电工学(第七版)上册秦曾煌第一章word版本

1、电工学(第七版)上册秦曾煌第一章主要教学内容电工学 电工技术电子技术直流电路、交流电路暂态分析、三相电路变压器、电动机、工业控制 三极管、放大电路 运算放大电路 数字集成电路（上篇）（下篇）工 业 控 制电机控制电机控制机床控制机床控制生产过程自动化控制生产过程自动化控制楼宇电梯控制楼宇电梯控制. . . . . . . . . . .电工技术的应用 电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备电路是电流的通路，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。或电路元件按一定方式组合而成。 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电源电源: 提供提供电能的装

2、置电能的装置负载负载: 取用取用电能的装置电能的装置直流电源直流电源直流电源直流电源: : 提供能源提供能源负载负载信号源信号源: : 提供信息提供信息 电源或信号源的电压或电流称电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。所产生的电压和电流称为响应。信号处理：信号处理：放大、调谐、检波等放大、调谐、检波等R 消耗电消耗电能能( (电阻性电阻性) ) 产生产生磁场磁场 储存磁场能量储存磁场能量( (电感性电感性) ) 忽略忽略 L LR 白炽灯通过电流白炽灯通过电流 理想电路元件理想电路元件：电阻元件、电感元件、电容元件电阻

3、元件、电感元件、电容元件和电源元件等。和电源元件等。L 在实际分析中，可将实际电路理想化，即在一定在实际分析中，可将实际电路理想化，即在一定条件下突出主要的电磁性质条件下突出主要的电磁性质, 忽略起次要因素的影响忽略起次要因素的影响, 由一些理想元件组成电路模型。由一些理想元件组成电路模型。手电筒的电路模型手电筒的电路模型干电池干电池导线导线灯泡灯泡 电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。是在已知电路结构和参数的条件下，是在已知电路结构和参数的条件下，讨论讨论与与的

4、关系。的关系。手电筒电路手电筒电路电路中的物理量电池电池灯泡灯泡电流电流电压电压电动势电动势EIRU+_电源电源负载负载电路中物理量的正方向电路中物理量的正方向物理量的物理量的正方向正方向：实际正方向实际正方向假设正方向假设正方向实际正方向实际正方向： 物理中对电量规定的方向。物理中对电量规定的方向。假设正方向假设正方向（参考正方向）：（参考正方向）： 在分析计算时，对电量人为规定的方向。在分析计算时，对电量人为规定的方向。物理量的实际正方向物理量的实际正方向 物理量物理量 单位单位 实际正方向实际正方向 电流电流 I A、kA、mA、 A 正电荷移动的方向正电荷移动的方向 电动势电动势 E

5、V、kV、mV、 V 电源驱动正电荷的电源驱动正电荷的方向方向 (低电位低电位 - 高电位高电位) 电压电压 U V、kV、mV、 V 电位降落的方向电位降落的方向 (高电位高电位 - 低电位低电位) 物理量正方向的表示方法物理量正方向的表示方法电池电池灯泡灯泡Uab_+正负号正负号abUab（高电位在前，高电位在前， 低电位在后）低电位在后） 双下标双下标箭箭 头头Uabab电压电压+-IR电流电流：从高电位：从高电位 指向低电位。指向低电位。IRUabE+_abU+_物理量正方向的表示方物理量正方向的表示方法法IRUab+_abU+_电压的正方向箭头和正负号是等价的电压的正方向箭头和正负号

6、是等价的,只用其中之一只用其中之一.IRUababU电路分析中的电路分析中的假设假设正方向正方向（参考方向）（参考方向）问题的提出问题的提出：在复杂电路中难于判断元件中物理量在复杂电路中难于判断元件中物理量 的实际方向，电路如何求解？的实际方向，电路如何求解？电流方向电流方向AB？电流方向电流方向BA？U1ABRU2IR(1) 在解题前先在解题前先设定一个正方向，作为参考方向；设定一个正方向，作为参考方向；解决方法解决方法(3) 根据计算结果确定实际方向：根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为若计算结果为正值正值，则实际方向与假设方向，则实际方向与假设方向一致一致； 若计算结果为若计算结果为

7、负值负值，则实际方向与假设方向，则实际方向与假设方向相反相反。(2) 根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关根据电路的定律、定理，列出物理量间相互关 系的代数表达式；系的代数表达式；I = 0.28A I = 0.28A 电动势电动势为为E =3V方向由负极方向由负极指向正极指向正极 ；U+U +例例: 电路如图所示。电路如图所示。 电流电流I的参考方向的参考方向与实际方向相同，与实际方向相同，I=0.28A,由由 流向流向,反之亦然。反之亦然。 电压电压U 的参考方向与实际的参考方向与实际方向相反方向相反, U = 2.8V;即即: U = U 电压电压U的参考方向与实际的参考方向与实际方

8、向相同方向相同, U = 2.8V, 方向由方向由 指向指向；2.8V 2.8VU、I 参考方向相同时参考方向相同时 表达式中有两套正负号：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 参考方向相同。参考方向相同。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 = IR

9、326 : IUR所所以以326: IUR所以所以电流的参考方向电流的参考方向与实际方向相反与实际方向相反电压与电流参电压与电流参考方向相反考方向相反 遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻，它表示该段电路电压与电流的比值为常数。电路电压与电流的比值为常数。常数常数即：即： IUR 14(4) 为了避免列方程时出错，为了避免列方程时出错，习惯上习惯上把把I与与U的方向的方向按相同方向假设。按相同方向假设。(1) 方程式方程式U/I=R仅适用于假设正方向一致的情况。仅适用于假设正方向一致的情况。(2) “实际方向实际方向”是物理中规定的，而是物理中规定的，而“假

10、设假设 正方向正方向”则则是人们在进行电路分析计算时是人们在进行电路分析计算时,任意假设的。任意假设的。(3) 在以后的解题过程中，注意一定要在以后的解题过程中，注意一定要先假定先假定“正方向正方向”(即在图中表明物理量的参考方向即在图中表明物理量的参考方向)，然后再列方程然后再列方程计算计算。缺少。缺少“参考方向参考方向”的物理量是无意义的的物理量是无意义的. 提示提示注意注意：1.用用欧姆定律列方程时，一定要在欧姆定律列方程时，一定要在 图中标明正方图中标明正方 向。向。 2.为避免欧姆定律中的负号在解题时漏掉为避免欧姆定律中的负号在解题时漏掉,我们一我们一 般将电压与电流的参考方向选取相

11、同般将电压与电流的参考方向选取相同,称为称为关联关联 选取选取.规定正方向的情况下电功率的写法规定正方向的情况下电功率的写法功率的概念功率的概念：设电路任意两点间的电压为：设电路任意两点间的电压为 U ,流入此流入此 部分电路的电流为部分电路的电流为 I， 则这部分电路消耗的功率为则这部分电路消耗的功率为:IUP 如果如果U I方向不一方向不一致写法如何？致写法如何？电压电流正方向一致电压电流正方向一致aIRUb规定正方向的情况下电功率的写法规定正方向的情况下电功率的写法aIRUb电压电流正方向相反电压电流正方向相反P = UI功率有正负？功率有正负？吸收功率或消耗功率（起负载作用）吸收功率或

12、消耗功率（起负载作用）若若 P 0输出功率（起电源作用）输出功率（起电源作用）若若 P 0电阻消耗功率肯定为正电阻消耗功率肯定为正电源的功率可能为正（吸收功率）电源的功率可能为正（吸收功率），也可能为负（输出功率），也可能为负（输出功率）功率有正负功率有正负电源的功率电源的功率IUab+-P = UIP = UIIUab+-电压电流正方向不一致电压电流正方向不一致电压电流正方向一致电压电流正方向一致含源网络的功含源网络的功率率IU+-含源含源网络网络P = UI电压电流正方向一致电压电流正方向一致P = UI电压电流正方向不一致电压电流正方向不一致IU+-含源含源网络网络开关闭合开关闭合, 接

13、通电源与负载接通电源与负载RREI 0负载端电压负载端电压U = IR 1. 电压电流关系电压电流关系(1) 电流的大小由负载决定电流的大小由负载决定(2) 在电源有内阻时，在电源有内阻时，I U 。或或 U = E IR0RREI 0U = IR或或 U = E IRoUI = EI I2RoP = PE P负载负载取用取用功率功率电源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)。 1. 电压电流关系电压电流关系 2. 功

14、率与功率平衡功率与功率平衡例例: 已知已知:电路中电路中U=220V，I=5A，内阻，内阻R01= R02= 0.6 。求求: (1) 电源的电动势电源的电动势 E1和负载的反电动势和负载的反电动势 E2 ； (2) 说明功率的平衡关系。说明功率的平衡关系。解：解：(1) 对于电源对于电源 U= E1 U1= E1 IR01 即即 E1= U + IR01 = 220 +5 0.6 = 223V U = E2 + U2 = E2 + IR02 即即 E2= U IR01 = 220 5 0.6 = 217V(2) 功率的平衡关系功率的平衡关系 E1 = E2 + IR01 + IR02 等号两

15、边同时乘以等号两边同时乘以 I, 则得则得 E1 I = E2 I + I2R01 + I2R02代入数据有代入数据有 223 5 = 217 5+52 0.6 + 5 + 52 0.6 1115W = 1085W + 15W + 15WR01E1UI+R02E2+ 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 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。 注意：注意：电气设备工作时的实际值不一定都等于其电气设备工作时的实际值不一定都等于其额定值，要能够加以区别。额

16、定值，要能够加以区别。欠载欠载(轻载轻载)： I IN ，P IN ，P PN (设备易损坏设备易损坏)额定工作状态：额定工作状态： I = IN ，P = PN (经济合理安全可靠经济合理安全可靠) 在在220V电压下工作时的电阻电压下工作时的电阻 0680.273220IUR一个月用电一个月用电W = Pt = 60W (3 30) h = 0.06kW 90h= 5.4kW. h 例：例：一只一只220V, 60W的白炽灯的白炽灯, 接在接在220V的电源上，的电源上，试求通过电灯的电流和电灯在试求通过电灯的电流和电灯在220V电压下工作时的电电压下工作时的电阻。如果每晚工作阻。如果每晚

17、工作3h(小时小时)，问一个月消耗多少电能，问一个月消耗多少电能? A0.273A22060 UPI解解: 通过电灯的电流为通过电灯的电流为特征特征: 开关开关 断开断开I = 0电源端电压电源端电压负载功率负载功率U = U0 = EP = 0电源外部端子被短接电源外部端子被短接 特征特征:0SREII U = 0 PE = P = IR0P = 0 为防止事故发生，需为防止事故发生，需在电路中接入熔断器或在电路中接入熔断器或自动断路器，用以保护自动断路器，用以保护电路。电路。123支路：支路：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

18、，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。I1I2I3 在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结在任一瞬间，流向任一结点的电流等于流出该结点的电流。点的电流。 实质实质: 或或: = 0对结点对结点 a： I1 + I2 = I3或或 I1 + I2 I3 = 0I =?例例:I = 0IA + IB + IC = 0广义结点广义结点即：即： U = 0 在任一瞬间在任一瞬间, 从回路中任一点出发从回路中任一点出发, 沿回路循行沿回路循行一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之

19、和。一周，则在这个方向上电位升之和等于电位降之和。对回路对回路1：对回路对回路2： E1 = I1 R1 +I3 R3I2 R2+I3 R3=E2或或 I1 R1 +I3 R3 E1 = 0 或或 I2 R2+I3 R3 E2 = 0 121. 列方程前列方程前标注标注回路循行方向；回路循行方向； 电位升电位升 = 电位降电位降 E2 =UBE + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + 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(广义回路）广义回路） 注意：注意：对回路对回路1：1例：例：对

20、网孔对网孔abda：对网孔对网孔acba：对网孔对网孔bcdb：IG RG I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 IGRG= 0I4 R4 + I3 R3 E = 0对回路对回路 adbca，沿逆时针方向循行：，沿逆时针方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0应用应用 U = 0列方程列方程对回路对回路 cadc，沿逆时针方向循行：，沿逆时针方向循行： I2 R2 I1 R1 + E = 0U1 + U2 U3 U4 + U5 = 0 例例 2：图中若图中若 U1= 2 V，U2 = 8 V，U3 = 5 V，U5 = 3 V， R4 = 2 ，求电阻求电阻 R4 两端的电压及流过两端的电压及流过它的电流。它的电流。 解：解：设电阻设电阻 R4 两端电压的极性及流过它的电流两端电压的极性及流过它的电流 I的的参考方向如图示。参考方向如图示。( (2) )+ 8 5 U4+( (3) )= 0U4 = 2 VI = 1 AU4 沿顺时针方向列写回路沿顺时针方向列写回路的的 KVL 方程式方程式代入数据，有代入数据，有U4 = IR42. 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