话筒 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备或电路电路是电流的通路，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元件按一定方式组合而成。由电源由电源、负载、中间环节、电、负载、中间环节、电线等组成线等组成。 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开关开关.输电线输电线电灯电灯电动机电动机电炉电炉

2、.直流电源直流电源: 提供能源提供能源信号处理：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。手电筒的电路模型手电筒的电路模型 为了便于用数学方法分析电路为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路一般要将实际电路模型化，即忽略次要因素模型化，即忽略次要因素,用反映它们主要物理性质用反映它们主要物理性质的理想元件的理想元件或其组合来代替实际电路中的器件，或其

3、组合来代替实际电路中的器件，这样这样将实际电路抽象概括成由理想元件组成的电路模型。将实际电路抽象概括成由理想元件组成的电路模型。IR+RsUSS+U电池电池导线导线灯泡灯泡开关开关 手电筒由电池、灯手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。泡、开关和筒体组成。 理想电路元件主要有电理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电容阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等。元件和电源元件等。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

4、位kA 、A、mA、A低电位低电位 高电位高电位kV 、V、mV、VkV 、V、mV、V电流：电流：Uab 双下标双下标电压：电压：IUS+_ 在分析与计算电路时，对在分析与计算电路时，对电量任意假定的方向。电量任意假定的方向。Iab 双下标双下标aRb箭箭 标标abRI正负极性正负极性+abU U+_实际方向与参考方向实际方向与参考方向一致一致，电流，电流(或电压或电压)值为值为正值正值；实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反，电流，电流(或电压或电压)值为值为负值负值。注意：注意： 在参考方向选定后，电流在参考方向选定后，电流 ( 或电压或电压 ) 值才有值才有正负正负之分。之分。

5、若若 I = 5A，则电流从则电流从 a 流向流向 b；例：例：若若 I = 5A，则电流从，则电流从 b 流向流向 a 。abRIabRU+若若 U = 5V，则电压的实际方向，则电压的实际方向从从 a 指向指向 b；若若 U= 5V，则电压的实际方向，则电压的实际方向从从 b 指向指向 a 。 欧姆定律欧姆定律U、I 参考方向相同时，参考方向相同时，RU+IRU+I 表达式中有两套正负号：表达式中有两套正负号： 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； U、I 值本身的正负则说明实际方向与参考值本身的正负则说明实际方向与参考 方向之间的关系。方向之间的关

6、系。 通常取通常取 U、I 参考方向相同，称为关联参考方向，参考方向相同，称为关联参考方向，反之为非关联参考方向。反之为非关联参考方向。U = I R解：解：对图对图(a)有有, U = IR例：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)有有, U = IR326 : IUR所所以以326: IUR所以所以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A描述消耗电能的性质描述消耗电能的性质iRu 根据欧姆定律根据欧姆定律:即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系即电阻元件上的电压与通过的电流成线性关系0dd00tRituiWt2t电阻的

7、能量电阻的能量Riu+_ 电阻元件的功率电阻元件的功率 RuRiuip22 ui +-电流通过电流通过一匝一匝线圈产生线圈产生(磁通磁通)电流通过电流通过N匝匝线圈产生线圈产生(磁链磁链)N iNiL电感电感:( H、mH)线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质线圈的电感与线圈的尺寸、匝数以及附近的介质的导磁性能等有关。的导磁性能等有关。lNSL2(H)lNSL2S 线圈横截面积（线圈横截面积（m2） l 线圈长度（线圈长度（m）N 线圈匝数线圈匝数 介质的磁导率（介质的磁导率（H/m）LtiLteLdddd (1) 自感电动势的参考方向自感电动势的参考方向u+-eL+-i(2) 自感电动

8、势瞬时极性的判别自感电动势瞬时极性的判别eLui+-+-tiddi 0tiLeLdd 0 tiLeLdd i 0 tiddeL实实-+eL具有阻碍电流变化的性质具有阻碍电流变化的性质tiLeuLdd 根据基尔霍夫定律可得：根据基尔霍夫定律可得：将上式两边同乘上将上式两边同乘上 i ，并积分，则得：，并积分，则得：20021ddLiiLituiti221LiW 即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中，当电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电流增大时，磁场能增大，电感元件从电源取用电能；当电流减小时，磁场能减小，电感元件向电能；当电流减小时，磁场能减小

9、，电感元件向电源放还能量。源放还能量。电容：电容：uqC )(F电容器极板上的电荷量电容器极板上的电荷量q与极板间电压与极板间电压u之比称为电容元件的电容，即之比称为电容元件的电容，即 当电压当电压u变化时，在电路中产生电流变化时，在电路中产生电流:uiC+_tuCiddqq电容元件储能电容元件储能tuCidd根据：根据：将上式两边同乘上将上式两边同乘上 u，并积分，则得：，并积分，则得：20021ddCuuCutuitu221CuW 即电容将电能转换为即电容将电能转换为电场能储电场能储存在电容中，当电压存在电容中，当电压增大时，电场能增大，电容元件从电源取用电能；增大时，电场能增大，电容元件

10、从电源取用电能；当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还当电压减小时，电场能减小，电容元件向电源放还能量。能量。伏安特性曲线伏安特性曲线设设 IS = 10 A，接上，接上RL 后，恒流源对外输出电压。后，恒流源对外输出电压。RL 伏安特性曲线伏安特性曲线 IUISOIISU+_理想受控源理想受控源1.1.6 元件的功率元件的功率1. 元件电压元件电压和流过的电流为关联参考方向时和流过的电流为关联参考方向时 P = UI2. 元件电压元件电压和流过的电流为非关联参考方向时和流过的电流为非关联参考方向时 P = UI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

11、流出，端流出，（发出功率）（发出功率）； 负载：负载：U、I 实际方向相同，即电流从实际方向相同，即电流从“- -”端流出。端流出。（吸收功率）（吸收功率）。将电流将电流I和电压和电压U代入上述式中代入上述式中P 0，负载负载； P 0，电源电源。 OSREI 电压源电压源0SRUII 电流源电流源 开关闭合开关闭合,接通接通电源与负载。电源与负载。2. 电源的三种状态电源的三种状态RRUIS 0 电流的大小由负载决定。电流的大小由负载决定。 U = IR 或或 U = US IRo 在电源有内阻时，在电源有内阻时，I U 。UI = USI IRoP = PS P负载负载取用取用功率功率电源

12、电源产生产生功率功率内阻内阻消耗消耗功率功率 电源输出的功率由负载决定。电源输出的功率由负载决定。负载大小的概念负载大小的概念: 负载增加指负载取用的负载增加指负载取用的电流和功率增加电流和功率增加(电压一定电压一定)。IR0R USU I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： I IN ，P IN ，P PN 额定工作状态：额定工作状态： I = IN ，P = PN 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。例：例：灯泡：灯泡：UN = 220V ，PN

13、 = 60W电阻：电阻： RN = 100 ，PN =1 W 特征特征: 开关开关 断开断开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 = USP = 0 开路处的电流等于零；开路处的电流等于零； I = 0 开路处的电压开路处的电压 U 视电路情况而定。视电路情况而定。电路中某处断开时的特征电路中某处断开时的特征: :I+U有有源源电电路路IRoR USU0 电源外部端子被短接电源外部端子被短接 特征特征:0RUIIS SU = 0 PS = P = IR0P = 0 短路处的电压等于零；短路处的电压等于零； U = 0 短路处的电流短路处的电流 I

14、 视电路情况而定。视电路情况而定。I+U有有源源电电路路IR0R USU0 0RUIS S 注意事项：注意事项：A1A22228 I解解:+abU2 5V(a)+ +abU5V(c)+ a+-2V5VU+-b2 (c)+ (b)aU 5A2 3 b+ (a)a+5V3 2 U+ a5AbU3 (b)+ 支路支路(branch)(branch)：电路中的每一个分支。电路中的每一个分支。 一条支路流过一个电流，称为支路电流。一条支路流过一个电流，称为支路电流。三条或三条以上支路的联接点。三条或三条以上支路的联接点。由支路组成的闭合路径。由支路组成的闭合路径。内部不含支路的回路。内部不含支路的回路。

15、I3I1I2US2US1baR3 R2 R11 12 23 3 在任一瞬间，流向任一节点的电流等于流出该节点在任一瞬间，流向任一节点的电流等于流出该节点的电流，即的电流，即电流的代数和为零电流的代数和为零。 实质实质: 即即: = 0I1I2I3ba US2R2 R3R1US1如节点如节点 a：或或I1+I2 = I3I1+I2I3= 0I =?例例:广义节点广义节点I = 0IA + IB + IC = 0ABCIAIBIC2 +_+_I5 1 1 5 6V12V即：即： U = 0对回路对回路1：对回路对回路2： 或或US1 = I1 R1 +I3 R3或或I2 R2+I3 R3=US2

16、I1 R1 +I3 R3 US1 = 0 I2 R2+I3 R3 US2 = 0 I1I2I3ba US2R2 R3R1US11 12 21列方程前列方程前标注标注回路循行方向；回路循行方向； 或或 US2 =UBE + I2R2 U = 0 I2R2 US2 + UBE = 02应用应用 U = 0项前符号的确定：项前符号的确定：循行方向一致循行方向一致3. 开口电压可按回路处理开口电压可按回路处理 注意：注意：1 1对回路对回路1：US1UBEE+B+R1+US2R2I2_对网孔对网孔abda：对网孔对网孔acba：对网孔对网孔bcdb：R6I6 R6 I3 R3 +I1 R1 = 0I2

17、 R2 I4 R4 I6 R6 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0应用应用 U = 0列方程列方程adbcE+R3R4R1R2I2I4I6I1I3I电压方程的推导：电压方程的推导：设：设：Ub = 0 V 节点节点a电压为电压为 U，参，参考方向从考方向从 a 指向指向 b。111RIUUS 因因为为111RUUIS 所所以以2. 应用欧姆定律求各支路电流应用欧姆定律求各支路电流 ：111RUUIS 22RUI 33RUI 1. 用用KCL对节点对节点 a 列方程：列方程： I1 I2 + IS I3 = 0US1+I1R1U+baI2ISI3US1+I1R1R2R3+U3211RU

18、IRURUUS S32111111RRRIRUUSS RIRUUSS1 RR 32121111RRUS2RUS1U RRUUS1弥尔曼弥尔曼定理定理RIRUUS1 SabV18V316112171242 A2 A1218421242ab1 UIA3 A618 6 ab2 UIA6 3183ab3 UI试求图所示电路中电压试求图所示电路中电压U2。2+-438VU2261U解：解：由节点电压法公式得：由节点电压法公式得：3121612822 UU解得解得 U2 = 6V1.3.2 举例举例 求图示电路中求图示电路中各点的电位各点的电位: :Ua、Ub、Uc、Ud 。解：解：设设 a为参考点，为参

19、考点， 即即Ua=0V设设 b为参考点，即为参考点，即Ub=0Vbac20 4A6 10AUS290V US1140V5 6A dbca20 4A6 10AUS290V US1140V5 6A d+90V20 5 +140V6 cd图示电路，计算开关图示电路，计算开关S S 断开和闭合时断开和闭合时A点点 的电位的电位UA解解: (1)当开关当开关S S断开时断开时(2) 当开关闭合时当开关闭合时, ,电路电路 如图（如图（b）电流电流 I2 = 0，电位电位 UA = 0V 。电流电流 I1 = I2 = 0，电位电位 UA = 6V 。电流在闭合电流在闭合路径中流通路径中流通2K A+I

20、I1 12k I I2 26V(b)2k +6VA2k SI I2 2I I1 1(a)2121RRUIIS SIRRRI2121 SIRRRRRUIIIS21221111 SIRRRI2112 SIRRRRRUS21121 12112112111211 ) (RIRIRIIRIP AA15510322 RRUISV5V5132 RIUA5 . 0A5 . 0A1 222 III所所以以A5 . 01555S3232 IRRRIV5 . 2V55 . 022 RIUV5 . 72.5V5V UUUA5 . 2A4420402121 RRUUISS 221210RRRRR，所所以以A2A1323

21、0303 RRUISA2 . 1A5512211 RREIA8 . 0A51012432 RREIR0abR3R4R1R2 8 . 5434321210RRRRRRRRR，所所以以A126. 0A108 . 52G0G RRUISA07 . 2A8 . 512 RUISA 38 . 1A07 . 25101031341IRRRIIA 035 . 12132IIIA126 . 0 A345 . 0108 . 58 . 5 SG00G IRRRI 1.测量法：测量法：（1）测量开路电压和短路电流可以计算得出内阻值。）测量开路电压和短路电流可以计算得出内阻值。RLIUNAISUoNANAVASooIUR （2）如果有源二端网络不允许直）如果有源二端网络不允许直接短接，则可先测出开路电压接短接，则可先测出开路电压Uo，再在网络输出端接入适当的负载电再在网络输出端接入适当的负载电阻阻RL，如右图所示。测量，如右图所示。测量RL两端的两端的电压电压U，则有，则有LoLoo)1(RUURUUUR 应用戴维宁定理，试求图应用戴维宁定理，试求图(a)所示电路中的电流所示电路中的电流